新形勢下分析變電站直流系統(tǒng)的維護

楊帥 王婧 李海亮

【摘 ?要】直流系統(tǒng)電源是變電站開關(guān)的控制電源，也是繼電保護、安全自動裝置、信號、計算機監(jiān)控系統(tǒng)、事故照明、不間斷電源的重要電源。直流系統(tǒng)故障可以造成開關(guān)的拒動和誤動，致使事故擴大，設(shè)備損壞和全站失電，甚至引發(fā)整個電網(wǎng)事故直流系統(tǒng)作為電網(wǎng)運行中不可或缺的重要組成部分，因此，變電站直流系統(tǒng)運行的可靠與否對電網(wǎng)的安全運行起著至關(guān)重要的作用。

【關(guān)鍵詞】變電站;直流系統(tǒng);運行;維護

引言：直流系統(tǒng)是變電站系統(tǒng)中非常重要的組成部分，在直流系統(tǒng)的作用下，整個電網(wǎng)的穩(wěn)定及安全運行才能得到一定保證。近幾年來，隨著我國科學(xué)技術(shù)的快速發(fā)展，直流系統(tǒng)中引入了某些新型技術(shù)及設(shè)備，這給變電站中直流系統(tǒng)的運行與維護帶來了一定影響，因此，為了進一步促進變電站的安全運行，本文主要從直流系統(tǒng)的簡介、運行及維護等方面作以下相關(guān)分析。

一、直流系統(tǒng)的組成

變電站直流系統(tǒng)主要由充電裝置、蓄電池組、控制單元、直流饋電單元、監(jiān)測單元組成，其中主要設(shè)備是充電裝置及蓄電池組，在變電站的日常運行和維護中要充分認識存在問題，以便不斷完善直流系統(tǒng)運行與維護的經(jīng)驗。

二、直流系統(tǒng)運行中存在的問題

1、蓄電池維護問題

由于廠家種類較多、維護方法和要求不同、蓄電池結(jié)構(gòu)不同、個體差異、維護人員對蓄電池的維護經(jīng)驗不足等原因，蓄電池的早期失效現(xiàn)象時有發(fā)生，造成蓄電池個體甚至整組電池的損壞，給電網(wǎng)的安全運行造成嚴重的影響。

蓄電池運行中發(fā)現(xiàn)的主要問題有：

（1）蓄電池開路造成開關(guān)無法合閘

（2）蓄電池出現(xiàn)爬酸爬堿現(xiàn)象，引起絕緣下降報警。

（3）部分變電站蓄電池出現(xiàn)單體失效，主要現(xiàn)象有電池鼓肚、漏液等。

（4）部分變電站由于綜合原因造成蓄電池整體失效。

由于蓄電池單體差異、蓄電池結(jié)構(gòu)及維護等問題在投運時間不長的情況下，出現(xiàn)了整體失效，具體現(xiàn)象為在站用變停電后在較短時間內(nèi)出現(xiàn)蓄電池電壓降到告警電壓198V，電池已基本報廢。

（5）維護原因造成蓄電池早期容量損失。

2、充電機使用中存在的問題

（1）許多運行維護人員沒有注意到充電機電壓的日常整定問題。某變電站在站變失電的情況下，過了10s直流合閘母線失電，控制電源消失，而現(xiàn)場檢測蓄電池端電壓還有218V，經(jīng)過檢查，我們發(fā)現(xiàn)直流系統(tǒng)電壓告警中間繼電器整定偏高，造成繼電器動作斷開直流電源，將中間繼電器電壓整定值改變后恢復(fù)正常。

（2）充電機固有程序設(shè)定與蓄電池個數(shù)搭配不當引起的蓄電池充電電壓過高，引起過充。如某變電站蓄電池固有102個，均充電壓卻固定整定為245V，容易引起蓄電池過充。

（3）部分變電站出現(xiàn)充電機模塊失效現(xiàn)象。

（4）部分變電站的相控電源由于自身原因（紋波系數(shù)較大），可能對運行中的設(shè)備造成過熱及其它附加損耗，如我們經(jīng)過試驗發(fā)現(xiàn)某變電站還存在脈動電流過大的問題，對這樣的變電站如果做核對性放電試驗，可能影響到電池壽命，如果不做核對性放電，將無法核對蓄電池容量，也可能給蓄電池和直流系統(tǒng)的安全運行帶來負面影響。

3、絕緣監(jiān)察裝置存在問題

早期的微機絕緣監(jiān)察巡檢裝置由于受直流系統(tǒng)接線方式的影響，絕緣監(jiān)察裝置無法起到預(yù)期的作用，基本上還停留在母線報警階段，對于具體支路，絕大部分變電站仍需要采用支路斷電查找的方法來尋找接地點?，F(xiàn)場主要的絕緣監(jiān)察裝置問題有裝置死機、插件損壞、插件燒毀等。部分絕緣監(jiān)察裝置死機造成全站直流系統(tǒng)失去地點，另外有些絕緣監(jiān)察裝置在同一母線多路電源饋線同時下降時無法正確報警。直流系統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)拓撲對絕緣監(jiān)察裝置能否正常運行造成決定性的影響，如不少絕緣監(jiān)察裝置在饋線屏是采用輻射型，但到下一級回路又接上小母線，構(gòu)成環(huán)網(wǎng)結(jié)構(gòu)，而現(xiàn)場大部分絕緣監(jiān)察裝置都是采用輻射型檢測原理，這就造成了失地時能報警卻無法正確選線的問題。

4、直流系統(tǒng)接線及上下級配合等問題

（1）直流系統(tǒng)接線問題

直流系統(tǒng)饋電網(wǎng)絡(luò)設(shè)計主要有兩種供電方式，即輻射供電和環(huán)形供電。以前的直流系統(tǒng)都采用環(huán)形供電方式，即直流屏經(jīng)空開上小母線，在下一級實現(xiàn)環(huán)網(wǎng)。環(huán)網(wǎng)結(jié)構(gòu)雖然從表面上提高了可靠性，降低了設(shè)計成本，但實際上它也有很多缺點，特別是運行時間長了以后，容易產(chǎn)生更多的問題，主要有：環(huán)網(wǎng)結(jié)構(gòu)相互干擾問題，主要指感應(yīng)耦合和電容耦合。環(huán)網(wǎng)結(jié)構(gòu)相互影響，一處短路可能造成整個環(huán)網(wǎng)結(jié)構(gòu)短路，不利于有效斷開故障點。環(huán)網(wǎng)結(jié)構(gòu)給空開熔絲上下級配合造成困難。環(huán)網(wǎng)結(jié)構(gòu)給絕緣監(jiān)察和查找失地造成極大的困難，容易造成回路迂回，不利于查找故障點，特別是在老舊變電站和絕緣總體下降的變電站。

（2）直流空開熔絲上下級配合問題直流回路中，熔斷器、空氣開關(guān)是直流系統(tǒng)各出線的過流和短路故障的保護元件，可作為饋線回路供電網(wǎng)絡(luò)斷開和隔離之用，如果選型、配置不當，可能導(dǎo)致失去直流電源致使斷路器不能跳閘切除故障，將事故擴大。因此應(yīng)按《繼電保護反措》、《直流反措》、《直流系統(tǒng)設(shè)計規(guī)程》對變電站直流上下級空開、熔絲進行配合整定。

新建或擴建工程中直流熔絲上下級配合問題得到大家的廣泛關(guān)注，但技改工程中的熔絲、空開上下級配合往往被人忽略，如現(xiàn)場發(fā)現(xiàn)開關(guān)更換后，操作機構(gòu)已由分相操作機構(gòu)換為三相操作機構(gòu)，而現(xiàn)場控制電源仍保持原來的控制熔絲安數(shù)，造成控制回路故障后長時間無法斷開故障回路。

對蓄電池出口、主控控制等熔斷器或空氣開關(guān)應(yīng)加輔助觸點監(jiān)視回路，控制回路的監(jiān)視平時較為重視，但對蓄電池出口的監(jiān)視有時可能忽略。某變電站在操作35kV電池操作機構(gòu)開關(guān)時發(fā)現(xiàn)開關(guān)合不上，經(jīng)查是因為蓄電池出口熔絲熔斷，沒有報警，此時僅靠充電機帶不動電磁操作機構(gòu)，致使開關(guān)合不上。

三、加強直流系統(tǒng)運行維護管理的幾點建議

1、加快加強重要變電站的直流電源改造工作，更換紋波系數(shù)較大的相控電源為高頻開關(guān)電源。

2、加強直流系統(tǒng)在線監(jiān)測的應(yīng)用研究和推廣工作。對于蓄電池巡檢儀應(yīng)推廣使用能綜合蓄電池放電曲線、蓄電池端電壓、內(nèi)阻、容量測試等運行狀態(tài)進行有效判斷的在線監(jiān)測裝置。對于絕緣監(jiān)察裝置考慮使用在線式絕緣檢查和便攜式直流接地檢測儀綜合使用判斷的方法。

3、結(jié)合變電站綜合自動化改造，改直流系統(tǒng)環(huán)網(wǎng)結(jié)構(gòu)為輻射型網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，采取直流分屏方式，保證直流回路的完整清晰。對于未更改的變電站，希望通過普查找到解環(huán)點，便于今后改造和故障查找。

4、定期進行蓄電池組核對性放電試驗，按每二年進行一次核對性放電，運行六年以上的蓄電池組一年進行一次核對性放電試驗。

5、每年進行一次直流二次熔絲、空開普查核對工作，確保熔絲、空開級差選配合理。

四、結(jié)束語

變電站直流系統(tǒng)運行中存在的問題很多，本文就日常常見問題進行了分析和探討，直流系統(tǒng)作為變電站的重要部分，應(yīng)在保證直流系統(tǒng)最大供電可靠性的原則下，根據(jù)變電站實際情況制定直流系統(tǒng)運行維護方法，確保直流系統(tǒng)安全可靠運。

參考文獻：

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（作者單位：國網(wǎng)山西省檢修公司）