變電站用交直流系統(tǒng)的運(yùn)行及故障處理

嚴(yán)曉軍 夏顧鋒

（江蘇省電力有限公司南通分公司，江蘇 南通 226001）

1 變電站直流系統(tǒng)接地的產(chǎn)生

1.1 直流系統(tǒng)接地的概念

直流系統(tǒng)在現(xiàn)實(shí)生活中運(yùn)用極為廣泛且普遍，它能夠?yàn)橛嘘P(guān)系統(tǒng)或是結(jié)構(gòu)提供電源。直流電源屬于一種帶有極性（正極或是負(fù)極）的電源，“地”的概念出現(xiàn)于電力系統(tǒng)交流電源中，要想系統(tǒng)安全運(yùn)作，變電站以及發(fā)電廠有關(guān)設(shè)施外殼都要與“地”緊密連接，并且阻抗越小性能更佳。一旦直流電源系統(tǒng)正極或是負(fù)極對(duì)地的絕緣電阻持續(xù)下降直至某一水平，此時(shí)就可看作直流系統(tǒng)存在正（或是負(fù)）接地故障。環(huán)境、氣候、污染以及高溫等諸多外界因素都會(huì)對(duì)直流系統(tǒng)的電纜以及接線端子產(chǎn)生干擾致使其逐漸老化，再加上設(shè)備自身易故障或是易受損性，從而就會(huì)致使個(gè)別絕緣部件的絕緣性質(zhì)受到影響，嚴(yán)重時(shí)還會(huì)影響到其絕緣性，進(jìn)而致使直流接地故障的出現(xiàn)。負(fù)荷涵蓋面過大以及支路分布過多等是直流系統(tǒng)的顯著特征，同時(shí)運(yùn)作時(shí)間的增長也會(huì)相應(yīng)地致使故障的出現(xiàn)概率上升[1]。一般情況下，在濃霧或是大雨等天氣狀況之下，直流系統(tǒng)的絕緣性能將會(huì)受到較為嚴(yán)重的干擾，此時(shí)相關(guān)的電纜、元器件或是設(shè)備等，將會(huì)在極大程度上影響到直流系統(tǒng)的絕緣性能，甚至還會(huì)致使直流系統(tǒng)接地情況的出現(xiàn)。但是當(dāng)天氣晴朗時(shí)，上述故障也會(huì)逐步消失。在設(shè)備的檢修或是改造工作過程之中，不合理的操作模式，或是其他方面誘因都會(huì)致使直流系統(tǒng)中回路線頭產(chǎn)生松動(dòng)或脫落的情況，從而就會(huì)和金屬外殼產(chǎn)生接觸，進(jìn)而就會(huì)導(dǎo)致直流系統(tǒng)接地情況的出現(xiàn)。除此以外，變電站二次設(shè)備燒毀也會(huì)致使直流系統(tǒng)出現(xiàn)接地故障，同時(shí)還會(huì)出現(xiàn)相應(yīng)的保護(hù)工作，例如開關(guān)拒動(dòng)以及出現(xiàn)焦糊味[2]。

1.2 直流系統(tǒng)接地故障主要誘因

直流系統(tǒng)接地故障的種類繁多，且誘發(fā)原因復(fù)雜。但是總體而言，可以將其總結(jié)為人為以及自然兩點(diǎn)。通常情況下，人為原因就是相關(guān)工作人員工作態(tài)度消極或是沒有嚴(yán)格依據(jù)相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)來進(jìn)行有關(guān)工作。一旦芯線絕緣受損，相比于直接接地而言，可能不會(huì)立即發(fā)出接地信號(hào)，從而可能無法及時(shí)受到察覺，例如：濃霧或是鮑魚等天氣情況下，空氣濕度大幅度增長，此時(shí)接地故障的出現(xiàn)頻率就會(huì)顯著上升。自然因素也會(huì)有諸多方面致使接地情況出現(xiàn)，例如：設(shè)備質(zhì)量達(dá)不到相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)，直流系統(tǒng)絕緣性老化破損；雨霧天氣會(huì)使空氣濕度大幅度增長，從而影響到室外直流系統(tǒng)絕緣性能水平。室外斷路器電纜的保護(hù)管之中長時(shí)間存在積水情況；變壓器的滲油以及防水性不足，從而致使非電量回路絕緣受損；灰塵堆積或是局部受潮，致使設(shè)備端子絕緣性受到影響[3]。

2 接地故障的處理原則

1.在故障處理工作中，需要一個(gè)完整且高效的安全措施來防止保護(hù)失誤等情況的出現(xiàn)。在故障排查以及解決過程中，不能由個(gè)別工作人員獨(dú)自進(jìn)行，務(wù)必要有兩人或以上同時(shí)完成。要想故障情況不會(huì)出現(xiàn)進(jìn)一步惡化，對(duì)此就要在后期處理階段，防止出現(xiàn)直流短路或是另一點(diǎn)接地的狀況[4]。

2.在故障排查工作中，務(wù)必要嚴(yán)格依據(jù)先微機(jī)后人工、先外后內(nèi)、先次后重、先信號(hào)再控制的流程。一般情況下，直流系統(tǒng)中還會(huì)擁有絕緣監(jiān)察裝置，對(duì)此就要先依據(jù)監(jiān)察裝置所得出的故障位置進(jìn)行排查，然后再進(jìn)行其余支路的故障排查。對(duì)于個(gè)別缺乏絕緣監(jiān)察設(shè)施的直流系統(tǒng)而言，此時(shí)就要借助人工來進(jìn)行排查工作。對(duì)于直流系統(tǒng)而言，室外工作容易受到環(huán)境因素的干擾，從而故障情況的出現(xiàn)概率也較高，對(duì)此就要首先進(jìn)行室外故障的排查，然后再做好室內(nèi)故障的排查。

3.在使用順停法拔插直流熔斷器或是空氣開關(guān)時(shí)，要提前對(duì)上級(jí)部門做好上報(bào)工作，在征得上級(jí)同意后才可進(jìn)行，如此來防止相關(guān)工作在用電高峰時(shí)進(jìn)行。

3 接地故障的處理

3.1 處理方法

3.1.1 利用絕緣監(jiān)察裝置判斷

通常情況下，在變電站的直流母線之中會(huì)安裝微機(jī)型絕緣監(jiān)察設(shè)備，母線會(huì)分為兩部分。一般運(yùn)作狀態(tài)下的直流系統(tǒng)，母線電壓能夠展示在監(jiān)察設(shè)施上。除此以外，相關(guān)監(jiān)察設(shè)施還要實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)直流系統(tǒng)正負(fù)母線的絕緣狀況。一旦發(fā)生接地故障，裝置就會(huì)及時(shí)做出警告并產(chǎn)生頻率較低的信號(hào)，然后借助正負(fù)直流母線穩(wěn)定的注入直流系統(tǒng)之中。各個(gè)支路之中都存在傳感器，從而以此來接收頻率較低的信號(hào)。然后借助CPU 進(jìn)行各條線路電流信號(hào)的探究工作，接著判斷故障線路以及接地電阻值，最終確保自動(dòng)選接地線的效果得到有效落實(shí)[5]。

3.1.2 利用拉路法進(jìn)行判斷

當(dāng)出現(xiàn)一點(diǎn)接地故障時(shí)，直流系統(tǒng)之中的絕緣檢測(cè)設(shè)施就會(huì)及時(shí)做出警報(bào)。有關(guān)工作人員就要依據(jù)接地點(diǎn)的確切位置，及時(shí)排查并解決相關(guān)隱患。合理運(yùn)用微機(jī)型絕緣監(jiān)察設(shè)施，能夠更加高效精確地定位接地點(diǎn)直流饋線回路。對(duì)于個(gè)別直流系統(tǒng)而言，無法及時(shí)精確地確定接地點(diǎn)所在的饋線回路狀況，此時(shí)如果出現(xiàn)一點(diǎn)接地故障，就要及時(shí)縮小接地點(diǎn)存在范圍。一般情況下，可借助“拉路法”來對(duì)出現(xiàn)接替故障的饋線回路，做出進(jìn)一步確認(rèn)。在接地故障排查工作之前，要充分了解并分析直流系統(tǒng)的運(yùn)作狀況，然后依據(jù)此及時(shí)高效地排查出故障的具體原因以及問題所在。在故障排查工作中，要先排查信號(hào)以及照明部分，然后再進(jìn)行操作部分的排查。并且在進(jìn)行切斷工作前務(wù)必要做好有關(guān)安全措施，主要原因就是一旦出現(xiàn)直流失電情況，就會(huì)致使保護(hù)或是自動(dòng)裝置出現(xiàn)誤動(dòng)[6]。

3.2 查找步驟

3.2.1 定位到總路空氣開關(guān)

將微機(jī)直流絕緣檢測(cè)儀安裝于直流屏上，一旦直流接地，絕緣檢測(cè)儀就會(huì)及時(shí)地將接地級(jí)屬性以及接地電阻及時(shí)地上報(bào)，然后還將上報(bào)接地支路號(hào)，并依據(jù)此精確定位接地點(diǎn)的總路空氣開關(guān)。

3.2.2 定位到分路空氣開關(guān)

運(yùn)用內(nèi)阻低于20000Ω/V 的萬用表或電壓表來實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)直流屏接地母線的對(duì)地電壓。依據(jù)現(xiàn)場(chǎng)狀況以及前期規(guī)劃圖紙，排查并確定出總路所串聯(lián)的空氣開關(guān)或是溶斷器，然后依據(jù)先信號(hào)后管控，先室外后室內(nèi)的標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行拉路順序的排列。

3.2.3 找出接地位置和原因

在分路空氣開關(guān)得到確定后，已經(jīng)沒有可切換的空氣開關(guān)，要按順序解開控制場(chǎng)到場(chǎng)地直流電纜芯線才可進(jìn)行接地點(diǎn)的深入分區(qū)以及判斷工作[7]。

4 蓄電池的維護(hù)

通常情況下，檢查特性放電要兩年完成一次。使用時(shí)間達(dá)到6 年或是以上的電池，檢查放電試驗(yàn)要一年一次。放電之前，要做好準(zhǔn)備工作，直至放電蓄電池脫離直流系統(tǒng)，然后調(diào)整充電模塊運(yùn)行參數(shù)，連接放電負(fù)載，按0.1C10 放電，并做好記錄工作。放電前期8h 內(nèi),半小時(shí)記錄一次，超過9h 時(shí)，要10min 記錄一次，10h 后，每分鐘都要做好記錄。特別的是，放電工作中，如果電池一端電壓下降至1.8V、5.4V、10.8V，就要及時(shí)終止放電，避免電池破損[8]。

5 人員專業(yè)性

在變電站直流系統(tǒng)運(yùn)行與維護(hù)工作中，要求工作人員要掌握一定的專業(yè)知識(shí)與技能，提升維護(hù)工作的專業(yè)性。在變電站中管理者要及時(shí)組織工作人員進(jìn)行培訓(xùn)，通過提升專業(yè)性保證維護(hù)效果，為員工提供培訓(xùn)學(xué)習(xí)的機(jī)會(huì)。第一，要結(jié)合工作人員具體情況與工作狀況，制定出完善的培訓(xùn)計(jì)劃。第二，積極組織工作人員開展專業(yè)化知識(shí)學(xué)習(xí)，確保工作人員能力足夠勝任工作。第三，做好思想道德教育，確保其職業(yè)素養(yǎng)的有效提升。第四，積極開展安全教育，確保變電站直流維護(hù)工作的有效開展。

6 結(jié)語

直流電源在變電站之中的運(yùn)用極為廣泛，能夠?yàn)橹T多重要設(shè)施進(jìn)行供電，并且直流電源的安全性以及高效性擁有極為重要的現(xiàn)實(shí)意義。供電安全性對(duì)于整體變電站而言，有著極為顯著的現(xiàn)實(shí)價(jià)值，同時(shí)也是變電站正常平穩(wěn)運(yùn)作的基本保障。針對(duì)此，就要對(duì)直流系統(tǒng)接地的主要誘因以及根本后果進(jìn)行進(jìn)一步的研究探討，并做出相關(guān)的解決應(yīng)對(duì)方案，從而以此來確保電力系統(tǒng)能夠平穩(wěn)高效的運(yùn)作。