一種變電站蓄電池組可靠接入直流母線檢測方法的推廣與應用

林兆紅

（廣東電網(wǎng)有限責任公司湛江供電局，廣東 湛江 524002）

變電站的直流系統(tǒng)應用于發(fā)電廠、各類變電站，直流系統(tǒng)主要由蓄電池組、充電裝置、直流饋線屏、直流電源監(jiān)測裝置等部分組成。直流系統(tǒng)在變電站中為控制、信號、繼電保護、自動裝置及事故照明等提供可靠的直流電源。它還為操作提供可靠的操作電源。直流系統(tǒng)的正常運行與否，關(guān)系到繼電保護及斷路器能否正確動作，會影響變電站乃至整個電網(wǎng)的安全運行。

蓄電池組是一種獨立可靠的電源，它不受交流電源影響，在發(fā)電廠或變電站內(nèi)發(fā)生任何事故時，甚至在全廠、全站交流電源都停電的情況下，仍能保證直流系統(tǒng)中的用電設(shè)備可靠而連續(xù)地工作，且電壓平穩(wěn)；同時還可以作為全廠、全站的事故照明電源，是保證供電電源不中斷的最后屏障。加強對蓄電池的管理，如何保證蓄電池組可靠連接于站用直流系統(tǒng)，具有重要的意義。

1 變電站蓄電池組脫離直流母線危害案例分析

近年來，發(fā)生過多起因為變電站蓄電池故障而造成變電站全站停電、設(shè)備燒毀等事故案例。

2016 年 6 月 18 日凌晨，如圖 1 所示，某 330 kV南郊站相鄰的110 kV 韋曲站35 kV 線路故障，電纜溝爆炸，110 kV韋曲站#4、#5主變相繼起火；約2 min 后，330 kV 南郊站 6 回 330 kV 線路相繼跳閘，#3主變起火。故障造成330 kV南郊站及110 kV韋曲站等8 座110 kV 變電站全站失壓。本案例中造成事故擴大主要原因是直流電源系統(tǒng)失壓。本次直流母線失壓分析：35 kV 線路Ⅲ電纜中間頭爆炸，造成330 kV南郊站#1、#2、#0站用變壓器低壓側(cè)開關(guān)低壓脫扣，導致站用交流電源失壓；直流系統(tǒng)改造后兩組蓄電池至母線進線開關(guān)均未投入，充電機交流失壓后造成直流母線失壓，導致事故范圍擴大。

變電站直流系統(tǒng)也常常出現(xiàn)蓄電池輸出轉(zhuǎn)換開關(guān)把手脫扣，外觀看似已經(jīng)切換到位，實際主回路沒有切換到位造成蓄電池脫離直流母線而引起失壓事故。

2 檢測蓄電池組連接直流母線常用方法分析

根據(jù)Q/CSG 1203003-2013《中國南方電網(wǎng)公司變電站直流電源系統(tǒng)技術(shù)規(guī)范》5.2.6規(guī)定“在進行切換操作時，蓄電池組不得脫離直流母線，在切換過程中允許兩組蓄電池短時并列運行?！币虼?，在現(xiàn)場運行維護管理中如何保證變電站蓄電池組可靠連接直流電源系統(tǒng)很關(guān)鍵。

在以往，巡視人員只是通過查看直流系統(tǒng)表計或者觀察集中監(jiān)控顯示判斷蓄電池是否接入直流母線，蓄電池電流表有數(shù)值可認為有電流通過蓄電池組，就理解蓄電池組已接入直流母線。蓄電池組電流浮充狀態(tài)電流很小，巡視維護時可以通過改變蓄電池浮充狀態(tài)觀察蓄電池組電壓電流，是否跟隨充電機電壓變化判斷其是否可靠連接直流母線，但表計精度會影響巡視人判斷。還可以通過查看蓄電池輸出開關(guān)狀態(tài)顯示判斷，但是蓄電池輸出轉(zhuǎn)換開關(guān)分合是經(jīng)過附加行程開關(guān)信號狀態(tài)判斷，行程開關(guān)故障將會造成誤判主開關(guān)真實位置。這些方法均需要直流電源系統(tǒng)采集表計才能正確反應真實的數(shù)據(jù)狀態(tài)，運行維護人員有一定熟練技能分析判斷，存在局限誤判。

如何更加可靠有效地檢測蓄電池組連接直流母線狀態(tài)這個問題亟待解決。

3 一種蓄電池組可靠連接直流母線檢測方法應用分析

直流系統(tǒng)的接地方式，變電站內(nèi)的直流系統(tǒng)為不接地系統(tǒng)，直流系統(tǒng)的兩極對地本應沒有電壓，大地也沒有直流電位。但是，由于絕緣監(jiān)測裝置的電壓表及信號繼電器的一端是接地的，就使得直流系統(tǒng)通過該儀表及信號繼電器與大地連接。實際上，變電站的直流系統(tǒng)是經(jīng)高阻接地的接地系統(tǒng)。直流母線檢測原理：平衡電橋法，在絕緣監(jiān)測儀主機內(nèi)部設(shè)置2 個阻值相同的對地分壓電阻R1、R2，由于圖2中R1=R2，通過它們測得母線對地電壓V1、V2。因此在正常工況下，對地的直流電位等于直流系統(tǒng)電壓的1/2。平衡電橋檢測原理，如圖2所示。

圖2 平衡電橋檢測原理圖

當Rx=Ry=∞時，系統(tǒng)無接地。此時，V1=V2=110 V。

即直流母線投入平衡橋電阻時，母線正負極對地電壓平衡，對地的直流電位等于直流系統(tǒng)電壓的1/2。當退出母線平衡橋電阻時，直流系統(tǒng)為不接地系統(tǒng)，直流系統(tǒng)的兩極對地沒有電壓，此時測量兩極分別對地電壓是漂移不穩(wěn)定的電壓值。

檢測示意圖如圖3 所示，在直流系統(tǒng)正常投入平衡橋電阻的情況下，蓄電池組可靠連接直流母線，此時采用萬用表直流電壓擋測量蓄電池組正負極下端（下端測量可以避免由于熔斷器斷開造成的誤判）對地電壓，由于平衡橋電阻作用就為系統(tǒng)電壓的1/2。如果蓄電池組脫離了直流母線，即蓄電池組正負極對地電壓沒有平衡橋電阻作用就會產(chǎn)生漂移不穩(wěn)定的電壓值。這樣就可以通過檢測蓄電池組正負極對地電壓是否穩(wěn)定于系統(tǒng)電壓值1/2來判斷蓄電池組是否可靠接入直流母線。

圖3 平衡電橋檢測示意圖

本方法可能存在的影響因素，如果直流系統(tǒng)出現(xiàn)單極接地，正負極對地電壓是不相等的，但相對穩(wěn)定可測量，當然出現(xiàn)直流母線接地情況時要先解決接地故障問題再判斷蓄電池是否可靠接入直流母線。

4 結(jié)束語

文章就蓄電池組脫離母線的危害深入分析其可靠接入直流母線的重要性，并對一些常規(guī)檢測方法進行分析比較，提出了利用平衡電橋工作原理檢測判斷蓄電池組可靠接入直流母線的有效且直觀方法。如圖4 所示，這一有效檢測方法被寫入廣東電網(wǎng)有限公司湛江供電局管轄下的109 座變電站的操作票項目中，即在蓄電池由停用轉(zhuǎn)運行最后步驟寫上“檢測蓄電池組進線熔斷器下端正負極對地電壓正常”。以此判斷蓄電池組可靠接入直流母線的依據(jù)。為確保電力系統(tǒng)安全穩(wěn)定運行做出貢獻。

圖4 操作票示意圖