變電站用交直流系統(tǒng)的運行及故障處理

嚴(yán)曉軍 夏顧鋒

摘 要 直流系統(tǒng)在變電站之中發(fā)揮著極為顯著的現(xiàn)實意義，但不同地區(qū)的變電站運作時周邊環(huán)境有所差異，個別區(qū)域的運作環(huán)境比較惡劣，從而就致使變電站在正常運作過程中會存在安全隱患，從而致使直流系統(tǒng)故障情況經(jīng)常出現(xiàn)。本文主要針對此，更進(jìn)一步地探究了變電站直流系統(tǒng)接地故障的主要誘因，同時也對于不同的故障情況以及故障問題做出了針對性的處理方式規(guī)劃，從而有效降低了故障情況的發(fā)生幾率，為變電站后期能夠穩(wěn)定運行提供了基本保障。

關(guān)鍵詞 變電站 故障解決 基本保障 直流系統(tǒng)

中圖分類號：TM63 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 文章編號：1007-0745（2021）09-0027-02

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)實生活中運用極為廣泛且普遍，它能夠為有關(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)極對地的絕緣電阻持續(xù)下降直至某一水平，此時就可看作直流系統(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對直流系統(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，從而就會致使個別絕緣部件的絕緣性質(zhì)受到影響，嚴(yán)重時還會影響到其絕緣性，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，同時運作時間的增長也會相應(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)的絕緣性能將會受到較為嚴(yán)重的干擾，此時相關(guān)的電纜、元器件或是設(shè)備等，將會在極大程度上影響到直流系統(tǒng)的絕緣性能，甚至還會致使直流系統(tǒng)接地情況的出現(xiàn)。但是當(dāng)天氣晴朗時，上述故障也會逐步消失。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致使直流系統(tǒng)中回路線頭產(chǎn)生松動或脫落的情況，從而就會和金屬外殼產(chǎn)生接觸，進(jìn)而就會導(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)備燒毀也會致使直流系統(tǒng)出現(xiàn)接地故障，同時還會出現(xiàn)相應(yīng)的保護(hù)工作，例如開關(guān)拒動以及出現(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。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，可能不會立即發(fā)出接地信號，從而可能無法及時受到察覺，例如：濃霧或是鮑魚等天氣情況下，空氣濕度大幅度增長，此時接地故障的出現(xiàn)頻率就會顯著上升。自然因素也會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，不能由個別工作人員獨自進(jìn)行，務(wù)必要有兩人或以上同時完成。要想故障情況不會出現(xiàn)進(jìn)一步惡化，對此就要在后期處理階段，防止出現(xiàn)直流短路或是另一點接地的狀況[4]。

2.在故障排查工作中，務(wù)必要嚴(yán)格依據(jù)先微機后人工、先外后內(nèi)、先次后重、先信號再控制的流程。一般情況下，直流系統(tǒng)中還會擁有絕緣監(jiān)察裝置，對此就要先依據(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。對于個別缺乏絕緣監(jiān)察設(shè)施的直流系統(tǒng)而言，此時就要借助人工來進(jìn)行排查工作。對于直流系統(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，要提前對上級部門做好上報工作，在征得上級同意后才可進(jìn)行，如此來防止相關(guān)工作在用電高峰時進(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安裝微機型絕緣監(jiān)察設(shè)備，母線會分為兩部分。一般運作狀態(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)施還要實時監(jiān)測直流系統(tǒng)正負(fù)母線的絕緣狀況。一旦發(fā)生接地故障，裝置就會及時做出警告并產(chǎn)生頻率較低的信號，然后借助正負(fù)直流母線穩(wěn)定的注入直流系統(tǒng)之中。各個支路之中都存在傳感器，從而以此來接收頻率較低的信號。然后借助CPU進(jìn)行各條線路電流信號的探究工作，接著判斷故障線路以及接地電阻值，最終確保自動選接地線的效果得到有效落實[5]。

3.1.2 利用拉路法進(jìn)行判斷

當(dāng)出現(xiàn)一點接地故障時，直流系統(tǒng)之中的絕緣檢測設(shè)施就會及時做出警報。有關(guān)工作人員就要依據(jù)接地點的確切位置，及時排查并解決相關(guān)隱患。合理運用微機型絕緣監(jiān)察設(shè)施，能夠更加高效精確地定位接地點直流饋線回路。對于個別直流系統(tǒng)而言，無法及時精確地確定接地點所在的饋線回路狀況，此時如果出現(xiàn)一點接地故障，就要及時縮小接地點存在范圍。一般情況下，可借助“拉路法”來對出現(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)的運作狀況，然后依據(jù)此及時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，就會致使保護(hù)或是自動裝置出現(xiàn)誤動[6]。

3.2 查找步驟

3.2.1 定位到總路空氣開關(guān)

將微機直流絕緣檢測儀安裝于直流屏上，一旦直流接地，絕緣檢測儀就會及時地將接地級屬性以及接地電阻及時地上報，然后還將上報接地支路號，并依據(jù)此精確定位接地點的總路空氣開關(guān)。

3.2.2 定位到分路空氣開關(guān)

運用內(nèi)阻低于20000Ω/V的萬用表或電壓表來實時監(jiān)測直流屏接地母線的對地電壓。依據(jù)現(xiàn)場狀況以及前期規(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到場地直流電纜芯線才可進(jìn)行接地點的深入分區(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。使用時間達(dá)到6年或是以上的電池，檢查放電試驗要一年一次。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)，半小時記錄一次，超過9h時，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)的機會。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)計劃。第二，積極組織工作人員開展專業(yè)化知識學(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用極為廣泛，能夠為諸多重要設(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)實意義。供電安全性對于整體變電站而言，有著極為顯著的現(xiàn)實價值，同時也是變電站正常平穩(wěn)運作的基本保障。針對此，就要對直流系統(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)對方案，從而以此來確保電力系統(tǒng)能夠平穩(wěn)高效的運作。

參考文獻(xiàn)：

[1] 姜世公，王云飛，吳志力，崔凱，陳慶.基于改進(jìn)集成學(xué)習(xí)的交直流配電系統(tǒng)短期負(fù)荷預(yù)測方法[J].科技通報，2021 （07）：68-73，79.

[2] 王玲君.變電站直流系統(tǒng)接地故障及診斷處理方法的探討[J].電工技術(shù)，2016（01）：141.

[3] 李暉，蓋振宇，蔡東陽，陳剛，江出陽，周保榮，姚文峰.計及直流系統(tǒng)影響的交直流受端電網(wǎng)靜態(tài)電壓穩(wěn)定分析[J].南方電網(wǎng)技術(shù)，2021（05）：12-19.

[4] 李俊.變電站內(nèi)直流系統(tǒng)設(shè)計及其故障研究[C].北京：華北電力大學(xué)，2017.

[5] 蔡建逸，林裕新，白浩.基于多端柔性直流輸電系統(tǒng)潮流控制策略的交直流電網(wǎng)合環(huán)模型研究[J].電氣技術(shù)，2021 （05）：17-23.

[6] 李松，李建偉，董云飛，石磊，張虎，李永麗.多子微電網(wǎng)型交直流混合配電系統(tǒng)靈活功率控制與電壓抑制策略[J].電力自動化設(shè)備，2021（05）：99-106.

[7] 賈善翔，彭克，李喜東，姚廣增，張浩.基于智能軟開關(guān)的柔性互聯(lián)交直流配電系統(tǒng)分布式優(yōu)化[J].電力系統(tǒng)自動化，2021（08）：95-103.

[8] 盧明曉，時慶華.直流接地故障分析及新的查找方法[C].山東：山東電機工程學(xué)會2012年度學(xué)術(shù)年會論文集，2012.