淺談水電廠直流系統(tǒng)的配置和監(jiān)控

吳敏

摘要：作為水電廠的重要組成部分，直流系統(tǒng)在水電廠運(yùn)行過程中，發(fā)揮著不容忽視的重要作用?，F(xiàn)階段，我國水電廠直流電源系統(tǒng)大多采用雙電雙充，雙母線的接線方法，這一接線方式不僅能滿足當(dāng)前水電廠的運(yùn)行方式需求，同時(shí)還能夠充分保障供電的可靠程度及穩(wěn)定性?；诖耍疚膶λ姀S直流系統(tǒng)的基本配置進(jìn)行詳細(xì)闡述，并在全面分析直流系統(tǒng)絕緣監(jiān)察裝置的基礎(chǔ)上，總結(jié)直流系統(tǒng)接地的故障處理方法，有效避免系統(tǒng)故障進(jìn)一步擴(kuò)大，實(shí)現(xiàn)直流系統(tǒng)的穩(wěn)定安全運(yùn)行。

關(guān)鍵詞：水電廠;直流系統(tǒng);配置

引言

直流電源裝置是水電廠主要輔助設(shè)備之一。在任何情況下，都必須保證直流電源穩(wěn)定、可靠和連續(xù)供電。而在直流系統(tǒng)實(shí)際運(yùn)行過程中，問題和故障的產(chǎn)生往往不可避免。因此，對水電廠直流系統(tǒng)的配置和監(jiān)控進(jìn)行全面分析，并探討其故障處理措施，也具有極強(qiáng)的現(xiàn)實(shí)意義。

1.水電廠直流系統(tǒng)基本特征

在直流系統(tǒng)運(yùn)行過程中，其基本特征主要表現(xiàn)為以下方面：首先，直流系統(tǒng)的分支十分復(fù)雜，這一復(fù)雜性主要體現(xiàn)在直流電源系統(tǒng)的受控回路及受控設(shè)備等方面。其次，直流電源通常代表有極性的電源，有明確的正負(fù)極之分。另外，為確保整個(gè)電力系統(tǒng)運(yùn)行的穩(wěn)定性及安全性，水電廠的相關(guān)設(shè)備往往抗阻需求較低且需接地。為避免直流系統(tǒng)發(fā)生接地狀況，系統(tǒng)工作時(shí)間不宜太長，通常以兩小時(shí)為標(biāo)準(zhǔn)，必須盡快查明接地故障并設(shè)法消除。

2.水電廠直流系統(tǒng)配置及監(jiān)控

水電廠直流電源系統(tǒng)里的運(yùn)行主要由蓄電池，充電裝置，監(jiān)控裝置，以及控制保護(hù)電路等內(nèi)容組成。以上裝置的各個(gè)元器件需按照規(guī)定方式進(jìn)行組合，由此保護(hù)裝置系統(tǒng)的運(yùn)行提供可靠支撐，同時(shí)也能保證電源控制的穩(wěn)定性。本廠220V直流系統(tǒng)由兩面直流充電屏，兩面饋線屏，104個(gè)蓄電池，便攜式蓄電池放電儀組成。

2.1蓄電池工作狀態(tài)

直流系統(tǒng)蓄電池的工作往往通過充電、放電以及浮充電等方式進(jìn)行。因蓄電池大多在帶負(fù)荷狀態(tài)下運(yùn)行，所以充電設(shè)備需定期為蓄電池充電，為其提供一定的直流負(fù)荷。而在浮充電方式影響下，蓄電池將與浮充電設(shè)備實(shí)現(xiàn)并列運(yùn)作，浮充電設(shè)備除了為蓄電池供給負(fù)荷外，還會通過小電流形式實(shí)現(xiàn)蓄電池的充電，完成電池自放電的補(bǔ)充。浮充電方式不僅操作簡單便于管理，同時(shí)也能進(jìn)一步增加電池的使用年限，因此它已成為當(dāng)下水電廠蓄電池最常見的工作方式。

2.2直流系統(tǒng)充電裝置

在浮充電方式影響下，浮充電源，浮充電裝置，硅整流器，晶閘管整流器以及蓄電池將實(shí)現(xiàn)并行操作。而隨著浮充電源投入運(yùn)營，負(fù)載由浮動(dòng)電力電源完成，此時(shí)蓄電池的充電也將處于不穩(wěn)定浮動(dòng)狀態(tài)。

2.3絕緣監(jiān)控裝置

為對直流系統(tǒng)的絕緣情況進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)測，必須充分保證直流系統(tǒng)監(jiān)控裝置的穩(wěn)定運(yùn)行。若直流系統(tǒng)發(fā)生一點(diǎn)接地，系統(tǒng)的正常運(yùn)行工作仍能保證，但若接地狀態(tài)持續(xù)時(shí)間較長，則系統(tǒng)的運(yùn)行必將面臨更多危險(xiǎn)因素?；诖耍仨氃诮^緣系統(tǒng)中安裝監(jiān)控裝置。以220v直流系統(tǒng)為例，一旦任意絕緣下降到某區(qū)域數(shù)值內(nèi)，則絕緣監(jiān)控裝置將在第一時(shí)間以光或聲音信號的形式發(fā)出警告。 因水電站的電容量大小及自動(dòng)化設(shè)備的高低程度存在明顯差異，所以直流系統(tǒng)絕緣監(jiān)控裝置的接線也并不相同。通常情況下，絕緣監(jiān)控裝置分為繼電式和微機(jī)型兩大類。

3.水電廠直流系統(tǒng)接地故障危害、檢測及處理方法

3.1直流系統(tǒng)接地故障危害

直流接地包括了一點(diǎn)接地和兩點(diǎn)接地兩種情況：一點(diǎn)接地可能造成保護(hù)及自動(dòng)裝罝誤動(dòng)或者拒動(dòng)，而兩點(diǎn)接地，除可能造成繼電保護(hù)、 信號、自動(dòng)裝置誤動(dòng)或拒動(dòng)外，還可能造成直流保險(xiǎn)熔斷，使保護(hù)及自動(dòng)裝罝、控制回路失去電源，在復(fù) 雜保護(hù)回路中同極兩點(diǎn)接地，還可能將某些繼電器短接，不能動(dòng)作跳閘致，使越級跳閘，造成事故擴(kuò)大。

在直流系統(tǒng)中，直流正、負(fù)極對地是絕緣的，在發(fā)生一極接地時(shí)由于沒有構(gòu)成接地電流的通路而不引起任何危害，但一極接地長期工作是不允許的，因?yàn)樵谕粯O的另一地點(diǎn)又發(fā)生接地時(shí)，就可能造成信號裝置，繼電保護(hù)或控制回路的不正確動(dòng)作。發(fā)生一點(diǎn)接地后再發(fā)生另一極接地就將造成直流短路。

如直流正極接地有造成繼電保護(hù)誤動(dòng)作的可能。因?yàn)橐话闾l線圈（如出口中間繼電器線圈和跳、合閘線圈等）均接負(fù)極電源，若這些回路再發(fā)生接地或絕緣不良就會引起繼電保護(hù)誤動(dòng)作。直流負(fù)極接地與正極接地同一道理，如回路中再有一點(diǎn)接地就可能造成繼電保護(hù)拒絕動(dòng)作，使事故越級擴(kuò)大。

3.2直流系統(tǒng)接地故障檢測方法

水電廠直流電源系統(tǒng)通常配備相對應(yīng)的直流絕緣檢測儀，絕緣檢測儀的工作便是對直流系統(tǒng)各個(gè)分支路的工作狀態(tài)進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)測。而其工作原理通常分為注入信號和不注入信號兩種。

3.3直流系統(tǒng)接地原因及處理方法

水電廠直流系統(tǒng)出現(xiàn)接地狀態(tài)的原因較為多樣化，而接地故障主要分為一點(diǎn)接地和兩點(diǎn)接地兩大類。一點(diǎn)接地現(xiàn)象產(chǎn)生時(shí)，直流系統(tǒng)可能會出現(xiàn)跳閘，設(shè)備運(yùn)行停止等問題。而在系統(tǒng)工作過程中，直流系統(tǒng)的二次接地往往是由回路現(xiàn)象導(dǎo)致，而設(shè)備受潮，材料磨損等問題也極易致使直流系統(tǒng)出現(xiàn)運(yùn)行故障。

本廠處理直流接地的方法是：在饋電屏絕緣監(jiān)測裝置內(nèi)查看具體故障信息，查出是否母線及哪一條支路故障，并根據(jù)運(yùn)行方式、操作情況、氣候影響進(jìn)行判斷，瞬時(shí)切合故障支路開關(guān)，切換前考慮好必要的安全措施，防止造成設(shè)備誤動(dòng)。當(dāng)發(fā)現(xiàn)某一專用直流回路有接地，及時(shí)通知維護(hù)人員，找出接地點(diǎn)，消除故障。

結(jié)語

作為發(fā)電廠的重要供電系統(tǒng)，直流系統(tǒng)在發(fā)電廠運(yùn)行中占據(jù)著不可或缺的重要作用。直流系統(tǒng)的運(yùn)行是否安全穩(wěn)定，也直接影響著整個(gè)發(fā)電廠的運(yùn)行情況。現(xiàn)階段，直流系統(tǒng)在實(shí)際運(yùn)行過程中通常具有較強(qiáng)的穩(wěn)定性，但隨著系統(tǒng)運(yùn)行時(shí)間的增加以及各類不確定因素的產(chǎn)生，系統(tǒng)運(yùn)行時(shí)的問題和故障也接踵而至。其中，尤以接地問題最為突出，面對直流系統(tǒng)運(yùn)行故障，相關(guān)單位需不斷引進(jìn)先進(jìn)設(shè)備，充分重視系統(tǒng)的檢修及監(jiān)測，并制定相對應(yīng)的解決對策，排除系統(tǒng)運(yùn)行風(fēng)險(xiǎn)、隱患，為水電廠的安全穩(wěn)定運(yùn)行保駕護(hù)航。

參考文獻(xiàn)

[1] 全杰雄，禤海貞，吳志宇等. 變電站直流系統(tǒng)絕緣監(jiān)測現(xiàn)狀分析及改進(jìn)[J]. 電工技術(shù)，2017，16（ 3） ： 16 - 19.

[2] 王洪，周毅，林雄武等. 直流絕緣監(jiān)測裝置安全性設(shè)計(jì)措施 [J]. 華北電力技術(shù)，2016，21（ 19） ： 45 - 50.

[3]孫嚴(yán)發(fā).電廠直流系統(tǒng)接地故障分析及改善措施[J].農(nóng)業(yè)科技與裝備，2015（08）.