电力变电站直流系统运行维护研究

电力变电站直流系统运行维护研究

陈昕玥

国网晋中供电公司 山西 晋中 030600

摘要：现如今，随着我国经济的飞速发展，工业化水平和电力变电站系统复杂化程度的不断提高，电力工程的数量也在不断增加，设备维护这一核心问题也日趋突出。文中针对电力变电站遇到故障时无法精准定位和蓄电池、充电机发生中断等维护操作困难的现状，设计了两线三冲（三台充电机供电和两段直流母线并联设置）的运行方式和直流对地故障定位方法。实验结果表明，采用两线三充的方法，当直流系统发生故障或需要维护时，有备用的蓄电池和充电机应急；直流对地故障定位是在拉回路方法的基础上进行优化和改进，不仅可以实现带电操作，还解决了拉回路对故障只能探测却无法精准定位的问题，降低了系统的维护与管理的难度，对变电站安全稳定的运行具有重要的意义。
关键词：电力变电站;直流系统;运行维护

1 引言
直流系统是为变电站断路器中多个设备提供电源的重要部分，主要为分合闸、回路仪表以及继电保护和事故照明系统等提供直流电，被称为变电站二次系统心脏的直流系统，其对于电力变电站安全运行极为重要。文章总结了直流系统安装调试及维护等售后服后工作，论述了直流系统安全运行和维护。

2 直流系统概述
        由交流配电单元、充电模块、直流馈线柜、监控模块、蓄电池组成的直流电源系统称为直流系统，为信号设备、保护装置、自动装置、事故照明、应急电源及断路器分/合闸操作提供直流电源。直流系统在发电厂是一个独立的电源，不受交流电源的影响，在全厂失电的情况下仍能保证控制信号、保护/自动装置、开关、设备及各种重要电机的正常运行，确保设备运行安全、可靠。我公司的直流系统已经运行十多年，整体来说，此套直流系统运行稳定、可靠，但其间还是或多或少出现过一些问题。本文主要总结了该直流系统出现过的问题，为同行维护好直流系统提供一些思路和方法。

3 变电站直流系统运行过程中的常见问题
3.1直流系统接地故障
        直流接地故障包括一点接地和两点接地两种情况，一点接地可能造成保护及自动装置误动或者拒动；而两点接地，不仅可能造成继电保护、信号、自动装置误动或拒动，而且还可能造成直流保险熔断，使保护及自动装置、控制回路失去电源，特别是在复杂保护回路中同极两点接地，还可能将某些继电器短接，不能动作跳闸致，使越级跳闸，造成事故扩大。由此可见，直流系统故障中危害较大的是两点接地，而两极两点同时接地将使跳闸或合闸回路短路，不仅可能使熔断器熔断，还可能烧坏继电器的接点。然而，直流系统分布广，外露面积大，容易受环境因素的影响发生直流接地现象。
3.2环路故障
        通常，变电站的直流系统不唯一，为供电需求都要配备两个直流系统，并且这两个系统之间相互独立，接线方式与供电方式也各不相同，而不当的接线方式会影响设备的正常使用，出现环路故障。如若此两个供电直流系统发生线路合环现象，就会大大削弱蓄电池性能，降低其使用寿命，也可能影响其他相关是设备，严重的就会导致火灾的发生，危害人民的生命安全。
3.3绝缘监测装置故障
在直流系统中，绝缘监视设备的主要功能是将感应值与显示值进行比较，确定这些值是否一致，以实现及时维护和更换直流电源，并确保系统的稳定性和可靠性。但是，绝缘监视装置在运行过程中存在一些问题，导致了崩溃等故障的直接发生。这些故障将丢失直流系统的接地参考点，导致检测效果不足。设备发生故障后，节点N直接与触点A和B断开连接，从而使系统与地面断开连接。在同一母线下连接更多的隔离设备，并且大多数设备在径向上形成环形网络结构。通过这种结构，在特殊情况下会出现警报信号，在这种情况下，多个电源同时下降，但无法正确识别。

4 加强电力变电站直流系统运行维护工作的实践措施
        4.1 优化蓄电池运维
        蓄电池的运行十分容易受到外部因素的影响，对于运行环境提出的了较高的要求，因此，在对其进行运行管理时，应注意对蓄电池室的温度与湿度进行调节控制，以此有效确保整个直流系统正常运转，避免温度过高或湿度超出合理范围而对蓄电池的使用寿命产生负面影响。为此，需要重视对蓄电池室的通风条件进行优化，确保其通风状况良好。与此同时，需要采取措施提升蓄电池的性能，注意对其设计进行调整优化，控制好蓄电池的电压，并对其电解液、电池壳等各个部分进行优化，以此使得蓄电池安全高效运行。在蓄电池管理方面，需要建设完善的蓄电池室管理制度，以制度的形式明确蓄电池管理要求，严格禁止易燃易爆品进入蓄电池室，并做好对于蓄电池的保护工作，注意加固蓄电池室内的照明灯以及其他设备，从而有效防止其出现坠落情况而对蓄电池造成损害。此外，需要根据蓄电池的实际性能状况，合理地调整容量鉴定周期，以此实现对于蓄电池容量的动态化检测控制。
        4.2 高效处理接地故障

        接地故障是直流系统运行过程中一类十分常见的故障，若不接地极的对地电压出现异常升高现象，而直流系统长期处于这样的运行状态之下，最终将导致两点接地并引发短路问题。为此，需要做好对于母线与支路的绝缘监测，合理控制绝缘电阻，从而有效处理接地问题。首先，通过在直流系统上安装平衡电阻，使得正母线与负母线对地电压保持一致，此时，若绝缘性不达标，则正母线与负母线的对地电压就会产生差异，通过换算，可以得到直流系统的接地电阻，通过对其进行分析，判断接地状况并进行优化；其次，对于支路，可以使用交流法或直流法进行绝缘监测，判断绝缘电阻情况，确保电阻值达到标准要求。正常情况下，若出现支路接地，可以通过使用绝缘监测的方式准确判断具体的接地支路以及相应的电阻值。
        4.3 提高设计配置标准
        若蓄电池处于浮充状态，则无法直接根据其电压对其内部可能存在的各方面问题进行判断，因此，针对蓄电池的异常性能劣化问题以及内部开路问题等难以及时发现的问题，应重视提高直流系统的设计与配置标准，在新建直流系统的蓄电池模块中引入内阻测试功能，通过测试其内阻，判断其实际情况，及时发现并解决问题；对于已经投入运行的电力变电站直流系统，若发现其中包含存在问题的蓄电池组，应通过改良技术，在蓄电池中安装内阻在线测试装置，通过测试得到蓄电池内阻数值，并与前一年的数据进行对比，根据对比结论分析性能变化情况、明确性能变化规律与趋势，从而及时发现性能异常劣化的蓄电池组，采取相应措施对其进行运行维护，替换部分性能无法满足直流系统安全高效运行要求的蓄电池组，以此增强直流系统运行维护的稳定性。
        4.4 优化直流屏
        借助直流屏，远程操作系统可以直接对电力变电站直流系统的各个构成部分进行管理，并提升直流系统管理的简易程度，为增强直流屏运行维护工作的实效性，应重视优化直流屏。直流屏优化主要通过以下三种方式进行：首先，更改直流屏的操作系统，构建更符合运行维护要求的操作系统，提升操作的便利性的；其次，提升直流屏的配置，根据实际运行维护要求提升其性能；第三，通过远程操作系统优化直流屏，引入自动化操作系统和通信功能，以此使直流屏更好地适应远程管理的要求。

5 结束语
综上所述，随着科技的发展，新技术和设备也不断地引入到直流系统中。电力变电站的功能在不断完善，同时给设备的运行维护带来了新的挑战。通过对运行中产生的问题进行分析研究，在直流系统的维护方面不断的改进优化，从而避免了大量人力和财力的开销，为变电站的长期安全稳定运行提供保障。

参考文献
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[2]何荣凯，刘晖，付荣荣，等.变电站直流系统接地故障分析及处理[J].南方农机，2019，50（7）：5.