500kV变电站直流系统异常信号处理分析

500kV变电站直流系统异常信号处理分析

张朋超

广东电网有限责任公司中山供电局 528400

摘要：500kV变电站作为电网的核心，直流系统是其重要组成部分，直流系统的可靠运行，500kV变电站才能持续稳定向其他变电站输出电能，直流系统包括保护装置电源、开关操作电源以及遥信电源重要负荷，同时它也为站内隔离刀闸、断路器等一次设备操作提供电源，直流系统异常可能造成站内保护装置误动或拒动，直流系统可靠与否，对变电站的安全运行起着至关重要的作用，是变电站安全运行的保证，如果直流系统故障得不到及时处理，甚至可能造成电力系统瘫痪等严重的后果，为妥善处理应急故障，保证直流系统正常可靠运行，结合工作实际，本文就此进行了简要分析。

关键词：直流系统；母线互窜；针脚过长；馈线空开跳闸

直流系统异常信号在变电站运行中是屡见不鲜的，引起此异常信号的原因有很多，包括直流母线电压异常、直流馈线开关跳闸、系统绝缘故障、直流系统总故障等原因。本文主要结合工作实际，主要围绕系统绝缘故障来进行分析，其目的是解决偶发直流系统异常的问题，避免影响变电站停电操作，提高设备可靠性，以及运维效率。

一、直流系统异常信号监控

监控系统主要包括主监控模块、交流配电监控单元、直流配电监控单元、绝缘检测单元、电池巡检单元等，监控系统可以与整流模块、逆变模块以及其他数据采集模块组成直流系统，实现直流系统的人际交互操作，主监控模块一方面负责实时监控各单元的状态和信息，另一方面还需要将整个电源系统的信息以IEC61850等规约和自动化系统通讯上报数据，上传到后台，监控系统能很好的完成直流系统信号监测，适用于变电站无人值守。

二、直流系统异常常见原因

1、绝缘故障：

（1）通知异常信号：地调监控班通知500kV某某站发#1、#2直流系统异常。现场检查：后台机发I、II段直流系统总故障，#2充电机监控器发#10266支路直流互窜，#10190支路直流互窜，系统故障，母线互窜；#1充电机监控器发#10144支路直流互窜，系统故障，母线互窜。现场检查直流母线电压跳跃，负极电压最低-50伏，正极电压最高180V，未发现电池欠压、电池过流等异常现象，#1、#2蓄电池室检查发现两组蓄电池组外观正常，无异味。

（2）信息汇报：将现场收集到的一二次设备状态信息汇报上级，主要汇报人员包括站长、当值调度员、生计分部应急专责，严格按照《中国南方电网有限责任公司电力事故（事件）调查规程》相关规定进行汇报，确保时效性。根据生计分部专责意见录入直流系统的缺陷并完成上报。

（3）信号处理：检修人员根据缺陷派工办理工作票，运行人员根据工作票安全措施要求完成布置并许可工作票，第一，通过拉回路查找法先后对部分回路进行故障排除【1】，例如：照明回路、检修电源回路、信号回路，异常信号均未消除，第二，检修人员查找绝缘降低的回路，遵循原则有先找室外设备后找室内设备，先找简单回路，后找复杂回路，先找一般负荷后找重要负荷，先找最近有工作的回路和近期工作过的回路，最后找其他回路；阴雨天气重点检查室外端子箱、刀闸机构箱、存在设备缺陷及有检修工作的电气设备和线路是否存在有接地情况或者绝缘水平较低的情况，均未发现异常情况。等易发生接地的回路采用直流检测仪器。第三，运行人员针对双电源供电的直流负荷，通过合、拉空气开关的方法，将该支路的负载转到另一直流母线【2】，观察接地现象是否消失或者转到另一直流母线，做好事故预想，防止重要负荷损失，逐一将负荷转移以后未见异常信号消失。第四，检修人员采用专用绝缘监测装置进行检测，进一步缩小故障回路的范围，最终判断为220kV母线PT测控装置回路绝缘电阻降低导致。运行人员向当值调度申请依次退出该站四套220kV母线PT测控装置，运行人员办理操作票将该套测控装置出口压板全部退出后许可工作票【3】。现场检查发现220kV#1母线PT及公用测控屏支路的PT测控装置开入板插件针脚过长，与相邻交流插件之间存在放电现象引起，造成直流接地。现场检修班组将开入板针脚剪短，并用环氧树脂绝缘板将相邻插件隔离后（见图1），直流互窜异常信号消失，电压正负值均在合理范围，直流系统恢复正常运行。除此之外，经请示生计分部意见，有必要对另外3套母线测控装置绝缘情况进行详细检查，调度同意以后，办理操作票依次将剩余3套220kV母线测控装置退出，并做相同处理，经过此番处理以后，此500kV变电站半年内均无出现此异常信号。

图1：针脚进行密封处理

2、馈线空开故障：

（1）通知异常信号：地调监控班通知500kV某某站发#2直流系统异常信号。检查发现后台机发“#2充电机屏Ⅱ段直流系统总故障”、“#2充电机屏Ⅱ段馈线开关跳闸”等异常信号（见图2），继保室#2充电机屏柜告警灯亮，监控屏界面显

示“系统故障”等异常信号。

图2：馈线空开跳闸后台机信号

（2）信号处理：运行人员发现问题后立即对该故障进行全面检查。检查后台机及#2充电机屏发现合母及控母电压正常，未发现电池欠压、电池过流等异常，#2蓄电池室检查发现#2蓄电池组外观正常，无异味。逐一测量直流馈线屏各空开脱扣器信号回路输出电压，发现备用空开2060Z信号回路输出电压为正，备用空开正常投入位置为“退”，电压不应该为正，经几次复归该空开脱扣器以后，监控器异常信号消失，屏柜故障灯灭，后台机异常信号复归（见图3），与监控班核对异常信号消失后，#2直流系统恢复正常运行。

图3：馈线空开跳闸后台机信号恢复

（3）经验分享：运行人员利用交接班及班前班后会做好经验分享，日后如果出现类似问题，可以根据后台机及监控器信息参考此方法处理。

3、蓄电池故障：

1、异常信号：蓄电池处于浮充备用状态，当交流失电或充电机故障时，蓄电池为变电站内保护装置、自动化设备及其他直流负荷提供能量，当蓄电池欠压、、过压、过流、电池熔丝熔断时，后台机会发直流系统异常信号，需要上报缺陷，待上级部门立项更换。

2、信号处理：两段直流母线由分列运行转并列运行，故障蓄电池组及对应充电机退出，信号消失。

结束语：

因为直流系统在变电站中非常重要，运行人员需要做好巡视维护工作，发现异常时及时上报，必须掌握其工作原理以及常见的故障类型，做到心中有数，遇到异常信号时才不慌乱，能尽快处置异常信号，保证直流系统稳定运行。

参考文献：

[1] 刘平.浅谈变电站直流系统常见的故障及处理方法[J].电力设备,2018.

[2] 颜丽渊.500kV变电站直流系统故障分析及应对措施[J].2011年云南电力技术论坛论文集，2011.

[3] 徐文.220kV线路断路器保护装置电源插件异常的分析和处理[J].电力设备,2018.