关键词：500kV；变电站；直流系统；接地故障
随着经济的发展，对能源的巨大需求促进了电力系统的飞速发展，高度的工业化和信息化不断加深人们对电力的依赖，这也对电力系统的可靠性提出了更高的要求。而在发、输、变、配电这一巨大的电力运行系统中，变电站作为连接发电与输电、输电与配电的中介，其地位及重要性不言而喻。因此，在大力强调安全可靠的电力系统中保障变电站的安全稳定运行，也就成了保障电力系统安全可靠运行的重中之重。变电站电源系统主要包括交流系统和直流系统，交流系统主要负责站内监控后台、站用检修电源、站用电照明等装置的供电。而直流系统主要负责为站内所有遥信回路、二次装置、保护回路、控制回路、UPS、事故照明等的电源供电。直流系统发生故障时极有可能造成保护或自动装置拒动或误动，给电网的安全稳定运行带来极大的隐患。而在直流系统故障中，直流接地故障是最常见也是最难以排查的故障之一，因此，对直流系统进行深入研究，分析其接地故障的主要原因并在现有基础上加以改进以降低故障发生率，对电力系统的安全稳定运行具有重要意义。
1500kV变电站直流系统工作原理及组成
1.1整流模块
目前，整流模块已广泛应用于发电厂和变电站，可作为直流稳压电源和稳流电源。一般情况下，变电所整流模块输出的标称直流电压一般为500V，额定电流一般为10A，整流模块输入上三相交流电源后，首先经过电磁干扰滤波和三相全波整流，形成高压直流电，然后经过全桥移相逆变器，整流成频率约140khz的脉冲电压波，最后通过内部滤波装置形成一个500V直流电源。整流模块可以对电池进行长时间的电压或电流阈值充电，并在直流负载下工作。当输出电流大于电流极限值时，模块自动进入稳定电流运行状态，否则，当输出电流小于电流极限值时，整流模块自动进入稳定电流运行状态。在变电站中，充电机屏一般包含多个整流模块，可以并联运行，实现自动均流。多模块并联运行的优点是当一个或多个整流模块出现异常或失灵时，其他整流模块可以继续正常运行而不受影响，从源头上提高直流系统运行的可靠性。实际生产运行的整流模块一般包括热插拔功能、过流保护功能、过温保护功能、短路保护功能、输出过压保护功能和报警功能。
1.2绝缘监测模块
绝缘监测模块的主要功能是实时监测直流系统的绝缘情况，通过整流模块的内部监测电路和信号采集单元分布式采集电流系统的绝缘参数，并将采集到的数据以串行通信的方式传送到微机直流监测装置的主机上。绝缘监测模块扩展主板上的串行口和以太网接口，实现与各级多个智能设备的连接和数据传输，并通过RS-485或以太网接口将采集到的报警和开关信息传输到监测后台。绝缘监测模块包括核心电路、开关量输入单元、开关量输出单元、人机界面、com串行口、通信接口等，通过实时采集整流模块的输出电压、电流信息，智能设备的运行参数，如蓄电池单体电压、温度检测装置、绝缘监测模块等，满足了电力系统对直流电源的监测要求，取代了传统的需要对直流电源系统进行人工检测、维护和管理的模式，提高了变电站直流电源的智能化管理水平。
2直流系统接地的故障分析
2.1直流系统接地的原因
直流系统接地的原因可分为人为因素、设备因素、环境因素等。（1）人为因素引起的直流接地。维修人员在测量二次回路时，漏包带电二次回路电缆头，误碰设备金属外壳，施工中损坏二次回路电缆，造成接地，等人为因素引起的直流接地，多为人员疏忽或技术能力不足所致，是变电站改扩建过程中直流接地的主要因素。（2）直流接地是由设备因素引起的。
期刊文章分类查询,尽在期刊图书馆直流系统在设备长期运行中容易受到各种不利因素的影响，如改扩建引起的寄生电路、长期不利环境引起的绝缘老化、设备质量差、绝缘寿命不足等，都会引起直流接地，影响设备的稳定运行设备。（3）直流接地是由环境因素引起的。直流接地经常发生在端支路上，由于端支路的运行环境恶劣，极易受潮和高温，对直流系统的绝缘构成极大的威胁。当箱体内出现冷凝、雨天箱体内积水、持续高温等情况时，直流系统的绝缘会短时间或持续降低，导致接地。（4）其它因素引起直流接地。除了各种常见的因素外，变电站中还存在许多容易引起直流接地现象的因素，如小动物损坏、长期靠近旋转部件等引起的磨损等，在变电站中偶尔也会发生，不易防止。
2.2直流系统接地保护措施
为防止直流系统接地，可采取以下保护措施：（1）定期检查和维护直流系统。结合定期巡检和蓄电池充放电试验，检查蓄电池及直流系统各支路绝缘监测装置的监测信号指示是否正常，定期检查保险丝、空气开关位置是否正确，运行是否正常。（2）加强工作监督。作业许可人和现场监理人员应在作业许可期间认真进行作业风险点的分析和揭示，确保作业组全体成员知晓。在工作中，督促工作负责人加强工作监督，杜绝违法经营行为。工作结束后，由工作负责人会同工作负责人检查设备状况，确认施工质量无问题。（3）进行专项检查。根据车站的天气、工作、改造等特殊情况，有针对性地开展专项检查，特别是易造成直流接地的工作，提前做好事故预测，将接地事故扼杀在萌芽状态。
3直流系统接地故障的查找与排除
3.1接地故障查找方法
变电站直流接地故障点的确定，一般采用牵引回路法和在线监测法。牵引回路法是变电站最常用的直流接地搜索法，一般遵循先信号后控制、先室外后室内的原则。该方法通过断开支路直流馈线空气开关，判断故障点是否消除，确定故障支路，从而确定故障点。至少两人负责使用拉电路法。在拉断路器控制回路和保护装置电源前，应向有关调度员提出申请，经调度员同意后方可进行操作。在线监测方法是通过安装在车站直流系统上的直流监测装置判断故障支路，通过上下级监测装置的配合确定具体故障支路，并根据现场天气和施工情况确定故障点。在该方法的实施中，应根据通用监控装置的情况确定故障区域，然后根据某一电压等级的直流配电盘监控装置找到相应的直流，最后确定终端支路。该方法可与牵引电路法相结合，快速查找直流接地故障。
3.2直流接地故障的排除
变电站内发生直流接地故障时，应首先确认站内有无工作，若有工作应要求工作立即停止，检查作业现场有无造成直流接地的因素。若站内无工作，先根据绝缘监测装置告警提示查找，通过一级一级的查找逐渐缩小范围，最终确认故障支路，根据天气情况和装置提示找出故障点。采用拉路法、在线监测法确认支路后，还可利用直流接地故障查找仪确认故障点，便于提高查找效率。
结论
变电站直流系统的运行状况直接影响带变电站保护及自动化装置能否正常运行。现阶段，直流系统也正朝着愈加复杂的方向发展，使直流系统发生接地故障的机率增加，而且也增加了查找故障点的难度。针对直流系统，日常工作重点应放在平时的防范上，对于容易发生接地的地方要加强巡视，出现直流接地故障时要尽快找出接地点，并采取正确的隔离措施，以便后续的恢复工作。
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[4]梁建斌.变电站直流系统接地故障查找的研究[D].华南理工大学,2018.
论文作者:谢博约
论文发表刊物:《中国电业》2019年20期
论文发表时间:2020/3/10
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