摘要：随着经济的发展，人们对电力的需求越来越大，这也为变电站的工作带来了一定的压力。在变电站工作的过程中，直流系统发挥着关键的作用，保证直流系统的正常运行是变电站的基本任务。本文阐述了变电站直流系统结构，重点分析了 220k V 变电站直流系统故障原因，并提出了预防的方法，希望以此对直流系统的运行提供借鉴。
关键词：220kV变电站；直流系统；故障
1变电站直流系统结构
根据《直流电源系统设备状态评价标准》和《直流电源系统技术标准》的规定，变电站直流电源系统的设备单元主要包括蓄电池组、充电装置单元（交流配电模块、充电模块、集中监控模块）、馈电及供电网络（直流供电网络、馈电屏、分电屏直流母线、回路电缆、保护电器等）、监测单元（电压监测模块、绝缘监测模块、蓄电池巡检模块）。具体的工作原理为：交流配电单元的输入电源为 I 路和 II 路，采用主备用供电确保系统供电可靠性。交流配电单元经高频充电装置为蓄电池组进行充电和提供合闸输出，同时也经过降压硅链为控制回路提供低压直流电流。集中监控单元监控本地侧交流配电单元、充电单元、蓄电池组、降压硅链、控制回路以及绝缘监测等单元的实时运行状态。绝缘监测单元监测控制回路和合闸回路的接地电阻监测。远方监控单元与集中监控单元进行实时通信，实现数据的在线传输。直流电源系统的主要接线方式分为三种：单组分段接线、两组两段接线和三组两段接线。变电站直流系统中还具有分电屏，直流分电屏有两回直流电源进线，电源进线经由隔离电器接至直流母线。不同电压等级变电站的充电装置和蓄电池组的配置是不一样的；一般变电站配置一组蓄电池，如果采用相控型充电装置，需要配置两组蓄电池。如果采用高频开关电源型充电装置，可配置一套或两套。对于配置两组蓄电池的变电站，如果采用相控型充电装置，最好配置三台；若采用高频开关电源型充电装置，可配置两套或三套。一般 110k V 及以下电压等级的变电站允许只配置一组蓄电池。重要的 110k V变电站以及 500k V 和 220k V 变电站必须配置两组蓄电池。
2对220kV变电站直流系统故障的研究
2.1直流系统故障的分析和处理
直流系统接地故障的产生原因：（1）在直流系统运行过程中，不慎爬入了小动物，导致接地故障的发生，或是一些具有金属性质的物件掉落到直流系统的原件上，也会阻碍系统的正常运行，形成接地障碍。（2）受到人为建设因素的影响，在进行接线操作的过程中，存在一些错误接线的情况，或是对工具的使用存在不当，从而导致其运行过程中，出现相应的故障。（3）其中的设备回路存在问题，对应的运行材料在进行安装的过程中，存在严重的不合格情况，却没有发现或治理，或是因为企业建设管理工作不到位等原因，使得一些人员使用老化的回路绝缘材料，导致其绝缘效果不佳，在使用过程中极易出现接地故障。防范措施：（1）老旧插件及时更换。按照国网公司《十八项反措》要求，运行6年以上的电源插件宜进行更换，有计划地将老旧插件以及其他继电器等元器件更换，将减少这些设备出故障的概率。（2）加强施工质量意识。释放二次电缆以及二次接线的过程中，应注意保护电缆和二次线，不得硬拉，接线完成后应严格按要求进行绝缘测试和耐压试验，发现问题及时处理。（3）加强施工中安全意识。应严格要求施工人员不得随意剪断二次电缆，现场工作负责人应加强对二次电缆重要性的理解，提高安全意识。（4）加强运行检修人员的责任意识。应严格要求现场人员关牢设备的门，并应至少由另外一人进行检查，以确定不发生未关严的现象。
期刊文章分类查询,尽在期刊图书馆
2.2蓄电池组故障
当蓄电池发生故障的时候，最直接的表现就是输出电压降低，而故障大多源自于物理结构层面的损坏和老化，主要可通过蓄电池巡检仪还有平时的充放电，电导实验来判断蓄电池存在的问题，蓄电池发生的故障大致表现为以下几方面：（1）阀控密封铅酸蓄电池故障处理。蓄电池外壳鼓胀、裂纹原因：充电电压超过 2.4V，蓄电池内部出现短路、蓄电池室环境温度长期超过 30℃、热失控等。例如，有一组 600Ah 蓄电池，出现热失控现象，充电装置在对其进行定期（3个月）时，由于无法检测到均充转浮充的切换电流值，使均充时间长达 15 小时，造成整组蓄电池外壳故障，裂纹。报废。处理步骤，发现蓄电池故障、裂纹，蓄马上拉开充电装置对蓄电池组的熔断器或开关，断电，将鼓裂蓄电池退出，更换。（2）蓄电池内部失水故障处理。现象：失水蓄电池浮充电压异常，容量试验不合格。原因：浮充电压长期偏高，过充，蓄电池室环境温度长期超过 30℃，蓄电池密封阀、极柱渗漏。处理预案，更换蓄电池。注意，不允许打开蓄电池密封阀，补充蒸馏水。这会引起蓄电池内部电解液分层现象，尤其对卧放蓄电池。充电电流严重摆动。容量很短时间就会严重现象。防止这个现象的产生，严格控制浮充电压，不能长期超过制造厂蓄电池使用说明书的要求。严格保障蓄电池室环境温度不长期超过 30℃。加强蓄电池室的通风，必要时，加装防爆型空调。
2.3降压硅链故障
在某220k V变电站直流系统改造中，进行验收硅链温升项目时，新#1、#2充电机降压硅链各自带50A负载，，发现降压硅链散热片最高温度为103°C，屏内最低温度为27.8°C，即温升为75.2°C。按全站负载电流100A考虑时，降压硅链散热片的最高温度将远大于103℃，即温升将不满足规程要求（极限温升不大于85°C）。故障分析：该降压硅链安装于充电机柜顶，散热效果不良，对温升影响大；设计时未完全考虑站内负载情况；厂家对关键设备未提供专门的出厂试验报告；厂家出厂产品未设计风扇，未考虑硅链散热的必要性。防范措施：重新增加一面降压柜，降压装置不采用套装型，而采用单体大功率二极管串联型（原理与旧的降压柜一样）；在新充电机降压硅链上方增加六个风扇散热，安装在柜顶上方；在原屏柜的空间基础上，通过加大硅链散热片面积及间距，从而提高散热效果，并且每条硅链上加两个风扇散热；工程改造过程中，对关键设备必须严格按照规程要求进行验收。
2.4绝缘降低故障
以下三种情况应视为直流系统接地：1）在 220V 的直流系统中，系统绝缘减弱至 25KΩ 以下，或电源两级相对于大地的电压差的绝对值在 40V 以上；2）在 110V的直流系统中，系统绝缘减弱至 15kΩ 以下；3）在 48V 的直流系统中，某极对地的电压发生较大变化，或者系统的绝缘减弱至 1.7kΩ 以下。一旦产生该类故障，需要根据相关装置的工作状态，当天的现场情况以及故障系统的绝缘状态等进行快速的故障排查，原因分析，最后找出故障发生点，采取相关补救措施。应采用性能可靠、灵敏度高的直流接地检测仪器进行直流接地的检查；对弈直流接地故障，如果采用拉路法寻查问题时，不得单人工作，且直流切断时长必须小于三秒。例如，2011 年 9 月，某 220k V 变电站突然出现进线 220k V 开关跳闸，其运行方式是一条 220k V 线路（单一电源），通过两台并列运行的（300MVA）主变，携 110k V 重要负荷运行。发生故障后，该站甩掉整个 110k V 母线负荷，没有发现任何继电保护动作记录和信号，故障录波器也没有记录到任何故障，后查明在一保护柜的二次电缆出现两点接地故障。
参考文献
[1]刘柯雨.变电站直流系统全停故障判别方法分析[J].内蒙古电力技术,2018,3601:97-100.
[2]胡靖.变电站直流系统接地故障快速定位及防范对策[J].中国战略新兴产业,2018,08:201.
[3]龚成.浅析一起变电站直流系统环网故障的查找和处理[J].机电信息,2018,03:102-103.
[4]赵湘敏.一起雷击引起的110kV变电站直流系统故障分析及处理[J].电子测试,2017,24:104-105+128.
论文作者:苏䶮
论文发表刊物:《电力设备》2019年第1期
论文发表时间:2019/6/26
标签：蓄电池论文; 变电站论文; 故障论文; 系统论文; 单元论文; 装置论文; 接线论文; 《电力设备》2019年第1期论文;