摘要：直流系统为变电站内控制及信号系统、继电保护及自动化装置等提供电源，在所用电失去后，还可作为应急的备用电源，保证继保装置、自动化装置、控制及信号装置、断路器控制回路等能可靠工作，亦能供给事故照明用电。由于直流系统的负荷极为重要，因此直流电源应具有高度的可靠性和稳定性，但是直流系统作为一个多分支供电网络，其各支路发生接地等故障的概率较大。
关键词：500kv变电站；直流系统；绝缘异常；处理
一、500kv变电站直流系统简介
500kv变电站直流系统采用双重化配置，共有直流I段和直流II段两段母线。每段母线均设有合闸母线和控制母线，合闸母线经无降压硅堆与控制母线相联。合闸母线工作电压为120V，控制母线工作电压为110v。某500kv变电站直流系统绝缘在线监测仪采用艾默生JYM－II型产品。整套直流系统装有２台绝缘在线监测仪，用于监测直流系统电压及其绝缘状况。在直流系统出现绝缘强度降低等异常情况时，绝缘在线监测仪发出声光告警，并将对应告警信息显示在液晶显示屏上，同时由对应段直流监控模块将主要的告警信号以继电器接点的形式发到监控系统后台。绝缘在线监测仪工作时，分为2个过程对系统的绝缘状况进行监测。绝缘在线监测仪通常情况下进行常规监测，即监测母排的绝缘状况；当发现母排绝缘下降时，启动支路巡查，转入自动巡查状态，查找发生接地的支路，若某支路电阻低于接地电阻门槛值，则发出接地报警，判断具体的接地支路。
二、电池的运行与维护
（一）系统电压维护
系统电压除选择电压等级外，由于变电站被控对象远，控制回路电缆长，满足控制回路电压降的要求，降低控制电缆投资也是决定系统工作电压的主要因素。变电站占地面积大，被控制的对象较远，在相同操作功率下，控制电缆中的电流110V比220V大一倍，增大了控制电缆中的电压降。为满足控制回路电压降的要求，要加大电缆截面，因而增加了控制电缆方面的投资。在距离较远的情况下，为了满足电压降的要求，所需的控制电缆截面有时要大于6mm2，给施工造成困难。一般线路的高频保护收发信机输出功率大小与直流电压有关。直流电压低，将影响高频保护的输出功率，对于长线路的载波保护不利。变电站的照明系统一般为交流220V，直流系统电压为110V时，事故照明回路不能直接切换，需增加降压变压器或逆变电源，增加了事故照明回路的复杂性。在变电站内有动力合闸或较大容量直流电动机的情况下，电压为110V要加大直流动力回路的电缆截面，增加投资。
（二）电缆维护
直流电压220V时，不同电缆长度（L）对应的正极电缆芯截面（S1）和负极电缆芯截面（S2）的计算结见表1，直流电压为110V时，分合闸线圈的功率不变，则分合闸电流为4A，按相同方法计算结果见表2。从表1和表2可见，直流电压为220V时，控制电缆长度在500m之内，电缆截面不大于4mm2，电缆接线容易。直流电压为110V时，电缆长度超过250m，其截面就要选用6mm2或10mm2，端子排只能连接截面不超过6mm2的电缆芯，要连接大截面的电缆芯就要采用特殊的连接方式，给施工和维护都带来困难。500kV变电站的控制对象多、距离远，电缆用量大，电压采用110V，加大了控制电缆截面，增加在控制电缆方面的投资。通过上述技术和经济上分析，500kV变电站采用集中控制的情况下，强电直流系统的工作电压选用220V。
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（三）蓄电池及组数维护
（1）蓄电池
阀控式密封铅酸蓄电池：25℃下单个电池的浮充电电压为2.23～2.27V；单个电池的均衡充电电压为2.30～2.24；浮充电电流1mA/h；10h均衡充电电流1.0～1.25A；单个电池的开路电压最高值与最低值的差值不大于20mV；10h率放电末期单个电池的终止电压为1.8V；3h率放电末期单个电池的终止电压为1.8V；1h率放电末期单个电池的终止电压为1.75V阀控式密封铅酸蓄电池的电解液密度比普通铅酸蓄电池的高，因而其开路电压、浮充电电压、均衡充电电压均比普通铅酸蓄电池高，在相同直流母线电压情况下，所需的蓄电池个数也较少。阀控式密封铅酸蓄电池内无流动液体，可立体布置减少蓄电池室面积，蓄电池室不需进行防酸处理及通风机室等辅助设施，室温在10～30℃。通过以上比较选择阀控式密封铅酸蓄电池。
（2）蓄电池组数确定
蓄电池组数主要取决于直流负荷的性质和对负荷的供电方式。就直流负荷的性质而言，500kV变电站的直流负荷均为一类负荷，在任何情况下，不允许间断供电。因此，两者对蓄电池组可靠性的要求是一致的，至少装设2组蓄电池以实现，操作电源—供电网络—保护装置—断路器跳闸线圈双重化，提高直流系统可靠性的需要
（四）变电站直流系统接地处理策略
（1）选线监测法
据调查显示，当前国内很多的变电站、基本上都已经安装了直流绝缘接地选线设备，即在直流系统的各分支回路适当位置安装穿心型电流互感设备，其感应到信号经直流接地选线设备分析，对直流接地分支回路进行确定。一般而言，支路回路上安装的传感设备编号，应当与接地检测仪上显示的回路编号相对应。这一设备的最大优势在于可实现在线监测，及时准确地对直流系统中的接地故障进行报告，显示接地回路上的具体编号，便于第一时间找到接地点。
（2）拉路法
传统的直流系统接地监测是利用不平衡桥原理来检测接地故障，该方法虽然可以检测接地故障问题，但效果不如拉路法好。所谓拉路法，实际上就是利用直流接地回路的特点，即与直流系统相互脱离运行时，直流母线上的正、负极就会对地电压形成平衡。采用该方法，通常只需从直流接地回路出现瞬间停电现象开始，对直流接地点发生位置进行准确的确定。500KV直流系统故障排除过程中，经常会出现一些非正常状态下的闭环回路，因此建议以双电源供电回路应用为宜。
（3）拆端子法
500KV直流系统上的某支路接地点被确定时，最为高效的方法是带电拆端子法，将交织在一起的带电部分甩开，以确定是否存在接地现象。在采用拆端子法查找接地点时，应选准地点、由专人进行配合操作。通常情况下，经常出现接地现象的点或位置，基本上都是一致的，因此拆端子前应仔细对照图纸进行分析，尽可能地锁定一个范围，先主干、后分支，分级查找。比如，在检查出主变、高压并联电抗设备非电量保护存在接地现象时，可采用拆端子法对接地回路进行确定。
三、结论
直流系统的运行维护重在预防和防微杜渐，通过日常一丝不苟的巡视、检查和定期核对性检验，直流接地等问题的及时处理，使小问题和缺陷得到及时有效的处理，制定合理完善的直流系统改造工程过渡措施，吸取历次直流系统事故教训，避免事故发生，保障变电站安全运行和提高供电的可靠性。
参考文献
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论文作者:李杰
论文发表刊物:《电力设备》2017年第21期
论文发表时间:2017/11/28
标签：电压论文; 变电站论文; 系统论文; 回路论文; 电缆论文; 母线论文; 截面论文; 《电力设备》2017年第21期论文;