摘要：直流系统是水电站的重要组成部分，其运行的可靠性关系到电厂及电网的安全与稳定。随着大量新型技术设备在电力系统中的应用，直流系统的故障检修和维护也越来越受到人们的关注，因此，加强直流系统故障分析是确保发电厂安全运行的重要举措。
关键词：水电站；直流系统；故障分析
1 引言
在抽水蓄能电站中，直流系统为开关控制操作、继电保护及自动装置等系统提供电源，直流系统的可靠与否，直接决定着电站能否安全运行，若其发生故障未及时处理，可能会造成大面积停电，甚至全厂停机，后果不堪设想。
2 发电厂直流系统的具体作用
直流系统对于保证发电厂运行安全、稳定，提升电流供应效率有着重要意义。直流电源作为发电厂内微机保护、自动控制系统、照明系统、开关闸操作以及计算机监控系统运行中主要的电能输送系统，其运行的质量将直接决定各系统的有效性，一旦发生故障，不仅会造成电流供应的切断，还会导致系统设备因突然断电而出现不同问题，影响其他系统的使用。同时直流系统对于回路控制和保护也有着重要作用，因此要加强对直流系统的故障检修，保证自身运行的安全和稳定，以确保发电厂的正常运转。
3 水利发电厂直流系统故障产生的原因
由于直流系统具有复杂性，通过对直流系统实际应用的观察，可以将故障问题概括为系统故障、接地损坏故障这两方面。造成系统故障的原因主要有：回路瞬间或者长期处在接地状态下导致的系统故障；回路材料质量和性能不合格，在使用过程中会出现严重磨损导致的系统故障；回路或者设备受到环境的影响或污染，导致绝缘盒出现不同程度的损坏，如潮气侵袭等，或者降低绝缘性能造成的故障；人为作用下，金属元件出现脱落导致的直流二次故障；在线路设置时，元件连接方式不正确也会引起系统故障。造成接地损坏故障的原因有：一是由于变压器瓦斯继电器位置出现接触不严、防水性能减弱，使得接地绝缘损坏；二是由于雨水的侵蚀使室内端子受潮，造成接地损坏；三是由于电缆芯线质量不佳、机械力度小，在外力作用下出现接地损坏现象；四是由于施工中操作失误造成的接地损坏；五是电磁阀在应用过程中存在的渗水问题导致接地故障；六是直流线与裸露直流母线存在的短路现象造成的故障。
4 水力发电厂直流系统故障的处理方式
4.1 增设电源监视继电器
（1）增设直流电源出口电压监视继电器。增设一路直流电源后，在#1、#2直流电源出口处各安装一个直流继电器，作为直流电源监视。取继电器常开节点进行串联，且节点信号通过电缆直送至监控系统LCU。正常情况下，两个继电器均吸合，常开节点均处于闭合状态，电压信号送至LCU后，中控室显示水厂直流电源正常。若任一直流电源发生故障后，由于其出口二极管的反向截止作用，备用直流电源电压无法返送至继电器线圈，继电器节点断开，电压信号无法传输至LCU，中控室接收到故障报警。（2）增设PLC电源模块电压监视继电器。在PLC电源模块直流侧安装一个直流继电器，作为直流电源监视。取继电器常开节点电压信号直接通过电缆送至监控系统LCU。故障原理同上述直流电源出口电压监视继电器故障原理。（3）增设控制系统进线电源电压监视继电器。在控制系统进线开关下级装设一个交流继电器，当进线电源故障后，继电器节点电压信号无法传输至LCU，监控系统上反映故障报警信息。增加24V直流电源模块PWR2、二极管、电源监视继电器KA4J。
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4.2 直流系统应急监控装置
直流系统应急监控装置，采用独立与以往直流监控装置的通信策略，可作为正常运行的直流监控装置的备机同时运行，在监控装置故障时可独立采集直流系统信息并实现告警信息的发送，同时安装使用便捷，工作可靠性及安全性能较好，有效解决了现行直流监控装置频繁通信中断造成直流系统无法监视等问题。该设备大大减少了运维人员在变电站进行有人值守的时间，提高了工作效率。能够实时监控直流母线运行情况，在直流系统故障时及时报警，缩短故障抢修的时间、提高直流系统可靠性，是变电站直流系统所急需的实用化产品。直流系统应急监控仪主要用于变电站直流系统的常规与应急监视，可进行实时直流母线电压采集，采集蓄电池组窜入交流电压，组端电流，KM+电压，KM-电压，检测母线电压越限告警，交流窜入告警，蓄电池组开路告警等故障。在故障发生后，直流应急监控仪能将告警信息编辑成短信实时发送到变电站运维人员手机上，使运维人员能够及时赶到现场排除故障，提高变电站直流系统的故障处理效率。
4.3 直流接地缺陷防控措施
（1）在电缆选型的时候要选择性能优越、质量可靠、运行稳定且具有良好售后服务的厂家所提供的设备。某厂型号为ZR-KVVP2-22电缆曾多次接地，经过对电缆的分析发现是由于电缆自身的屏蔽线造成了电缆的绝缘降低。（2）如果接地发生在控制或保护回路，应通知保护人员协助，查找接地要慎重，断开电源前，要采取防止保护误动的措施，如退出出口压板等。（4）查找直流系统的接地时应注意：查找时应谨防造成短路和造成另一点接地，应使用高内阻电压表进行测量。（5）在直流系统电压异常时，如有微机保护的电源自动切除，异常排除后，恢复电源重新启动前，应做好防止保护误动措施。（6）由于直流系统中很多负荷属于会影响机组运行的重要负荷，因此处理直流系统故障时最好选择机组停机时进行。
4.4 拉回路法
拉回路法相对较为简单，只是将回路电源关闭三分钟左右，之后利用信号、照明，操作回路，对保护回路的相关处理方式进行检测，即可找出故障原因，科学处理该问题。不过其在实际应用中还存在一定的不足，很容易引起事故的发生。首先，在操作过程中，会因为二次系统施工导致回路无法关闭等问题的出现，这样很难进行后期操作，无法找出故障点和原因；其次，在关闭回路电源时，势必会中断微机的正常运转，无法实现回路的控制和保护，很容易引起事故的发生。
4.5 直流节点选线检查装置检测法
直流节点选线检查装置检测法是通过在线检测的方式，将直流系统中存在的故障问题进行及时识别并上传到微机上，使工作人员直观了解故障问题，然后制定好相应的解决措施。不过该方法在使用过程中，只能显示故障问题，却不能准确判断出接地位置，在故障排查方面会消耗很多的时间。直流系统在运行过程中，先连通符合测流的有效运行，之后再对回路开关进行选择，然后才能利用拉路法完成处理，提升故障检修效率。而在排除短路故障时，需要对跳闸开关以及保险期熔断情况实行合理分析，明确故障点后通过隔离供电提升故障和电能的输送效率。
5 结束语
随着我国电力行业的发展，电力系统开始向着超高压、大容量的方向迈进，这在一定程度上也提高了对电厂直流系统的维护要求。相关部门或企业有必要加大对直流系统维护的关注力度，结合实际情况，运用合理的检测维护方式，减少故障的产生，进而增强直流系统运行的安全稳定性，维护电厂运行的可靠性。
参考文献：
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作者简介：刘远福（1981-），男，浙江景宁人，工程师，从事水电站电气及自动化技术与运行管理工作。
论文作者:刘远福
论文发表刊物:《电力设备》2019年第8期
论文发表时间:2019/9/19
标签：故障论文; 系统论文; 继电器论文; 回路论文; 电压论文; 节点论文; 直流电源论文; 《电力设备》2019年第8期论文;