摘要：在水电站中，直流系统为断路器控制操作、信号、继电保护、自动装置及事故照明等系统提供电源，直流系统的可靠与否，直接决定着水电站能否安全运行，若其发生故障未及时处理，可能会造成水电站重要设备停电及拒动，甚至全厂停机，后果不堪设想。
关键词：水电站；直流系统；安全运行；防控措施
一、直流系统存在的问题
1、蓄电池组故障
从定期单电压测量和放电试验数据情况来看，主厂房蓄电池2014年来设备健康水平开始恶化，如表1、图1、图2所示。
表1 2014~2015年放电试验不合格蓄电池数量
图1 主厂房I组蓄电池第6h的放电数据
注：横坐标为蓄电池编号，纵坐标为蓄电池电压
图2 主厂房II组蓄电池第5h的放电数据
通过2012年、2014年与2015年相同放电小时后的试验数据对比，发现随着运行年数的增加蓄电池单体电压绝大部分都有下降，从图中可以发现2014年蓄电池电压与2012年蓄电池电压比较接近，从2015年放电数据看劣化趋势愈加明显，且I组电池与II组电池保持同步劣化。
2、直流系统绝缘监测仪
2.1绝缘监测仪的工作原理
目前绝缘监测仪多采取双电源供电，其控制电源供电如图3所示。
图 3 双电源供电系统控制电源供电图
图3中直流电源I、II的正极用正向并联的二极管D1和D3进行隔离，负极用反向并联的二极管D2和D4进行隔离，在正常情况下只要两回电源的电压完全一致，没有出现波动，则两回电源就不产生影响。
监测仪自动巡回检测直流系统的电压和电阻，当母线对地绝缘电阻降低时，装置自动报警，如果支路的漏电流超过限定值2mA，装置自动报警。绝缘监测仪的直流传感器套接在直流支路上，它与直流系统没有任何电的联系，不影响直流系统的运行；在不发生接地时，支路KM流出的电流I1=I2，此时传感器所感应到的电流差为0mA，绝缘监测仪不会产生告警。当发生了如图5所示的直流110V系统接地情况时，则此时：
如此实现了直流支路的接地监测。当使用环路供电时（两路开关的输出馈线都接在一个负载上，并且两路同时供电），由于很难保证两条环路的线路电阻对称相等，导致每个传感器上所检测到的磁通大小不同方向相反，即便该环路没有绝缘过低，只要负载上有电流流过，环路上的两个传感器就会报警，并且报警是恒定的，不会消失。
二、防控措施
1、直流系统蓄电池组
（1）蓄电池在放电过程中要考虑到整组电池的电压平衡，避免小电流深度放电或过放电。
（2）进一步采取降温措施尽可能使电池室的环境温度在20~25℃的范围内，①能避免极板的老化；②能使电池在额定条件下运行；③能有效提高氢气和氧气的重新化合能力。
（3）将主厂房两组蓄电池进行有效物理隔离，防止两组电池故障后互相影响。
（4）及时清理蓄电池表面及接线柱，防止电池自放电现象。
（5）做好蓄电池单体电压定期测量工作，对于浮充电压低于2.2V的蓄电池加强监视，如持续下降，对其更换。
2、双电源供电回路
采用允许长期带电的直流继电器进行切换，当I路直流电源有效时，则选择I路直流电源进行供电，当I路电源失电后继电器复归，其常闭触点接通，II路直流电源供电，两路直流电源彻底隔离，直流系统不会产生因环流而造成的误告警，同时克服了负载的过电压供电。此外在回路中加装了一个小型的UPS（不间断电源），维持继电器的辅助触点在切换的过程中保证负荷侧的电压短时间不变，在继电器复位成功以后直流电源II开始给负荷供电，同时给UPS充电，两路直流电源没有发生相互影响的现象，因此不会造成绝缘监测仪误发告警信号，也不会给直流系统造成过电压，而且由于UPS的不间断供电的使得负荷能够不断电。
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。
结束语
本文对水电站典型直流系统缺陷进行了分析、处理研究，并提出了预控措施，为直流系统的设计提供了参考。结合电站运行的经验，对直流系统配置提出了改进措施，其研究思路和成果可为后续研究提供基础，具有较好的参考意义。在水电站社会责任越来越重大的背景下，确保有利于水电站的安全稳定运营，更好的服务电网、服务社会，确保社会的长治久安。由于直流系统典型缺陷原因多样，难以一一剖析，加之水平有限，本文总结出的针对性预防措施及设备运维、升级改造建议存在一定局限性，需在后续工作中进一步完善。
参考文献:
[1]刘坚.直流系统新技术在水电厂中的应用[J].机电技术，2011（4）.
[2]刘品含，王靖淳.我国抽水蓄能电站存在的问题及前景展望[J].电子制作，2015（7）.
论文作者:姚华
论文发表刊物:《电力设备》2019年第5期
论文发表时间:2019/7/8
标签：蓄电池论文; 系统论文; 电压论文; 水电站论文; 措施论文; 电源论文; 电池论文; 《电力设备》2019年第5期论文;