关键词：提高；故障分析；隐患排查；可靠性
引言
直流系统是无人值守变电站的心脏，直流系统是全站继电保护、自动化系统、安全自动化装置、通讯设备、辅助装置正常工作的保障，直流系统的正常运行、技改优化、运行维护决定着无人值守变电站正常可靠运行。
1变电站直流系统综合故障分析
变电站交流电源即站用电已经与直流系统同等重要，在直流系统改造升级的同时站用电的升级改造没有同步跟进，变电站无人值守后运维检修人员到达现场的时间过长，在站用电发生故障时蓄电池放电时间过长，影响蓄电池组的寿命。在直流系统升级改造中，要有充分的预案，保证过度直流的电源可靠性，过度电源过于简单，没有成套移动过度电源成套设备，过于单一，没有成套过度电源备份。目前有些地区电网110kV及以下的变电站直流电源一般都采用单母线、单蓄电组，直流可靠性不满足当前变电站无人值守远程集控运行的需求，当前的直流系统只能发一些简单的告警信号，不能实时监控详细的电气量、运行方式，当直流电源发生故障时，远程集控就变成聋子、瞎子，失去监控。在变电站技术改造升级的同时，重点放在主设备遥控、遥测、遥信等，直流系统还未达到遥控、遥测、遥信等的功能，直流系统的通信信息集控不够。
2所用电及直流系统反措要求
2.1蓄电池组开路或容量不足造成变电站直流失压事故
a、开展电池电压及内阻一致性检查。电压：每月一次。内阻：运行四年内，每年二次；运行四年及以上，每季度一次。b、开展蓄电池组带载能力试验,每季度一次。c、定期开展蓄电池核对性充放电试验。新安装的投运前进行全容量核对性试验；以后每隔两年进行一次；运行四年后每年一次。d、新建220千伏及以上电压等级变电站（含两组直流蓄电池同时技改）配置的两组蓄电池需为不同制造厂商。e、开展蓄电池第三方检测。第一次使用的蓄电池入网前必检；220千伏及以上电压等级新建（直流蓄电池整套技改）变电站蓄电池需抽检，其他视招标批次情况进行抽检。
2.2绝缘监测装置未及时反应直流回路绝缘异常造成变电站设备误动或拒动等事故
a、核查绝缘监测装置定值。标称电压220伏直流电源系统绝缘电阻报警定值应不小于25千欧，标称电压110伏直流电源系统绝缘电阻报警定值应不小于15千欧。b、开展绝缘监测装置功能测试。每年迎峰度夏前开展一次对主回路和支路的接地报警功能是否正常的检查试验。c、交窜直功能升级改造不全或缺陷频繁的绝缘监测装置要抓紧开展。
2.3所用电备自投功能异常造成变电站交流电源全失
a、对不具备低压母线故障闭锁备自投功能的进行改造。b、对于无延时的低压脱扣开关解除其低压脱扣功能，无法解除低压脱扣功能的，将低压脱扣装置更换为具备延时整定和面板显示功能的低压脱扣装置，且应能躲过系统瞬时性故障和系统震荡。
3直流系统隐患排查方法
3.1直流回路禁用交流空气断路器
直流回路中严禁使用交流空气断路器，原因主要是：交流断路器很难分断直流短路电流。直流电弧分断困难，直流断路器有专门的吹弧线圈或者使用永磁体吹弧技术，交流断路器没有该功能，安全性能差，容易造成机组故障。
3.2空气断路器接线
直流系统中直流空气断路器的正负极性接线要正确。以免电流方向接反，直流空气断路器灭弧特性变差或无法灭弧，造成直流空气断路器损坏。直流电流因无过零现象，电弧很难熄灭。直流空气断路器一般在静触头下方区域设置磁钢，利用磁钢产生磁场，强制将电弧拉长，迫使其从动、静触头之间流向灭弧室，最终达到分断直流电流的目的。磁钢的极性以固定的极性方向放置在断路器触头系统中，特别要求电流在断路器内部以一定方向流动，这将使得产生的电弧受到磁钢磁场力的作用，被吹向引弧角。所以外接线时，必须按照断路器上正负极的标记进行接线，一旦接反，在事故状态下，电弧反吹，断路器将无法分断直流电流。检查过程中须要仔细检查正负极接线，保证系统的安全性和可靠性，避免因接线错误造成断路器烧毁。
3.3级差配合测试
直流系统中应满足级差配合，直流空气断路器上下级之间必须保证2～4个级差。在电力系统中，直流电源系统是继电保护、自动装置和断路器正确动作的基本保证。目前发电厂和变电站的直流馈电网络多采用树状结构，从蓄电池到厂、站内用电设备，一般经过三级配电，每级配电均采用直流空气断路器作为保护电器。如果上下级直流空气断路器保护动作特性不匹配，在直流系统运行过程中，当下级用电设备出现短路故障时，就会引起上一级直流断路器的越级跳闸，从而引起其他馈电线路的断电事故，进而引起发电厂和变电站一次设备如高压开关、变压器、电容器等的事故，因此为了防止事故扩大，直流开关上下级必须能够正确配合。
直流空气断路器常见额定电流规格有：1A，2A（3A），6A，10A，16A，20A，25A，32A，40A，50A，63A等，每相邻两者之间为一个级差。直流空气断路器上下级之间必须保证2～4个级差。级差配合测试方法采用小电流预估法试验，原理图如图1所示。
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图 1小电流预估法原理
3.4防止直流系统窜入交流系统
直流回路分布广、数量多，常常出现运行与基建施工、设备改造同时并存，由于工作不慎，极易造成交流电源串入直流回路。由于直流回路存在分布电容，可能出现交流电源经分布电容起动相应继电器，导致多台断路器同时跳闸或合闸，造成极其严重的事故。为了防范交流电源串入直流系统，一方面从设计源头、管理方面入手，减小事故发生的源头；另一方面，原有的直流系统绝缘监测装置，应逐步进行改造，使其具备交流窜直流故障的测记和报警功能，同时提高中间继电器动作功率，反措要求功率大于5W。这样将大大提高直流系统的安全稳定性。
4应用新方法新技术提升蓄电池管控能力
某某变电站其中一条10kV线线路末端电缆故障，因该线路低压断路器柜未及时切除故障，导致其所在母线电压下降，使得对应的所用变输出电压下降，达到所用电切换定值。由于直流系统的蓄电池其中一节蓄电池开路，蓄电池组无法提供所用电切换过程中的直流负载，导致保护装置直流电源短时失去，未能正确动作切除故障，最后由对侧变电站线路后备保护切除故障从而导致变电站停电的事故。从上述事故中我们可以清楚看到传统的蓄电池定期测试、定期核对性充放电试验、日常巡视检查等手段难以发现负载情况下蓄电池供电的异常情况。
为此我们在变电站蓄电池管理中需要做好以下几方面的工作：1）严格落实变电设备反事故措施各项要求，确保各项直流站用电设备周期检测、试验到位；加强直流系统定期试验工作，结合每季度所用电切换开展蓄电池带载试验，及时发现蓄电池隐患；并对问题蓄电池及时进行更换处理。对存在问题的蓄电池由检修部门进一步试验分析其异常的原因，查找是否存在家族性缺陷。2）积极推进变电站蓄电池在线监测系统新技术应用，提升变电站蓄电池管控能力；探索蓄电池开路续流技术，确保直流系统稳定的可靠性。3）加强蓄电池管理台账动态滚动更新，将核容试验不合格蓄电池纳入更换周期管控，加快推进容量不足蓄电池更换工作。
5结语
提高直流电源系统的供电可靠性，主要从无人值班模式下直流系统运行方式、直流系统接线及配置、直流系统监测、蓄电池管理等环节入手，提出了防范措施及加强设备管理的手段和方法，确保直流电源系统的供电可靠性。近年来，各级领导对直流电源系统的管理非常重视，设立直流专责人，加大了专业管理的力度，制定了直流专业管理标准，为直流设备的运行、检修提供了技术支持。
参考文献
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[2]陈鹏，周晓溪.变电站直流系统安全稳定运行的探讨[J].黑龙江科技信息，2016（28）.
[3]黄敏，刘卫华.浅谈变电站直流系统的运行维护管理[J].北京电力高等专科学校学报（自然科学版），2017（11）.
论文作者: 林云志
论文发表刊物:《中国电业》2019年21期
论文发表时间:2020/3/10
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