变电站内直流系统设计及其故障研究论文_吕志鹏

变电站内直流系统设计及其故障研究论文_吕志鹏

(合肥城市轨道交通运营分公司 安徽省合肥市 230000)

摘要:本文对直流系统的设计问题进行了全面探讨并根据其故障问题提出了相应的解决措施。

关键词:直流系统;设计;措施

监控模块、充电模块、开关、蓄电池等组成了变电站的直流系统。在本文之中我们主要来研究除个别部件外的其他主要部分的设备和组成元素的相应的工作原理或设计原理的发展状况。通过研究我们得出一个相对较好的设计方案。

一、直流系统的设计

蓄电池的功能主要是储能,在没有外部供电的情况下能够充当我们的临时电源。蓄电池多种多样,现在主要流通的蓄电池基本就是阀控式密封铅酸蓄电池。这类电池有什么优点?当然这类电池的优点还是很鲜明的,他容量很大而且体积较小容易携带,这样维护起来也十分方便。对于蓄电池巡检仪来说,它能够快速检测蓄电池在运行过程中所呈现的状况,能够时刻反映出蓄电池的相关信息比如电压等等。十分有利于显示蓄电池的故障,这对于整个设备来说是必不可少的。

变电站的直流系统的重要部件之一那就是充电机,它能把交流电变成直流电,使得它在变电站中发挥着重要的作用。转变为直流电就是为了能够为蓄电池充电,由此便可以把它看成是直接供电的设备部件。

对于监控模块的功能。监控模块主要是用来显示、测量甚至是控制充电模块(直流)的交流、直流的电压,同样也能显示、测量甚至控制蓄电池的电压。它总体来说可以分为如下两种,一种是集中式,一种是分布式。

降压装置由两根母线通过降压链连接,一根是合闸母线,一根是控制母线。合闸母线的电压通过降压链为控制母线提供电压。其中降压链是通过多只二极管连接而成的。

刚才介绍了整个直流系统的各个小部分的工作原理,下面我们将基于某供电公司的真实情形合理的选择充电装置等部分,并进行合理的设计。

首先选择充电装置,充电模块的两种类型晶闸管型和高频开关型。而高频开关型的特色就是能够高精度输出,效率非常高,所以我们的变电站应该选择这款充电装置。选择合适的蓄电池类型同样较为重要,例如阀控式密封铅酸蓄电池,这类蓄电池当前被广泛应用,所以我们选择该种蓄电池。还有一个重要的任务就是确定蓄电池的组数,只要根据《电力工程直流系统设计技术规程》的原则进行简单计算就可以得出数据。然后是直流母线电压的选择,这个还是颇有难度的。因为我们的直流系统有一百一和二百二两种电压,而二百二又是常常选择的电压。因为从目前的数据和目前的情况来看,我们的合闸电流并没有原来那么大了,所以我们可以选择二百二的电压,并选用普通电缆即可。除此以外还可以选择直流馈电网络。直流系统的馈电网络有一种是环形供电,还有辐射供电。环形供电网络有什么优点呢?总的来说较为简单非常适用于小型变电站因为它需用的电缆量很少。但其难以查找故障,所以一旦发生故障确实不易于查找。而辐射供电网络发生故障时却十分易于查找,因为辐射供电网络的接线逻辑并不像环形供电那么复杂,反而十分清晰。所以以上两种供电方式各有利弊。由于我们目前所选择的电网的直流系统大部分采用结合方式,即将环形供电与辐射供电相结合的方式。所以我们就在此也选择将这二者相结合的方式。

总的来说以上就是先介绍了我们变电站直流系统的各个部分,通过对于各个部分的大体了解,我们便深入讨论如何去选择各个部分,以及一些重要组成部分的优缺点,通过优缺点比较我们容易得出了该有的结论,并从理论上简单的完成了一个变电站直流系统的设计。

二、直流系统故障研究

直流系统的故障研究其实也可以说是直流系统的接地故障研究。

期刊文章分类查询,尽在期刊图书馆在正常工作的状态下,变电站直流系统的正极还有变电站直流系统的负极,他们对大地的绝缘电阻是相等的,他们相对于大地的电压也是相等或者是平衡的。如果我们的变电站直流系统在不知的某点发生接触大地现象,接触大地的电极相对于大地的电压就会骤然降低,而没有与大地接触的电机的电压就会骤然升高。这个过程中变电站中的许多装置却是在正常运作。像保护装置等等他们的运作都是不受其影响的,不过这并不意味着正常,在有一个点接触大地时,如果此时又有一个点又同时接触了大地,故障随即发生,例如短路等,开关自己乱动或者动不了的现象就会发生,当只有一个点接触大地时,危险系数相对较低,但这不能意味着安全,这藏着很大的隐患,虽然说我们的变电站直流系统仍然可以运行但是它运行之中的安全性或者说可靠性却大大减少了。所以我们不能放任一点接触大地的情况,我们必须要马上去查找接触大地的点,然后才能避免发生未知的故障,这显然非常重要。

那么变电站直流系统的接地故障有哪几类那?总结如下几类,下面我将一个个分析这几类故障。

首先第一类是有源接地。其就是并非自身,而是通过其他的直流电源或者是交流电源接触大地的情况。在实际生活之中,它又有交直流串电接地故障和直流直流串电接地故障。其中交直流串电接地故障是一种非常严重的故障,甚至是直流系统故障中后果最为严重的故障之一,这种事故一旦出现,很快就会发生系统的保护拒动。而直流直流串电接地故障相对来说就会轻松很多,但是还是用该注意一些问题,那就是在查找故障或者障碍时,一定要关注我们查找的接地回路属于不属于直流系统,一旦检测发现接地支路并不属于所查找的直流系统时,就可以得出结论该点就是所要找到的接触大地的故障点。

第二类故障就是电阻性接地类故障。顾名思义,所谓电阻性接地,其实就是变电站直流系统的电阻接触了大地,所可能引发的故障。然而当他们很小的电阻或者较少电阻接触大地时,就可以称之作为全接地、金属接地。电阻性接地有可以分为如下几类:单点接地、多点接地、平衡电阻接地。所谓单点接地,其为一点接地的情况,而这种情况正如之前所说是最常见的变电站直流系统的接地故障形式。对待这种情况靠报警信号判断即可。对于多点接地来说,多点接地其实就是两个点,或者两个点以上的接地故障概况。多点接地的变电站直流系统故障在实际生活中也是常常出现的。排除这类故障需要有较高检测灵敏度的设备才可以。最后平衡电阻接地。其实说白了,所谓平衡电阻接地就是多点接地的一种,但是略有区别,那就是平衡电阻接地通常是在高电阻下接地。其实,在生产实践中常常也会遇到平衡电阻接地。对于这类故障,近几年新研发的一些设备能够派上用场,他们一般都能准确发现平衡电阻接地故障。

最后一类就是多分枝接地。在变电站直流系统中多分枝接地的排查过程比较麻烦,而且在生活实践中出现的情况并不多见,在这种故障之下,我们查到故障支路时,接地电阻很变大,接地电流会变小,如果支路很多这种情况会非常显著。

对于变电站直流系统的故障检测方法。一种方法是接地漏电流检测法,其实就是运用电流(直流)传感器进行检测故障的方法,其原理非常简单,通过直流正负母线的每一条电流和反应在传感器上反映出接地直流。但是这种方法有一些缺点的,比如说定位的精度不足,干扰问题严重等等。还有一种法子就是便携式直流接地故障定位装置故障定位法,现在这种方法在电力系统中应用非常广泛。因为这种方法能够提高检查过程中的安全性,而且这种方法定位非常准确。还有一种非常基本的方法就是拉回路法。拉回路法操作思路很简单,就是在变电站直流系统故障时将直流支路拉开,如果拉开后,接地的现象消失,那么就说明该条支路发生接地故障,但是这种方法有着种种问题,使得操作起来非常复杂。

参考文献

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[2]莫靖. 变电站直流系统存在问题研究及其对策[D].华南理工大学,2013.

[3]梁建斌. 变电站直流系统接地故障查找的研究[D].华南理工大学,2013.

[4]苏凤飞,郗缠琦,谷育贤.变电站直流系统运行的改进措施[J].陕西电

论文作者:吕志鹏

论文发表刊物:《电力设备》2018年第10期

论文发表时间:2018/8/2

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