變電站中直流系統存在的環網問題及解決方法

摘 要：近年來，隨著電網的不斷發展，直流電源作為電力系統重要組成部分在繼電保護及電網安全控制及管理中具重要作用，目前，由于多因素影響，各變電站二次設備直流系統內所存在的問題日漸凸顯。故，文章主要以變電站直流系統為研究主體，探究系統所存在的環網問題并提出相對應的解決措施，不斷促進電網長期安全運行。

關鍵詞：變電站；直流系統；環網問題；措施

電能在我國國民生產及生活中具有重要應用意義，對我國社會發展及經濟增長具重要推動作用，目前隨著我國現代經濟的不斷發展，社會電力需求量不斷增長，電力系統也在電力需求不斷增長基礎上得到長足發展。變電站直流系統在整體供電線路中獨立運行，可保障變電站信號控制及事故照明等操作電源供應，但于此同時因各因素影響其直流系統也易產生故障，影響電網安全運行。

1 變電站直流系統環網問題危害及原因

直流電源是電力系統重要組成部分，是繼電保護控制核心，現階段，隨著電網的不斷發展，變電站設備直流系統問題日漸突出。目前，所有繼電保護裝置其工作電源均采用直流電源，對于變電站而言，若變電站直流某一點出現故障，則會威脅變電站保護設備的整體應用及運行安全[1]。目前，隨著直流系統的不斷完善，其運行方式現已由一段蓄電池改為兩段獨立蓄電池獨立供電，此方法雖可在一定程度上有效避免部分直流系統安全事故產生，但經實踐研究表明，此類運行方法多會因繼電保護二次回路接線錯誤導致直流系統各類環網問題產生，影響變電站二次設備正常運行，嚴重可導致重大電網事故產生，影響電網安全運行。

1.1 環網問題危害

1.1.1 火災

若兩套直流系統現環網故障則會導致兩套蓄電池并列運行，在運行過程中會產生強大電流，若電流流經直徑較小的供電電纜時則會導致電纜長期處于過載狀態致發熱等問題產生，嚴重則可致火災，燒毀直流系統，造成嚴重后果。

1.1.2 蓄電池使用時間縮短

蓄電池在生產時多會受制造工藝的影響而致同一生產批次蓄電池在容量及放電率等數據上均存在不同之處，不同生產廠家蓄電池容量及放電率等數據差異更為明顯。在系統運行中，若兩套蓄電池出現并行運行情況時，因浮充電壓一致，則多會導致其中一組蓄電池現欠充電現象，而另一組則過充電，長此以往，則會導致蓄電池損傷，使其應用時間縮短[2]。

1.2 原因

首先電力系統改造升級時，電力負荷電源線被同時連接于兩套直流系統中從而出現寄生回路；其次電力操作人員在負荷操作時需將同一負荷兩段母線同時合上后斷開另一路開關，實現一段母線向另一段母線的轉移，但在實際操作中操作人員多由于操作失誤致一路空氣開關未切斷而致兩套直流系統共極工作，終現環網問題；再次，因在現有的直流系統中增設新直流系統并將其負荷與現有系統電氣連接，導致直流系統環網故障[3]；最后，一根電纜中存在兩套直流系統，而該系統在供電時可能發生回路，若電纜間的絕緣材料現問題則會導致兩套直流系統發生連接，導致環網故障。

2 變電站直流系統環網問題及解決措施

2.1 第一類環網問題與解決措施

2.1.1 環網問題

兩段直流系統運行時，共正極、共負極或正負極連接是最常見的直流系統環網問題，一般情況下，產生此問題的原因主要由于二次回路中現路段器跳合閘回路及電壓切換回路等寄生回路；若直流正、負極任一端接地均可導致繼電保護誤動或拒絕啟動。故若兩段直流母線于蓄電池出口電壓均不等情況下并列共極運行則會導致其內部換流情況產生，導致蓄電池壽命縮減，若兩段直流母線正負極共用則若一段母線現設備故障時其另一段母線也會發生故障[4]；若兩段直流母線均有獨立電源系統則兩段母線其各自正極或負極均會形成環網導致保護啟動運行中繼電器動作不可靠。

2.1.2 解決措施

系統在正常運行期間，可模擬其中一段直流高阻接地現象，利用便攜式定位裝置判斷直流系統接地故障，查找其內部共極運行問題，在此方法操作中，需斷開直流間所有聯絡開關，在保證靈敏度的基礎上避免使用過小電阻，以免出現保護拒動；保持信號發生器與直流支路電源端連接，若絕緣監察裝置及便攜式直流接地測試儀間現互相干擾現象則可將絕緣監察裝置暫時關閉。

2.2 第二類環網問題與解決措施

2.2.1 環網問題

在實際操作中，除上述第一類常見的環網問題外，通常還存在I段直流正極及II段直流負極或I段直流負極及II段直流正極通過電阻、線圈等連接環網問題。此類情況出現的原因多由兩類因素導致。

其一，變電站裝配中多有兩套220V直流電源系統，在系統正常運行情況下，兩套系統內直流電源及負荷間均無任何電氣聯系，而若不慎將一組直流系統正極與另一組負極短接，則兩組直流系統電壓以及短接前相同，I段正極對大地電位為+220V，II段負極則為-220V，其對地電位均為0。具體如圖1所示：

圖1 第二類直流環網示意圖

根據圖1所示，若I段直流正極與II段直流負極混合，其二者均可發直流接地信號，若B、C點間電阻為0，則為直接連接，結合疊加法原理可知，B、C點對地電位為0，則I段直流正極與II段直流負極均發生直流接地異常情況，導致B、C點經不定電阻連接，產生此問題的原因主要包含[5]；某間隔保護中線圈或信號指示燈正負極取自兩段直流電源，若初始直流系統用一組蓄電池供電，線圈在不同直流小母線基礎上也可實現正常勵磁，但若直流系統改造為兩組蓄電池后則無法正常勵磁或指示燈無法正常操作。

其二，若兩組蓄電池供電變電站其某間隔在二次回路改動時若現保護中線圈或指示燈正負極分別取自兩組直流電源時也可出現此情況。

2.2.2 解決措施

電壓過低則會導致線圈失去磁力或指示燈亮度降低，故若出現此上問題時則可對線圈勵磁予以檢查并檢查指示燈是否亮燈，尋找問題起因，若兩段直流現直接連接則可應用便攜式直流接地測試儀進行檢測，排除故障。

3 結束語

綜上所述，直流環網問題是變電站運行常見故障問題，對電力系統運行安全性及穩定性均會造成極大影響。變電站中直流系統所產生的原因具多種多樣性，故各管理人員在系統實際操作中需加強管理，重視問題所造成的嚴重后果，及時發現并予以解決，避免重大安全事故產生，保證變電站電力系統的高效運行。

參考文獻

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[2]包連方.淺談變電站直流系統運行中存在的問題及維護對策[J].科技與企業，2014，12：362.

[3]潘祖鴻，朱海松，趙良濤.變電站直流系統環網問題分析與對策探究[J].山東工業技術，2014，17：125.

[4]黃勇.變電站中直流系統存在的環網問題及解決方法[J].中國新技術新產品，2016，11：75.

[5]張明達.變電站直流系統接地故障及環網危害分析處理研究[J].山東工業技術，2015，1：252.