變電站直流系統介紹及常見故障處理

李鵬杰

【摘 要】直流系統是變電站非常重要的組成部分，它的主要任務就是給繼電保護裝置、斷路器操作、各類信號回路提供電源。直流系統的正常運行與否，關系到繼電保護及斷路器能否正確動作，會影響變電站乃至整個電網的安全運行。如果電力系統直流電流消失，最直接影響是變電站內繼電保護系統將失去系統保護機會。直流系統如同變電站的中樞神經，它運行可靠與否，對變電站的安全運行起著至關重要的作用。本文就變電站內常見直流接地問題及查找故障方法作全面概述，對實踐工作有一定指導意義。

【關鍵詞】直流系統 ?接地 ?拉合法

1 直流系統介紹

變電站直流系統主要由三部分組成：充電裝置、蓄電池、直流負荷。但具體的又是通過直流屏來實現三個部分的具體功能的。直流屏是一種全新的數字化控制、保護、管理、測量的新型直流系統，直流屏內含UPS逆變模塊、充電模塊、絕緣監測模塊、電池巡檢模塊、調壓模塊、微機中央信號模塊。

（1）UPS逆變模塊，它主要有兩個作用，其一是引入交流電源并實現充電;其二是實現交直流電源相互逆變。

（2）充電模塊，將三相交流電380V轉變為220V直流電壓，一方面對蓄電池進行充電和提供合閘輸出，另一方面經過直流饋電屏為各直流負荷供電。

（3）絕緣監測核心目標是對絕緣數值大小進行監測，當發現直流屏各直流母線、各直流支路的對地絕緣數值在規定的整定數值條件下，就發生告警顯示，通知運行值班人員;另一方面在直流電壓過、欠或直流系統絕緣強度降低等情況也會發出報警信號。

（4）調壓模塊的作用是控制輸出電壓，使其始終保持在220V左右，保持電力系統各直流電源的電壓穩定平衡。

（5）微機監控負責對直流系統所有的環節進行監測與告警，同時可以實時的記錄運行的參數，當存在相關故障問題時，以第一時間通知運行人員根據參數的信息對系統的運行情況做出判斷與處理。

2 ?蓄電池

2.1 概述

蓄電池是變電站的動力來源，大多數蓄電池是固定式閥控密封式鉛酸蓄電池，它的性能比較優越可靠。閥控蓄電池在正常浮充電狀態下，處于密封狀態，裝設有能夠自動開啟和關閉的安全閥。當內部壓力超過規定的開閥值時，安全閥自動開啟。壓力低于關閥值時閥門會自動關閉。安全閥上有濾酸裝置，不會排除酸霧等有害裝置，也不會發生電解液泄露，可防火花引起電池爆炸。

2.2 蓄電池的運行維護和故障處理

蓄電池正常以浮充方式運行，浮充電壓控制在2.23～2.28NV，均沖電壓控制在2.30～2.35NV。具體視產品要求來設定。運行中主要監視單體電池電壓值、浮充電流、蓄電池組的端電壓，蓄電池組及直流母線對地電阻值，絕緣狀態等。巡視中還應檢查電池連接片有無松動和腐蝕現象，殼體有無滲漏和鼓肚變形，極柱與安全閥周圍有無酸霧溢出，絕緣電阻是否下降，蓄電池室散熱通風是否良好，溫度是否過高等。當某一個蓄電池故障時，可將該蓄電池短接，將其退出運行送修，單個蓄電池退出不會影響整體電氣性能。

3 直流系統的主要接線方式

3.1 一組充電機與一組蓄電池單母線接線方式

110kV變電站一般是以上接線方式，一組充電機，一組蓄電池，直流母系是否分段應視實際情況而定。像叢臺站就是直流單母線接線。

3.2 兩組蓄電池單母線分段接線

目前紅河供電局的220kV臨安變電站，220kV竹林變電站，220kV西湖變電站站內直流接線都是兩組蓄電池單母線分段接線形式。這種接線方式較為靈活，當一組蓄電池或充電機故障時，合上聯絡開關，可由另一組充電機和蓄電池來帶所有的負荷。

3.3 直流系統運行方式

220kV變電站有兩路直流充電機屏，兩路直流饋電屏一般還會有220kV分電屏和110kV分電屏。正常由1號充電機供直流一段母線負荷，浮充一號蓄電池組;2號充電機供直流二段母線負荷浮充二號蓄電池組。正常運行時聯絡屏充電機Ⅰ輸出開關、Ⅰ段母線接入開關，電池組Ⅰ接入開關在合位;充電機Ⅱ輸出開關、Ⅱ段母線接入開關、電池組Ⅱ接入開關在合位。Ⅰ、Ⅱ母聯開關斷開。直流負荷開關一般禁止并列合環運行。

110kV變電站直流系統有一臺充電機，交流進線均為雙路供電，分別接自兩個站用變的低壓側，一路運行，一路備用。正常情況下，1號充電機向蓄電池供電并帶直流母線負荷。充電機配有一套自投裝置，一路電源故障時自動切換到另一路電源。

4 直流系統接地故障的危害

直流系統發生一點接地是直流系統常見的異常運行狀態，雖不立即產生后果，但潛在危險性很大。直流接地故障中，危害較大的是兩點接地，可能造成嚴重后果。直流系統發生兩點接地故障，便可能構成接地短路，造成繼電保護、信號、自動裝置誤動或拒動，或造成直流保險熔斷，使保護及自動裝置、控制回路失去電源。在復雜的保護回路中同極兩點接地，還可能將某些繼電器短接，不能動作于跳閘、致使越級跳閘。

（1）兩點接地可造成斷路器或保護誤動作。當直流接地同時發生在正極 A，B 兩點時，斷路器控制開關 SA 的 6～7 觸點、KQ 線圈、QF 觸點被短路接，跳閘線圈勵磁，使斷路器跳閘，此時，一次系統并未發生故障，所以稱為斷路器誤跳。

（2） 兩點接地可造成斷路器或保護拒動。當直流接地同時發生在負極C、D 兩點時，跳閘線圈回路被短路接，此時若一次系統發生故障，保護動作，不能使跳閘線圈勵磁，將造成斷路器拒動。

（3）兩點接地可造成直流熔絲熔斷。當接地點發生在負極C、D ?兩點時，會引起熔斷器熔斷，當接地點發生在負極C、D 兩點而保護動作時，不但斷路器拒跳，而且熔斷器熔斷，同時有燒壞繼電器的可能。

（4）兩點接地可造成誤發信號，在正常運行中斷路器控制開關觸點的有關觸點是接通的，而斷路器的輔助觸點 QF 是斷開的，中央事故信號回路不通，中央事故信號回路誤發斷路器跳閘信號。直流系統接地故障，不僅對設備不利，而且對整個電力系統的安全構成威脅。直流電源為 220 V，兩極對地電壓絕對值差超過 50 V 或絕緣能力降低到 25 kΩ。直流電源為 48 V，任一極對地電壓有明顯變化時，應視為直流系統接地。

5 查找原則和方法

5.1處理原則

依據多年的檢修實踐經驗，大多數都是按照先室外后室內、先合閘回路后控制回路、由總電源到支路電源;另外一方面一般采用拉路法來實現查找范圍的縮小。具體檢查順序：先找事故照明，信號回路，控制回路，后找其它回路。先找開關合閘回路，刀閘操作回路，后找保護回路。先找10kV后找110kV、220kV回路。先找簡單保護回路，后找復雜保護回路。

應注意：拉合法一般不超過3s，拉開后馬上判斷故障消失與否，不論回路接地與否均應合上;在檢修人員未到之前禁止進行接地檢除。

5.2 處理方法

①首先，了解該站內直流系統主要接線圖，特別是各分支回路必須要弄清楚，通過直流絕緣監測判斷接地性質，是正極還是負極接地、接地程度，并匯報相應調度。

②然后，按照直流故障查找原則先從事故照明直流電源、電壓并列裝置、故障錄波器電源開始檢除，之后從低電壓等級開始瞬時切除所有合閘電源開關。

③若接地信號消失，說明接地點在此條回路上，應對對此條回路進行逐條查找，同理用同樣的方法去檢查直流屏、蓄電池柜等回路。

④直流母線過、欠壓及處理措施。直流母線電壓過高時，對長期帶電的繼電器、指示燈等易因過熱燒壞;而直流電壓過低可能造成開關保護的動作不可靠。若出現直流母線過低時應檢查充電模塊是否損壞，浮充電流是否太小，檢查直流負荷是否突然增大等，并對浮充電裝置進行調整，適當增加輸出電流;當出現母線電壓過高時，應降低浮充電電流使母線電壓恢復正常。

參考文獻

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