變電站直流系統存在的問題分析及優化措施

云南電網有限責任公司昆明供電局 田 野

據不完全數據統計顯示，2020年的全社會用電量為75110億千瓦時，與上年相比增長3.1%。由以上數據能看出，我國經濟迅猛發展的同時社會用電量也逐漸上升。

變電站直流系統是變電站平穩安全運行的基礎和前提。對變電站直流系統的構成分析，其構成包括充電設備、蓄電池、直流屏和直流饋電網絡等。若直流系統運行比較正常，充電裝置將會在直流系統平穩運行的情況下承擔正常負荷電流，同時會不斷的向蓄電池組補充電量，使蓄電池自放電現象得到補充，使蓄電池在備用狀態中始終以滿容量的狀態出現。若直流系統運行出現故障，站用的電源將會有所中斷，此時蓄電池將會發揮其應有的作用。蓄電池在直流系統中能獨立運行，可作為獨立電源。在直流系統出現故障時就可利用蓄電池組繼續供電，由蓄電池組持續向繼電保護、斷路器跳閘與合閘、自動裝置等提供直流電源。從某種角度來說，變電站中的直流設備可比喻成人體的心臟。

1 變電站直流系統存在的問題分析

直流接地故障問題。變電站直流系統中存在直流接地故障的問題，較常見正極接地故障與負極接地故障。在直流系統運行中若正極有多點接地，那么直流系統中的保護裝置可能會在多點接地的影響下出現誤動、產生故障。分析其原因，主要是斷路器跳閘線圈、負極電源相接，回路中絕緣出現降低現象或是正極出現接地現象，跳閘繼電器中的回路開關就可能會出現短接，由此發生保護誤動。在直流系統運行中若負極有多點接地，那么直流系統中的斷路器就可能會出現拒動現象。此時若回路中絕緣出現降低的現象或是正極出現接地的現象，跳閘繼電器就會出現短接，無法以提供磁場的方式起到保護作用。此外兩點接地時也易引發熔絲熔斷使報警中斷，影響直流系統的有序運行[1]。為此需重視對直流接地故障的排查及處理。

充電機、蓄電池問題。根據對變電站直流系統存在問題的分析，發現充電機、蓄電池是較常見的問題。充電機、蓄電池是變電站直流系統運行中的主要設備，蓄電池更是系統備用電源。充電機與蓄電池的維護是保障直流系統安全有序運行的關鍵。充電機與蓄電池的問題可概括為三點：蓄電池漏液。在沒有定期檢查的情況下未及時發現蓄電池漏液，從而導致直流系統接地，會出現保護裝置誤動、拒動的現象；蓄電池開路。若交流系統失壓，蓄電池組將無法及時為直流系統供電，此種現象可能會引發大面積的停電事故；充電機參數設置錯誤。將會導致蓄電池組出現充電不足、過度充電的現象[2]。沒有及時發現會縮短整組蓄電池的壽命，嚴重時甚至會使蓄電池直接報廢。

絕緣監察設備問題。變電站直流系統運行時，工作人員要借助相關設備監測直流系統的絕緣情況。不過，因絕緣監察設備問題可能會造成監察不到位的現象。在絕緣監察設備中通常有兩種裝置：第一種的基本工作原理是信號尋跡，以直流系統接地故障探測裝置和低頻探測儀為主；第二種的基本原理以倍頻磁調制器制作的傳感器為主，對傳感器輸出進行巡回檢測，以計算機方式處理。在監測設備絕緣情況時，若信號比較弱或信號出現異常，傳感器很難及時監測出問題，也無法及時將信號傳遞出去。此時計算機就無法有效實現對信號的分析、處理，會在一定程度上影響絕緣的監測結果[3]。為此，在變電站直流系統運行中需重視絕緣監察設備。

系統接線與配合問題。通過對變電站直流系統存在問題的分析，發現系統接線與配合存在問題。通常直流系統的供電方式多為環形供電或輻射供電，傳統電網在供電時多以環形供電方式為主。主要原因在于環形供電具有一定的優勢，諸如系統運行的成本相對較低、系統運行的可靠性相對較高。不過環形供電的內部設計存在不合理的現象，若系統運行的時間較長，極容易導致故障的發生。若系統在運行中，空氣開關與熔斷器、系統不匹配或是沒有達到應有的質量標準，將會導致系統無法起到有效的保護作用[4]。在此種情況下直流電源就不能發揮應有的作用，斷路器回路會出現失常、發生故障，影響變電站的平穩運行。

維護人員綜合能力有待提升。變電站直流系統運行中，存在維護人員綜合能力有待提升的問題。維護人員的綜合能力包括安全意識、職業素養等，現階段部分維護人員在本職工作中并未充分認識到自身的職能、責任，安全意識不高，也沒有較高的職業素養。具體來說，部分維護人員的安全意識相對薄弱，在直流系統檢查與維修過程中沒有樹立應有的安全意識，甚至有些維護人員并未了解自身所處崗位的職責、崗位的安全規程就開始投入到工作中。此種現象極易導致維護人員的部分安全措施沒有做到位，發生故障[5]。由此來看，重視變電站直流系統維護人員綜合能力的提升是十分有必要的。

缺乏對直流電源設備的定期維檢。以往變電站直流系統運行中并未過于重視定檢工作。因沒有重視定期檢查與維修工作，導致變電站沒有充分認識到直流系統運行對于變電站平穩運行的重要性。此種情況下，變電站管理人員并未加強對直流電源設備相關技術人員的重視，相關技術人員在專業能力不強、職業素養不高的影響下，并未能夠定期對蓄電池組、直流屏等進行檢查，容易引發故障。近年來已開始逐漸加強對定檢工作的重視，開始實施系統性的維護檢修。

2 變電站直流系統問題的優化措施

2.1 加強對接地故障的處理

針對變電站直流系統中存在的接地故障問題，可有針對性地加強對接地故障的處理。在對接地故障處理前要采用科學的手段對故障問題進行排查。通常直流系統出現接地故障時都存在設備金屬直接接地的現象[6]。其檢測難點在于設備中有非金屬接地的現象。通常此種接地故障是因直流系統所處的環境相對潮濕，在環境的影響下直流系統設備元器件受損、絕緣性能下降引起的。所以在對接地故障進行排查時，要對戶外設備絕緣降低可能性加以考慮，結合現場實際情況合理分析是正極接地故障還是負極接地故障。明確故障后可改變直流系統周圍的環境，對直接接地的金屬或是非金屬進行包裝處理，避免其與地面直接相連。

2.2 提高充電機、蓄電池維護水平

變電站直流系統問題優化過程中可以提高充電機、蓄電池的維護水平。在充電機維護中，要定期對設備進行清掃，保持設備的整潔。要定期進行測試和試驗。在測試時，測量裝置參數的實際值，調整裝置顯示出的誤差。校準單模塊的輸出電壓，試驗各裝置報警功能，了解硬接點輸出的正常性[7]。另外，直流系統技術人員要按照規定對設備進行放電實驗，確保蓄電池可以正常使用。積極做好設備排查工作，盡可能減少蓄電池的個體差異問題，確保系統內蓄電池的一致性。

技術人員在每個季度都要檢測電池內部的電阻，對蓄電池的電壓進行分析，確保電壓在合理范圍內，避免電壓過低、過高。檢測周圍環境的溫度、濕度，減少環境干擾。具體來說，要在均充狀態下充滿蓄電池組；將備用的蓄電池組接入到直流系統中；將整組蓄電池退出，實施核對性充電、放電實驗；實驗結束后均充蓄電池，充電過程為恒流充電、恒壓均充、恒壓浮充；以核對性充電、放電實驗方式對電池組真實容量加以判斷，明確設備是否健康。

2.3 改進變電站直流系統絕緣監察設備

優化變電站直流系統問題時，改建變電站直流系統絕緣監察設備也是尤為必要的。經大量實踐發現，交變對稱電壓、電流源激磁鐵心中直流恒電磁場若同時存在，就會破壞交變磁通的對稱性，使其波形正負半波相位也會隨之發生變化。從某種角度來講，正負半波相位的變化量情況能將直流偏置電流的情況反映出來，包括方向、大小。利用該特性可改進相位差磁調制式直流電流傳感器。該傳感器有較好的一致性，且絕緣監察的設計相對簡單，安裝便捷并不需要任何調校，能直接測量接地漏電流、檢測直流系統的對稱接地故障。此外要加強直流系統絕緣管理[8]。直流系統技術人員要分離直流系統與其他設備，做到針對性保護。而且在日常工作中要做好防護工作，包括防水、防塵和防潮等，避免因外界因素的干擾引發連電事故。

2.4 嚴格按照規定整合直流配置

在掌握變電站直流系統接線與配合問題的基礎上，可結合實際情況，嚴格按照規定整合直流配置。依據直流系統的供電方式及出現的相應故障，深入分析空氣開關、斷路器?？梢悦鞔_的是目前已經投入使用的空氣開關、斷路器類型均比較多[9]。不同的空氣開關和斷路器其特點、應用效果均存在差異。在變電站直流系統運行中，為確保系統可有序、安全運行，避免因個體差異，導致上下級線路協調運行受到影響，直流系統相關技術人員要關注直流電路配置問題。需要重點關注的問題是設備、裝置型號要一致。定期檢查直流系統設備情況，了解直流系統的設備與裝置型號是否一致，若不一致則需要按照規定對直流配置進行整合，減少因配型差異問題引發的故障。

2.5 加強維護人員的綜合培養

在變電站直流系統問題優化過程中要加強維護人員的綜合培養。從某種角度來說，維護人員的綜合能力會對變電站直流系統運行狀態產生直接影響。在培養維護人員時，不僅要提高其安全責任意識同時也要加強技術培訓。一方面提高安全責任意識，定期召開會議，以會議強調的方式向維護人員灌輸安全責任意識，使其充分認識到自己所處的崗位有多么重要，充分意識到自己若存在失誤可能會導致設備運行出現問題，最終致使設備甚至人身損失；另一方面加強技術培訓。定期組織維護人員參與培訓，在維護現場由高級技術人員對其進行指導，培訓內容包括直流系統維修相關專業知識、技巧，也包括直流設備工作安全風險的評估方法、危險點分析方法等。通過培訓的方式提高維護人員的專業技術水平，在變電站直流系統檢查中發揮應有的作用。

2.6 規范直流電源設備的維檢

通過對當前直流電源設備維檢規范的現狀分析，變電站管理人員結合現有的直流電源設備維檢現狀，從以下角度進一步對定檢工作展開重視。首先，加強了對直流系統工作人員的重視。變電站管理人員加強了對直流系統相關知識的學習，明確了變電站直流系統的重要性，非常重視直流系統相關人員的聘用，對相關人員的專業能力、綜合素質進行了全面的考察，堅持了擇優錄取的原則。

一方面，規范了直流電源設備的維檢。結合實際情況制定了相對完善的直流電源設備維檢計劃，各班組根據維檢計劃定期對直流電源設備進行了維護與檢查。通過對直流電源設備的組成分析發現其可分為蓄電池組和直流屏兩部分。在維檢蓄電池組時，仔細檢查了每個蓄電池的外觀，確保電池無損壞痕跡，電池殼體無膨脹或是熱損壞現象，對蓄電池內阻、連片阻值進行測量且詳細記錄數據。將其與原始數據比較，突變超過50%就實施核對性放電。在維檢直流屏時，確保絕緣檢查裝置、監控單元的整定值，與定制單的數據保持一致性，監控單元轉換功能正常；另一方面，規范了直流電源設備的全部檢驗。完善了設備定期檢驗管理制度，定期檢驗了變電站中運行的直流電源設備，了解設備運行的健康狀況。同時制定了月檢驗、年檢驗等工作計劃，嚴格按照所制定的檢驗計劃執行。直流電源設備的維檢工作嚴格遵照定檢作業中相關說明執行，定期檢驗期間出現的缺陷，有效處理。