趙湘敏

（廣東電網(wǎng)有限責(zé)任公司韶關(guān)供電局，廣東韶關(guān)，512000）

0 引言

110kV在城鎮(zhèn)以及農(nóng)村中廣泛應(yīng)用，110kV變電站直流系統(tǒng)是變電站的繼電保護(hù)、信號(hào)、控制系統(tǒng)、自動(dòng)裝置等提供直流電源，如果直流系統(tǒng)出現(xiàn)故障，則可能造成繼電保護(hù)出現(xiàn)誤動(dòng)或者拒動(dòng)現(xiàn)象，無(wú)法為電力系統(tǒng)提供保護(hù)作用，從而導(dǎo)致電力系統(tǒng)出現(xiàn)越級(jí)跳閘故障，造成重大電力安全事故，影響居民正常供電，給電力企業(yè)造成巨大的經(jīng)濟(jì)損失。因此，110kV變電站運(yùn)行過(guò)程中，必須確保直流系統(tǒng)的正常運(yùn)行，才能確保變電站的安全、可靠。

1 110kV變電站直流系統(tǒng)故障概況

1.1 110kV變電站直流系統(tǒng)運(yùn)行概況

某110kV變電站直流系統(tǒng)一共有一塊直流充電屏，充電屏內(nèi)一共安裝了4個(gè)HD22010-2型號(hào)的高頻開(kāi)關(guān)充電模塊，一塊直流饋電屏，一套PSM-E10型直流電源監(jiān)控裝置以及1組CFMH200型閥控式鉛酸密封蓄電池，蓄電池的容量為200Ah。正常情況下，由兩路380VAC/50HZ的交流電源經(jīng)互投電路自動(dòng)選擇一路向充電單元供電，充電單元向蓄電池組進(jìn)行均/浮充電的同時(shí)，向經(jīng)常性負(fù)荷供電。當(dāng)控制負(fù)荷或動(dòng)力負(fù)荷需要較大沖擊電流時(shí)，由蓄電池組及充電單元共同供電。為了確保交流系統(tǒng)的安全性，避免電壓過(guò)高對(duì)交流系統(tǒng)充電模塊造成影響，在交流線路安裝了防雷裝置和三相輸入狀態(tài)監(jiān)視電路。當(dāng)有雷電發(fā)生時(shí)，通過(guò)防雷電路保護(hù)使充電電源免收損壞，當(dāng)交流電源發(fā)生缺相或試壓故障時(shí)，輸入狀態(tài)監(jiān)視電路啟動(dòng)，報(bào)警。同時(shí)把故障信號(hào)通過(guò)集中監(jiān)控器送往后臺(tái)和遠(yuǎn)方遙信裝置。監(jiān)控中心和電力后臺(tái)控制系統(tǒng)收到警告信息，立即對(duì)故障信息進(jìn)行分析，從而能夠最快速度對(duì)故障進(jìn)行處理，確保交流系統(tǒng)的安全。

1.2 110kV變電站直流系統(tǒng)故障分析

由于110kV變電站直流系統(tǒng)分布比較廣泛，變電站運(yùn)行環(huán)境比較復(fù)雜，所以導(dǎo)致直流系統(tǒng)故障的現(xiàn)象和原因比較多，大致可以分成四類：第一，變電站直流系統(tǒng)電氣設(shè)備絕緣性能降低，出現(xiàn)破裂、老化現(xiàn)象，由于變電站運(yùn)行時(shí)間比較久，變電站電氣設(shè)備受到空氣中的水分、灰塵、腐蝕氣體的侵害，直流系統(tǒng)電氣設(shè)備絕緣性能下降，導(dǎo)致直流系統(tǒng)故障的發(fā)生。第二，氣候因素。變電站在運(yùn)行過(guò)程中，受到雨雪、雷擊等自然因素的影響，導(dǎo)致直流系統(tǒng)電氣設(shè)備受潮、損壞等現(xiàn)象，導(dǎo)致直流系統(tǒng)故障的發(fā)生。第三是人為因素造成的變電站直流系統(tǒng)故障。在施工過(guò)程中，一些技術(shù)人員由于操作不當(dāng)或者工作不仔細(xì)，沒(méi)有及時(shí)清理施工現(xiàn)場(chǎng)的雜物或者對(duì)現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行處理，導(dǎo)致導(dǎo)線接頭外露或者接觸不當(dāng)。第四，110kV變電站直流系統(tǒng)自身缺陷。變電站直流系統(tǒng)設(shè)備自身的設(shè)計(jì)水平和質(zhì)量參差不齊，有的電氣設(shè)備設(shè)計(jì)不合理，導(dǎo)致設(shè)備運(yùn)行過(guò)程中出現(xiàn)問(wèn)題，引起直流系統(tǒng)故障。

2 110kV變電站故障分析

某變電站在運(yùn)行過(guò)程中，管理人員在檢查時(shí)，發(fā)現(xiàn)110kV變電站的直流充電屏交流電源指示燈熄滅了，變電站的系統(tǒng)故障指示燈、直流電源裝置警告燈全部亮起來(lái)了，直流母線電壓低于223V，4個(gè)充電模塊全部失壓，直流屏1路2路交流進(jìn)線空氣開(kāi)關(guān)跳閘，而直流監(jiān)控裝置顯示屏和監(jiān)控后臺(tái)機(jī)顯示屏顯示母線電壓值不同，直流監(jiān)控屏顯示交流饋電屏直流充電1路和2路空氣開(kāi)關(guān)跳閘，合閘母線電壓降低到186.2V，控制母線電壓降至166.6V；后臺(tái)監(jiān)控顯示屏顯示直流母線和蓄電池電壓依然保持在230V，直流母線電壓為231V，其他設(shè)備的電壓沒(méi)有發(fā)生變化，系統(tǒng)監(jiān)控中心和變電站調(diào)度中心也沒(méi)有收到任何直流系統(tǒng)異常情況和警告信息?，F(xiàn)場(chǎng)故障如圖1所示。

2.1 故障調(diào)查

為了明確找出110kV變電站直流系統(tǒng)故障。電力技術(shù)人員對(duì)故障現(xiàn)場(chǎng)的直流電壓、充電屏1路、2路進(jìn)線交流接觸器進(jìn)行檢查，發(fā)現(xiàn)充電屏進(jìn)線已經(jīng)有明顯燒毀的痕跡，充電屏內(nèi)防雷裝置避雷器A相外絕緣體已經(jīng)出現(xiàn)裂紋，用萬(wàn)能表測(cè)量A相避雷器的電阻為零，發(fā)現(xiàn)避雷器的絕緣體已經(jīng)被擊穿B相、C相的電阻為58MΩ。充電屏內(nèi)的充電模塊電源開(kāi)關(guān)都在閉合位置，變電站單個(gè)蓄電池沒(méi)有出現(xiàn)異常，蓄電池單體電壓下降到1.8V。同時(shí)技術(shù)人員發(fā)現(xiàn)變電站的通信屏網(wǎng)絡(luò)交換機(jī)和轉(zhuǎn)換器有明顯的燒焦等現(xiàn)場(chǎng)，根據(jù)這些現(xiàn)場(chǎng)發(fā)生的情況，技術(shù)人員初步斷定此次故障是交流進(jìn)線電源失電問(wèn)題，而110kV變電站的所有直流系統(tǒng)全部由蓄電池電組供電，所以導(dǎo)致變電站的通信設(shè)備損壞無(wú)法及時(shí)發(fā)出警告信息。圖2為110kV變電站直流故障發(fā)展流程圖：

圖2 110kV變電站直流故障發(fā)展流程圖

2.2 直流系統(tǒng)防雷裝置故障

如果110kV變電站遭到雷擊，由于雷電釋放瞬間會(huì)產(chǎn)生幾十安培甚至上百萬(wàn)安排的電流，這些電流遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于變電站承受能力，產(chǎn)生過(guò)電壓和過(guò)電流直接加載在電源設(shè)備和線路裝置上，持續(xù)的時(shí)間過(guò)程長(zhǎng)，破壞變電站的直流系統(tǒng)。因此，為了提高110kV變電站的防雷水平，在變電站的直流系統(tǒng)安裝了防雷裝置，在該變電站的直流電源系統(tǒng)上安裝了一組三相陶瓷氧化鋅避雷器，避雷器安裝在交流進(jìn)線電源和充電模塊之間，避免雷電直接入侵產(chǎn)生過(guò)電壓對(duì)直流系統(tǒng)的充電模塊造成沖擊。然而由于該變電站直流系統(tǒng)的避雷器運(yùn)行時(shí)間比較長(zhǎng)，避雷器的防雷作用降低，但是變電站沒(méi)有設(shè)置等電位接地網(wǎng)，所以避雷器無(wú)法及時(shí)將過(guò)電壓和過(guò)電流引入到接地網(wǎng)中，所以避雷器的閥片性能逐漸下降，抗雷擊能力下降。

2.3 直流充電裝置失壓原因

通過(guò)對(duì)該變電站的直流系統(tǒng)運(yùn)行故障分析，并綜合變電站運(yùn)行自然環(huán)境和工況，確定此次事故是由于直流電充電屏A相避雷器在夏季頻繁遭受雷擊后導(dǎo)致避雷器被擊穿，變電站直流系統(tǒng)直接接地，而直流接觸器沒(méi)有為三相避雷器各自安裝獨(dú)立的開(kāi)關(guān)，所以直流系統(tǒng)發(fā)現(xiàn)故障以后1路、2路直流充電裝置全部失電，網(wǎng)絡(luò)通信設(shè)備被損壞，變電站直流系統(tǒng)故障無(wú)法及時(shí)發(fā)送到監(jiān)控中心和變電站調(diào)度中心。

3 110kV變電站直流系統(tǒng)故障處理措施

通過(guò)對(duì)110kV變電站直流系統(tǒng)故障現(xiàn)場(chǎng)的調(diào)查和檢測(cè)，得出該變電站直流系統(tǒng)故障是由于雷擊造成的。因此，電力技術(shù)人員采取以下措施：第一，變電站現(xiàn)場(chǎng)運(yùn)維管理人員立即向變電站調(diào)度中心提出申請(qǐng)，要求禁止斷路器的操作從而避免直流系統(tǒng)故障對(duì)整個(gè)變電站的影響，并對(duì)單個(gè)蓄電池進(jìn)行檢測(cè)，檢查蓄電池的運(yùn)行情況。第二，針對(duì)充電1路、2路空氣開(kāi)關(guān)跳閘現(xiàn)場(chǎng)，變電站技術(shù)人員對(duì)直流系統(tǒng)充電模塊進(jìn)行檢查，并推出全部充電模塊，將外界電源對(duì)每一個(gè)充電模塊進(jìn)行送電，找到充電故障模塊。第三，由于變電站蓄電池模塊的電壓已經(jīng)下降到186V，為了防止故障排除時(shí)間過(guò)長(zhǎng)，導(dǎo)致蓄電池電壓下降太多，整個(gè)變電站失去直流電源，要盡可能控制不必要的負(fù)荷。變電站檢修人員到達(dá)故障現(xiàn)場(chǎng)以后立即接入臨時(shí)電源供電，并對(duì)蓄電池進(jìn)行充電，并做好全站失壓準(zhǔn)備。第四，檢修人員對(duì)變電站直流系統(tǒng)進(jìn)行分段排查，在排查過(guò)程中，發(fā)現(xiàn)直流充電屏內(nèi)的A相避雷器絕緣性能比較低，1路、2路交流接觸器已經(jīng)損壞，測(cè)量A相避雷器的電阻為0。因此，立即更換同一款型號(hào)的避雷器，并更換了滿足直流上下級(jí)空氣開(kāi)關(guān)極差的交流接觸器。第五，故障設(shè)備更換好以后，檢修人員立即將1路、2路交流進(jìn)線開(kāi)關(guān)進(jìn)行測(cè)試，發(fā)現(xiàn)設(shè)備測(cè)試合格以后，用直流屏對(duì)蓄電池進(jìn)行供電，并將直流母線電壓提高到225.6V，單個(gè)蓄電池電壓提高到1.18-2.22V之間。

4 結(jié)束語(yǔ)

雷電是引起110kV變電站直流系統(tǒng)故障的主要原因之一，同時(shí)由于避雷器、接地網(wǎng)以及交流接觸器等設(shè)備自身因素進(jìn)一步增加了雷擊的概率。因此，110kV變電站日常運(yùn)行過(guò)程中，要加強(qiáng)變電站電氣設(shè)備的維護(hù)和檢修，確保變電站運(yùn)行安全。

[1]吳曄.110kV變電站直流輻射狀供電的經(jīng)濟(jì),陡及優(yōu)化接線方案探討[J].大觀周刊,2012,(44):138-138.

[2]田傳鋒,徐育福,孫健等.繼電保護(hù)中低壓距離繼電器相關(guān)問(wèn)題的分析與研究[J].電工文摘,2014,(5):44-46.

[3]馬立方.變電站直流系統(tǒng)故障分析與處理[J].現(xiàn)代商貿(mào)工業(yè),2011,23(15):274-275.