蔡安仁

國網(wǎng)福建省電力有限公司南安市供電公司（福建 泉州 362300）

0 引言

變電站的核心系統(tǒng)設(shè)備是由蓄電池、充電機(jī)及直流饋線機(jī)組成的直流系統(tǒng)，該系統(tǒng)在變電站運(yùn)行過程中的實(shí)際作用主要體現(xiàn)在以下幾個(gè)方面：（1）當(dāng)直流系統(tǒng)處于正常的運(yùn)行狀態(tài)時(shí)，能為機(jī)電保護(hù)裝置、自動(dòng)化裝置及斷路器裝置的正常運(yùn)行提供電源；（2）當(dāng)交流電處于故障狀態(tài)時(shí)，蓄電池組會(huì)承擔(dān)對(duì)繼電保護(hù)、自動(dòng)化等裝置的供電責(zé)任。

1 直流系統(tǒng)概述

當(dāng)前采用的直流系統(tǒng)是新型的直流屏裝置，該系統(tǒng)是一種數(shù)字化控制、管理、測(cè)量和保護(hù)的新型直流系統(tǒng)，具有非常好的應(yīng)用效果。在該直流屏內(nèi)含有交流配電模塊、充電模塊，具備微機(jī)中央信息功能，在實(shí)際運(yùn)行的過程中能以數(shù)字的形式展現(xiàn)運(yùn)行狀態(tài)和運(yùn)行過程中涉及的參數(shù)信息，文章對(duì)具體的單元模塊展開詳細(xì)分析。

（1）交流配電單元。交流配電單元主要有兩個(gè)方面的作用，其一是引入交流電實(shí)現(xiàn)充電，其二是實(shí)現(xiàn)交流電和直流電之間的相互切換。

（2）充電模塊。轉(zhuǎn)換三相交流電，使其轉(zhuǎn)變?yōu)?20 V的直流電壓，這樣既能對(duì)蓄電池充電和提供合閘輸出，又能實(shí)現(xiàn)對(duì)各種直流負(fù)荷的供電。

（3）絕緣監(jiān)察。對(duì)絕緣監(jiān)察而言，其核心的監(jiān)察目標(biāo)是絕緣數(shù)值，在監(jiān)察的過程中如果發(fā)現(xiàn)直流屏的各直流母線、支路的對(duì)地絕緣值在規(guī)定的整數(shù)條件下，系統(tǒng)就會(huì)立即發(fā)出警告。除此之外，一旦出現(xiàn)直流電壓過、欠或絕緣強(qiáng)度降低，就會(huì)立即發(fā)出警報(bào)信號(hào)。

（4）調(diào)壓模塊。調(diào)壓模塊能科學(xué)控制輸出電壓，使輸出電壓始終保持在220 V左右，保障電力系統(tǒng)內(nèi)各直流系統(tǒng)電壓的穩(wěn)定。

（5）微機(jī)監(jiān)控。微機(jī)監(jiān)控需要監(jiān)測(cè)直流系統(tǒng)運(yùn)行涉及的所有環(huán)節(jié)，并及時(shí)地記錄相關(guān)的運(yùn)行參數(shù)，一旦出現(xiàn)故障，就要立即通知運(yùn)行人員，從而對(duì)故障作出快速反應(yīng)。

2 變電站直流系統(tǒng)常見故障

2.1 交流對(duì)直流的干擾

變電站直流系統(tǒng)在運(yùn)行過程中，非常容易受交流系統(tǒng)的影響，出現(xiàn)頻繁的電壓波動(dòng)，如果受到的影響較嚴(yán)重，甚至?xí){直流系統(tǒng)的安全和穩(wěn)定。由于直流系統(tǒng)本身的抗干擾能力較差，為了在發(fā)生故障時(shí)立即開展故障的定位處理工作，要在故障錄波器上添加對(duì)直流電的錄播功能，及時(shí)記錄直流系統(tǒng)在運(yùn)行過程中出現(xiàn)的故障及相關(guān)情況，當(dāng)直流系統(tǒng)出現(xiàn)運(yùn)行故障時(shí)，就可以通過錄波器中記錄的內(nèi)容找出問題，節(jié)約大量維修時(shí)間，同時(shí)也能對(duì)故障進(jìn)行分類，有利于更好地研究和處理故障[1]。

2.2 直流系統(tǒng)接地故障

導(dǎo)致直流系統(tǒng)接地故障的原因主要有以下幾個(gè)方面：（1）環(huán)境和氣候的變化。對(duì)暴露在戶外的二次接線盒而言，如果密封性不達(dá)標(biāo)，遇到下雨天就會(huì)進(jìn)水而潮濕，導(dǎo)致直流線路的絕緣性能受到巨大的影響，進(jìn)而發(fā)生接地故障。（2）外界生物的干擾和破壞會(huì)影響直流線路絕緣皮的完整性，使絕緣皮出現(xiàn)破損，這種破壞本身具有一定的偶然性，因此防范難度較大。（3）工作人員安裝相關(guān)的電力設(shè)備裝置時(shí)，如果存在人為操作失誤，如沒有將裝置的螺絲擰緊，在后期使用的過程中出現(xiàn)松動(dòng)或脫落等問題，將會(huì)導(dǎo)致接地故障。

2.3 高頻開關(guān)電源故障

（1）充電模塊的異常與故障。充電模塊主要為蓄電池充電，并為直流負(fù)載提供正常供電，一般情況下，充電模塊內(nèi)部還會(huì)配置完善的監(jiān)控模塊，在運(yùn)行的過程中監(jiān)視和控制充電模塊的運(yùn)行狀態(tài)。當(dāng)直流系統(tǒng)在運(yùn)行的過程中出現(xiàn)電源欠壓時(shí)，則充電模塊無法在顯示屏上顯示相關(guān)的數(shù)據(jù)信息，整個(gè)模塊會(huì)處于失電狀態(tài)，不利于正常開展電源供給工作。

（2）電源模塊的異常及故障。若直流模塊長期處于重負(fù)荷或超負(fù)荷運(yùn)行狀態(tài)，就容易嚴(yán)重?fù)p壞。在變電站直流模塊運(yùn)行的過程，直流模塊的容量都是按照N+1的標(biāo)準(zhǔn)配置的，即使其中一臺(tái)直流模塊出現(xiàn)故障，系統(tǒng)內(nèi)其他直流模塊仍然能夠正常運(yùn)行，因此在一般情況下電源模塊不會(huì)出現(xiàn)過載問題。

3 變電站直流系統(tǒng)故障處理技術(shù)分析

3.1 完善高頻開關(guān)電源的設(shè)置

在直流系統(tǒng)中，高頻電源模塊一般采用的是N+1形式的并聯(lián)設(shè)置，在正常狀態(tài)下，該設(shè)置模式能實(shí)現(xiàn)同時(shí)供電及自動(dòng)均流，當(dāng)其中某個(gè)模塊出現(xiàn)故障時(shí)，總負(fù)荷可以由其他模塊共同承擔(dān)，這樣出現(xiàn)故障的高頻開關(guān)整流模塊就能及時(shí)更換帶電的拔插。某變電站直流電源故障分析系統(tǒng)架構(gòu)如圖1所示，該系統(tǒng)可作為子系統(tǒng)接入地區(qū)電網(wǎng)狀態(tài)中心，容納500個(gè)變電站站點(diǎn)接入。在這樣的處理模式下，對(duì)故障的處理不受時(shí)間的限制，還能提升整個(gè)故障運(yùn)行的效率和可靠性。因此，在直流系統(tǒng)中科學(xué)使用高頻電源模塊，不僅能有效簡(jiǎn)化接線方式，還能節(jié)約屏位、減少投資。

圖1 直流電源故障分析系統(tǒng)架構(gòu)

3.2 直流系統(tǒng)故障處理

首先，變電站的工作人員要全面了解直流饋電網(wǎng)絡(luò)的運(yùn)行和接線方式，掌握直流低壓斷路器的運(yùn)行情況，一旦出現(xiàn)故障，應(yīng)立即根據(jù)故障特征對(duì)故障類型作準(zhǔn)確的判斷。其次，雖然當(dāng)前階段應(yīng)用的直流系統(tǒng)內(nèi)部都配置了相應(yīng)的監(jiān)測(cè)、巡檢和監(jiān)控裝置，但是工作人員仍然要加強(qiáng)重視，反復(fù)地觀察和確認(rèn)受電側(cè)是否處于正常運(yùn)行狀態(tài)。同時(shí)，還要結(jié)合測(cè)量結(jié)果判斷各種保護(hù)裝置和自動(dòng)化裝置之間是否存在故障，如果發(fā)現(xiàn)故障就要及時(shí)記錄。最后，工作人員還要通過電池巡檢裝置觀察送電環(huán)節(jié)，定期檢查維護(hù)直流系統(tǒng)的絕緣監(jiān)測(cè)裝置、電池巡檢裝置及微機(jī)監(jiān)控器等裝置，保障直流系統(tǒng)內(nèi)監(jiān)控裝置的穩(wěn)定運(yùn)行，減少直流系統(tǒng)故障。

3.3 直流接地故障措施

在發(fā)生直流接地故障后，首先要對(duì)接地極進(jìn)行判斷，還要判斷其接地程度及絕緣電阻的阻值，之后再結(jié)合運(yùn)行方式、操作方式及氣候因素判斷可能接地的地點(diǎn)，從而找到接地故障發(fā)生的位置[2]。

例如，壓力閉鎖觸點(diǎn)對(duì)地絕緣損壞造成直流接地，現(xiàn)場(chǎng)檢查壓力閉鎖觸點(diǎn)情況。回路接線如圖2所示。壓力閉鎖觸點(diǎn)由微動(dòng)行程開關(guān)組成，微動(dòng)行程開關(guān)受到油的污染，導(dǎo)致對(duì)地絕緣破壞。更換微動(dòng)行程開關(guān)后，該回路對(duì)地電阻值恢復(fù)正常?；謴?fù)F2空氣斷路器，直流系統(tǒng)電壓恢復(fù)正常，故障排除。

圖2 回路接線圖

為了降低直流系統(tǒng)故障發(fā)生的概率，要做好全面的日常維護(hù)工作，首先，要加強(qiáng)對(duì)二次線的清掃，尤其需要加強(qiáng)對(duì)直流系統(tǒng)內(nèi)蓄電池系統(tǒng)的巡視和日常維護(hù)，保障蓄電池的清潔程度，如果極板存在滲液，要涂抹凡士林；其次，要加強(qiáng)對(duì)系統(tǒng)建設(shè)過程的管理，防止人為損害絕緣皮問題；最后，要對(duì)長期暴露在外的直流接地箱、瓦斯接地盒等裝置采取全面的防水措施，同時(shí)要加強(qiáng)對(duì)工作人員的技術(shù)培訓(xùn)工作，避免人為直流接地問題的出現(xiàn)[3-5]。

4 結(jié)束語

在現(xiàn)代化城市建設(shè)快速發(fā)展的過程中，電力在整個(gè)社會(huì)生產(chǎn)生活中占據(jù)著越來越重要的位置。隨著電力建設(shè)事業(yè)的快速發(fā)展，人們對(duì)直流系統(tǒng)的重要性有了更加全面的認(rèn)識(shí)，直流系統(tǒng)也在變電站的建設(shè)發(fā)展中發(fā)揮著越來越重要的作用。同時(shí)，在科學(xué)技術(shù)快速發(fā)展的推動(dòng)下，變電站直流系統(tǒng)的設(shè)計(jì)也變得更加完善，但是在運(yùn)行過程中仍然會(huì)存在各種形式的故障。因此，在未來的發(fā)展中，要繼續(xù)加強(qiáng)對(duì)變電站直流系統(tǒng)的研究，進(jìn)一步彌補(bǔ)直流系統(tǒng)存在的不足。