李海亮

摘要：變電站直流系統(tǒng)是獨(dú)立于主網(wǎng)架之外的電源系統(tǒng)，直流系統(tǒng)運(yùn)行方式不受一次設(shè)備運(yùn)行方式的影響。直流系統(tǒng)在變電站中承擔(dān)著重要角色，一般為保護(hù)裝置、隔離開關(guān)等設(shè)備的控制回路提供電源，也常用于變電站站內(nèi)事故照明逆變電源部分提供直流電源。直流系統(tǒng)電壓是否正常、兩極絕緣是否良好關(guān)系到保護(hù)裝置能否正確動(dòng)作，嚴(yán)重時(shí)甚至?xí)?dǎo)致保護(hù)出現(xiàn)閉鎖、控制回路失去作用、斷路器操作電源失效等。

關(guān)鍵詞：500KV變電站;直流系統(tǒng);接地故障

1 500 kV變電站直流系統(tǒng)工作原理及組成

變電站直流系統(tǒng)一般包含兩段，每段直流由站內(nèi)兩個(gè)來源不同的站用交流電通過各自所附屬的充電機(jī)模塊實(shí)現(xiàn)整流，確保站內(nèi)直流供電系統(tǒng)的可靠性。

500 kV變電站直流系統(tǒng)通常包含由站用變提供的交流供電電源、用于整流的整流器（充電機(jī)）模塊、直流饋電單元以及系統(tǒng)絕緣監(jiān)測模塊。其中，整流器模塊和絕緣監(jiān)測模塊是整個(gè)直流系統(tǒng)的核心。

1.1 整流模塊

整流模塊目前已廣泛應(yīng)用于系統(tǒng)發(fā)電廠、變電站中，一般可作為直流穩(wěn)壓和穩(wěn)流電源使用。通常情況下，變電站整流模塊輸出的標(biāo)稱直流電壓一般為220 V，額定電流一般為10 A。整流模塊在上級(jí)三相交流電源輸入后，先經(jīng)過EMI濾波和三相全波整流后形成高壓直流電，再經(jīng)過全橋移相逆變、整流為頻率約140 k Hz的脈沖電壓波，最后通過內(nèi)部的濾波裝置后形成220 V的直流電源。

在變電站中，一般一個(gè)充電機(jī)屏包含有多個(gè)整流模塊，各個(gè)整流模塊之間可以并聯(lián)運(yùn)行并實(shí)現(xiàn)自動(dòng)均流。多模塊并列運(yùn)行的優(yōu)勢在于，當(dāng)某個(gè)或幾個(gè)整流模塊出現(xiàn)異?；蚬收贤顺鲞\(yùn)行時(shí)，其他整流模塊可以不受影響，繼續(xù)保持正常運(yùn)行，從而從源頭上提高直流系統(tǒng)運(yùn)行的可靠性。投入實(shí)際生產(chǎn)運(yùn)行中的整流模塊一般還包含熱插拔功能、過流保護(hù)功能、過溫保護(hù)功能、短路保護(hù)功能、輸出過壓保護(hù)功能以及告警功能等。

1.2 絕緣監(jiān)測模塊

絕緣監(jiān)測模塊主要作用是實(shí)時(shí)不間斷監(jiān)測直流系統(tǒng)的絕緣狀況，以集散方式通過整流模塊內(nèi)部的監(jiān)控電路、信號(hào)采集單元等對當(dāng)前系統(tǒng)絕緣參數(shù)進(jìn)行采集，將采集的數(shù)據(jù)以串行通信方式傳輸給微機(jī)直流監(jiān)控裝置的主機(jī)。絕緣監(jiān)測模塊在其主板上擴(kuò)展了串口和以太網(wǎng)接口等，可實(shí)現(xiàn)與多個(gè)各級(jí)智能設(shè)備的連接和數(shù)據(jù)傳輸，也可通過RS-485方式或以太網(wǎng)接口將采集的告警、開關(guān)量信息等傳輸?shù)奖O(jiān)控后臺(tái)。

絕緣監(jiān)測模塊包含有核心電路、開關(guān)量輸入單元、開關(guān)量輸出單元、人機(jī)接口界面、COM串口、通信接口等。絕緣監(jiān)測模塊通過對整流模塊的輸出電壓電流信息、電池巡檢裝置單個(gè)蓄電池電壓、溫度等智能設(shè)備的運(yùn)行參數(shù)進(jìn)行實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)采集，滿足了電力系統(tǒng)對直流電源的監(jiān)控要求，替代了需要人工對直流電源系統(tǒng)進(jìn)行巡視、維護(hù)、管理的傳統(tǒng)模式，提升了變電站直流電源管理的智能化水平。

2 變電站直流系統(tǒng)接地故障類型及其危害分析

2.1 直流系統(tǒng)接地故障類型

實(shí)踐中通常將變電站直流系統(tǒng)正、負(fù)極與大地間的絕緣水平降至某一規(guī)定值的現(xiàn)象，稱作直流系統(tǒng)接地。根據(jù)按接地極性不同，又可以細(xì)分成正極接地、負(fù)極接地兩種;根據(jù)接地類型不同，可將其分成金屬性接地、非金屬性接地 （也就是完全與不完全接地） 。

2.2 直流系統(tǒng)接地故障的危害

實(shí)踐中，如果變電站直流系統(tǒng)上出現(xiàn)了兩點(diǎn)接地現(xiàn)象，則該系統(tǒng)可能會(huì)出現(xiàn)接地性短路故障問題，進(jìn)而導(dǎo)致繼電保護(hù)、自動(dòng)設(shè)備誤操作，信號(hào)等滅掉或出現(xiàn)拒動(dòng)現(xiàn)象，更為嚴(yán)重時(shí)直流空開會(huì)出現(xiàn)跳閘現(xiàn)象，最終使自動(dòng)設(shè)備、保護(hù)裝置以及控制回路等工作環(huán)節(jié)，失去電源，并且使一次設(shè)備產(chǎn)生嚴(yán)重的安全隱患問題。對于斷路器而言，其跳閘線圈與負(fù)極電源相連接，當(dāng)變電站直流系統(tǒng)的兩點(diǎn)正極出現(xiàn)接地問題時(shí)，其正極經(jīng)大地可能形成一個(gè)閉合的回路 ，當(dāng)A、B兩點(diǎn)同時(shí)接地，相當(dāng)于A、B兩點(diǎn)通過大地相連接起來，中間繼電器2J1動(dòng)作生成斷路器的跳閘。若變電站直流系統(tǒng)的兩點(diǎn)負(fù)極發(fā)生接地現(xiàn)象，則保護(hù)動(dòng)作環(huán)節(jié)也可能出現(xiàn)短路現(xiàn)象，斷路器停止正常的動(dòng)作或者拒動(dòng)，越級(jí)跳閘或更為嚴(yán)重的事故問題由此產(chǎn)生。

3 直流系統(tǒng)接地的故障分析

3.1 直流系統(tǒng)接地的原因

直流系統(tǒng)接地的原因可分為人為因素、設(shè)備因素、環(huán)境因素、其他因素等。

人為因素造成直流接地。檢修人員漏包扎帶電二次回路電纜頭、測量二次回路時(shí)誤碰設(shè)備金屬外殼、施工中將二次回路電纜損壞造成接地等。人為因素造成的直流接地多為人員疏忽或技術(shù)能力不足造成，是變電站改擴(kuò)建過程中直流接地的主要因素。

設(shè)備因素造成直流接地。直流系統(tǒng)在設(shè)備長期運(yùn)行過程中易受到各種不利因素影響，如改擴(kuò)建造成寄生回路、長期不良環(huán)境造成絕緣老化、設(shè)備質(zhì)量差絕緣壽命不足等都會(huì)造成直流接地，對設(shè)備穩(wěn)定運(yùn)行帶來影響。

環(huán)境因素造成直流接地。直流接地多發(fā)生于末端支路上，因?yàn)槟┒酥愤\(yùn)行環(huán)境惡劣，易出現(xiàn)受潮、高溫現(xiàn)象，對直流系統(tǒng)絕緣帶來很大威脅。如箱體內(nèi)凝露、雨天箱內(nèi)積水、持續(xù)高溫等情況，短時(shí)間或持續(xù)不斷的降低直流系統(tǒng)絕緣，造成接地。

其他因素造成直流接地。除常見的各類因素外，變電站內(nèi)還有很多其他因素易導(dǎo)致直流接地現(xiàn)象發(fā)生，如小動(dòng)物破壞、長期靠近轉(zhuǎn)動(dòng)部件造成磨損等，這類因素在變電站中也時(shí)有發(fā)生，且不易于防范。

3.2 防止直流系統(tǒng)接地的防護(hù)措施

為防止直流系統(tǒng)接地，可采取以下防護(hù)措施：對直流系統(tǒng)定期開展檢查維護(hù);加強(qiáng)工作監(jiān)督力度;開展特殊巡視。

4 直流系統(tǒng)接地故障查找與排除

4.1 接地故障查找方法

變電站直流接地查找一般采用拉路法、在線監(jiān)測法進(jìn)行故障點(diǎn)查找。

拉路法是變電站中最常用的一種直流接地查找方法，一般遵循“先信號(hào)后控制、先室外后室內(nèi)”的原則執(zhí)行。該方法通過斷開某一支路的直流饋線空開，判斷故障點(diǎn)是否消除，確認(rèn)故障支路從而確認(rèn)故障點(diǎn)。采用拉路法應(yīng)至少兩人進(jìn)行，拉開斷路器控制回路、保護(hù)裝置電源前應(yīng)先向相關(guān)調(diào)度申請，調(diào)度同意后方可進(jìn)行。

在線監(jiān)測法是通過站內(nèi)直流系統(tǒng)上安裝的直流監(jiān)測裝置判斷故障支路，通過上下級(jí)監(jiān)測裝置配合可確認(rèn)故障具體支路，并根據(jù)現(xiàn)場天氣、施工作業(yè)情況確認(rèn)故障點(diǎn)。該方法實(shí)施中應(yīng)先根據(jù)總監(jiān)測裝置情況確認(rèn)故障區(qū)域，再根據(jù)某電壓等級(jí)直流分配屏監(jiān)測裝置查找相關(guān)直流，最終確認(rèn)終端支路，該方法可與拉路法相結(jié)合，可快速查找直流接地故障。

4.2 直流接地故障的排除

變電站內(nèi)發(fā)生直流接地故障時(shí)，應(yīng)首先確認(rèn)站內(nèi)有無工作，若有工作應(yīng)要求工作立即停止，檢查作業(yè)現(xiàn)場有無造成直流接地的因素。若站內(nèi)無工作，先根據(jù)絕緣監(jiān)測裝置告警提示查找，通過一級(jí)一級(jí)地查找逐漸縮小范圍，最終確認(rèn)故障支路，根據(jù)天氣情況和裝置提示找出故障點(diǎn)。采用拉路法、在線監(jiān)測法確認(rèn)支路后，還可利用直流接地故障查找儀確認(rèn)故障點(diǎn)，便于提高查找效率。

5 結(jié)束語

變電站直流系統(tǒng)的運(yùn)行狀況直接影響帶變電站保護(hù)及自動(dòng)化裝置能否正常運(yùn)行?，F(xiàn)階段，直流系統(tǒng)也正朝著愈加復(fù)雜的方向發(fā)展，使直流系統(tǒng)發(fā)生接地故障的概率增加，而且也增加了查找故障點(diǎn)的難度。針對直流系統(tǒng)，日常工作重點(diǎn)應(yīng)放在平時(shí)的防范上，對于容易發(fā)生接地的地方要加強(qiáng)巡視，出現(xiàn)直流接地故障時(shí)要盡快找出接地點(diǎn)，并采取正確的隔離措施，以便后續(xù)的恢復(fù)工作。

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