变电站直流系统介绍及常见故障处理
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摘 要：直流系统在变电站中为控制、信号、保护、自动装置、UPS（交流不间断电源）、断路器、隔刀及事故照明等提供操作控制回路线圈动作电源。如果电力系统直流电流消失，最直接影响是变电站内继电保护系统将失去系统保护机会。各种由直流电源提供操作控制回路的断路器无法自动跳闸，给变电站带来巨大的危害，直流系统如同变电站的中枢神经，它运行可靠与否，对变电站的安全运行起着至关重要的作用。本文就变电站内常见直流接地问题及查找故障方法作全面概述，对实践工作有一定指导意义。
关键词：直流系统 接地 拉合法
中图分类号：TM862 文献标识码：A 文章编号：1674-098X（2019）09（b）-0054-02
1 直流系统介绍
变电站直流系统主要由三部分组成：充电装置、蓄电池、直流负荷。直流屏是一种全新的数字化控制、保护、管理、测量的新型直流系统，直流屏内含交流配电模块、充电模块、绝缘监察、电池巡检、调压、微机中央信号等功能。主机配置液晶触摸屏，各种运行状态和参数均以数字和汉字显示，方便简洁。主要相关模块有以下几个单元：交流配电单元、充电模块、绝缘监察、电池巡检、调压模块、微机监控等等。
（1）交流配电单元，它主要有两个作用，其一是引入交流电源并实现充电;其二是实现互相切换交直流电源。
（2）充电模块，将三相交流电380V转变为220V直流电压，一方面对蓄电池进行充电和提供合闸输出，另一方面经过直流馈电屏为各直流负荷供电。
（3）绝缘监察核心目标是对绝缘数值大小进行监测，当发现直流屏各直流母线、各直流支路的对地绝缘数值在规定的整定数值条件下，就发生告警显示，通知运行值班人员;另一方面在直流电压过、欠或直流系统绝缘强度降低等情况也会发出报警信号。
（4）调压模块的作用是控制输出电压，使其始终保持在220V左右，保持电力系统各直流电源的电压稳定平衡。
（5）微机监控负责对直流系统所有的环节进行监测与告警，同时可以实时的记录运行的参数，当存在相关故障问题时，以第一时间通知运行人员根据参数的信息对系统的运行情况做出判断与处理。
2 蓄电池
2.1 概述
蓄电池是变电站的动力来源，大多数蓄电池是固定式阀控密封式铅酸蓄电池，它的性能比较优越可靠。阀控蓄电池在正常浮充电状态下，处于密封状态，装设有能够自动开启和关闭的安全阀。当内部压力超过规定的开阀值时，安全阀自动开启。压力低于关阀值时阀门会自动关闭。安全阀上有滤酸装置，不会排除酸雾等有害装置，也不会发生电解液泄露，可防火花引起电池爆炸。
2.2 蓄电池的运行维护和故障处理
蓄电池正常以浮充方式运行，浮充电压控制在2.23～2.28NV，均冲电压控制在2.30～2.35NV。具体视产品要求来设定。运行中主要监视单体电池电压值、浮充电流、蓄电池组的端电压，蓄电池组及直流母线对地电阻值，绝缘状态等。巡视中还应检查电池连接片有无松动和腐蚀现象，壳体有无渗漏和鼓肚变形，极柱与安全阀周围有无酸雾溢出，绝缘电阻是否下降，蓄电池室散热通风是否良好，温度是否过高等。当某一个蓄电池故障时，可将该蓄电池短接，将其退出运行送修，单个蓄电池退出不会影响整体电气性能。
3 直流系统的主要接线方式
3.1 一组充电机与一组蓄电池单母线接线方式
110kV变电站一般是以上接线方式，一组充电机，一组蓄电池，直流母系是否分段应视实际情况而定。像丛台站就是直流单母线接线。
3.2 两组蓄电池单母线分段接线
目前欣甸运维班所管220kV變电站，欣甸，翟固，崔曲站内直流接线都是以上形式。这种接线方式较为灵活，当一组蓄电池或充电机故障时，合上联络开关，可由另一组充电机和蓄电池来带所有的负荷。
3.3 直流系统运行方式
220kV变电站有两路直流充电极屏，两路直流馈电屏一般还会有220kV分电屏和110kV分电屏。正常由1号充电机供直流一段母线负荷，浮充一号蓄电池组;2号充电机供直流二段母线负荷浮充二号蓄电池组。正常运行时联络屏充电机Ⅰ输出开关、Ⅰ段母线接入开关，电池组Ⅰ接入开关在合位;充电机Ⅱ输出开关、Ⅱ段母线接入开关、电池组Ⅱ接入开关在合位。Ⅰ、Ⅱ母联开关断开。直流负荷开关一般禁止并列合环运行。
110kV直流系统有一台充电机，交流进线均为双路供电，分别接自两个站用变的低压侧，一路运行，一路备用。正常情况下，1号充电机向蓄电池供电并带直流母线负荷。充电机配有一套自投装置，一路电源故障时自动切换到另一路电源。
4 直流故障及异常处理
由于现在设备工艺越来越成熟，设备可靠性和自动化程度都明显提高，再加上运行人员的巡视和维护，设备故障情况大大减少。就直流系统来说目前最常见的故障是直流接地。虽然直流接地可以继续运行一小段时间，但是应该及时处理，否则再出现另一点接地时，直流正负极就会造成两极间短路，直接作用后果是导致继电保护、信号、自动装置误动或拒动;其它相关信号灯需要直流电源的地方失去电源。因此必须加强在线监测，一旦出现了相关故障应该及时处理。
第一，目前实践经验中大部分的接地是因为雨水、雪水、灰尘、杂质入侵箱柜内，造成直流系统其中一极绝缘电阻下降或者是直接接地或者是单极发生放电打火击穿。 第二，日常检修中发现，有些操作回路或者控制回路动作过程中，会带着直接正负极线路一起发生位移动作，时间过久后，直流回路导线与开关金属部分相接触部分反复摩擦而裸露、破损，进一步造成接地。
第三，设备运行时间过久，绝缘老化、破损，也是出现直接系统接地的一常见现象。
第四，直流系统接线在施工过程中，由于工人人员的大意，责任心不强，接头包扎地方随意性，这也是造成直流接地的一重要原因。
5 查找原则和方法
（1）依据多年的检修实践经验，大多数都是按照先室外后室内、先合闸回路后控制回路、由总电源到支路电源;另外一方面一般采用拉路法来实现查找范围的缩小。具体检查顺序：先找事故照明，信号回路，控制回路，后找其它回路。先找开关合闸回路，刀闸操作回路，后找保护回路。先找10kV后找110kV、220kV回路。先找简单保护回路，后找复杂保护回路。
应注意：拉合法一般不超过3s，拉开后马上判断故障消失与否，不论回路接地与否均应合上;在检修人员未到之前禁止进行接地检除。
（2）处理方法。
①首先，了解该站内直流系统主要接线图，特别是各分支回路必须要弄清楚，通过直流绝缘监测判断接地性质，是正极还是负极接地、接地程度，并汇报相应调度。
②然后，按照直流故障查找原则先从事故照明直流电源、电压并列装置、故障录波器电源开始检除，之后从低电压等级开始瞬时切除所有合闸电源开关。
③若接地信号消失，说明接地点在此条回路上，应对对此条回路进行逐条查找，同理用同样的方法去检查直流屏、蓄电池柜等回路。
（3）直流母线过、欠压及处理措施。
直流母线电压过高时，对长期带电的继电器、指示灯等易因过热烧坏;而直流电压过低可能造成开关保护的动作不可靠。若出现直流母线过低时应检查充电模块是否损坏，浮充电流是否太小，检查直流负荷是否突然增大等，并对浮充电装置进行调整，适当增加输出电流;当出现母线电压过高时，应降低浮充电电流使母线电压恢复正常。
参考文献
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