浅论变电站直流系统安全稳定的运行

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【摘 要】直流系统是变电站设备的重要组成部分，直流系统一旦出现问题就可能对整个电网的运行构成严重的威胁，甚至于造成重大事故。笔者在本文简单对变电站直流系统安全稳定运行进行了论述。

【关键词】变电站；直流系统；安全

变电站的直流系统承担着为开关控制、自动装置、继电保护和信号设备等提供操作电源的功能，是其重要组成部分之一。可以说直流系统的稳定、安全运行是保障变电站电力设备安全，避免和限制电力系统大面积长时间停电最重要的基本技术手段。只有直流系统足够可靠，才能确保设备的正常运行。即使变电站发生母线全部失压的事故时，直流系统仍能在一定时间内提供足够的电压和容量。下面就对变电站直流系统运行进行深入探讨。

1　变电站直流系统运行的方式分析

直流系统是变电站重要的组成部分，通常直流负荷屏输出电源有：主变的控制保护电源、11KV线路控制保护电源、110kV设备操作电源、220kV线路控制保护电源、公用信号电源、10kV设备控制保护电源、10kV设备操作电源和远动电源等。为确保直流系统具备较高的可靠性，通常情况下，两段母线宜分列运行，直流负荷断环运行。两套充电电源系统各带一部分直流负荷并使两段母线的直流负荷基本平衡，应严格禁止两套充电系统的长期并列运行。同时为贯彻近后备原则，主变控制保护电源与110kV设备控制保护电源应分别由两段母线供电。变电站直流系统的各种运行方式及切换如下：

1.1常见运行方式

此种方式是最为常见的运行方式。1号充电装置在I段母线上运行，2号充电装置在II段母线上运行，在分闸位置设置母线分段开关。直流负荷均衡分布在两段母线上。

1.2第二种运行方式

即当两组中的一组蓄电池或充电装置因故退出系统时采用的运行方式。如当2号蓄电池组或2号充电装置退出运行时，1号蓄电池组和1号充电装置在I段母线上运行，母线分段开关在合闸位置，在两段母线上直流负荷均衡地分布。

1.3第三种运行方式

当I段直流母线因故退出运行时所采用的运行方式。当I段直流母线因故退出运行时，1号蓄电池组和1号充电装置必须退出运行，2号蓄电池组和2号充电装置在II段母线上运行，母线分段开关在分闸位置，直流负荷均在II段直流母线上。

1.4第四种运行方式

即1号充电装置和2号蓄电池组因故同时退出运行时应当采用的运行方式。此时，必须使1号充电装置与2号蓄电池组退出运行，2号充电装置在II段母线上运行，而1号蓄电池组在I段母线上运行，母线分段开关在合闸位置，直流负荷可均衡分布在两段母线上。

1.5第五种运行方式

在变电站站用电交流电源全部失压时所应采用的运行方式。在这种情况下，1号、2号充电装置均需退出运行，1号、2号蓄电池分别为I、II段母线供电，1号蓄电池组在I段母线上运行，2号蓄电池组在II段母线上运行，母线分段开关在分闸位置，直流负荷均衡分布在两段母线上。

1.6各种运行方式转换的原则分析

变电站直流系统的运行是动态的，因此各种运行方式转换就不容忽视。转换的主要原则是：（1）不能因转换运行方式而使系统失压或是降低运行可靠性；（2）不能使两组充电机长时间地并列运行，而两组电池也不应该长时间地并列运行；（3）在充电装置停电时，应先合母线分段开关，在观察负荷转移到另一台充电装置后，才能使该充电装置直流输出停止，最后再停交流电源；（4）充电装置送电时，在充电装置开启后，应让充电模块输出电压略高于蓄电池端电压，再将充电模块输出开关逐一合上，并对充电装置输出电压进行调整，注意观察输出电流变化与否，若发生变化，则将母线分段开关分开，再将充电装置的输出调整到适宜的电压；（5）两段直流母线并列前，必须要检查其绝缘是否良好，两段母线的电压值是否在正常范围内；（6）同一直流负荷的两路电源进行负荷转移时，应当先合母联开关，然后转换负荷开关（注意负荷电流的变化），再分母联开关。

2　变电站直流系统直流接地的危害与查找

2.1变电站直流系统产生直流接地的原因探析

变电站直流系统所接设备较多、回路也很是复杂，在长期运行的过程中可能会因气候变化、环境改变、接头电缆老化，以及设备本身问题（如：绝缘老化破损、灰尘沉淀、金属潮湿、生锈等因素的作用），不可避免的产生直流系统接地问题。实践中，压力表、端子箱进水、金属灰尘或空气潮湿、电缆表皮破损等是引起直流接地最为常见的原因。此外，没有包扎好备用电缆芯端面而导致的接地现象也有发生；电缆在穿过金属物或金属处拐弯，由于碰撞、振动等而产生磨损，也可能导致直流接地现象的发生。

2.2变电站直流系统发生接地的危害分析

通常直流系统发生一点接地，是不会对电力系统造成危害。但若发展至两点接地，就极有可能形成接地短路，进而导致自动装置、信号和继电保护装置的拒动或误动，甚至引起直流保险的熔断，使直流系统供电的装置和线路失去电源。（1）直流正极产生接地，就有可能使自动和保护装置产生误动。这是因为继电线圈、跳合闸线圈和负极电源是接通的，若一直接地就有引起误动作的可能。同时，两点接地还可能造成误报信号和误合闸。（2）直流负极接地，可能使保护自动装置产生动动现象。这是因为，保护继电器、跳合闸线圈在这些回路再有一点接地时，线圈因被接地点短接而无法动作。同时，直流回路短路电流会熔断电源保险或使继电器接点烧坏，保险熔断会导致保护及操作电源的失去，进而产生拒动现象。

2.3直流接地故障查找方法

直流接地故障的查找宜采用缩小范围法，进行拉路查找。在拉路查找前，应对因直流失压而可能引起的逢动装置、继电保护误动作予以充分地考虑，即在操作电源瞬时切断前，将可能误动的保护予以解除。对于一组电池分段运行的直流母线，可试拉分段开关，以判断出具体哪段母线产生接地。拉路时，宜先信号回路，后控制回路；先次要回路（照明电源等），后重要回路（操作电源等）；先室外设备，后室内设备。各直流回路切断时，直流电源的断开时间通常不宜超过3秒。回路切断后，无论该回路接地与否，均需立即恢复供电。需要注意的是：查找直流系统接地故障时，应按图纸结合实际情况来进行，还要做好拆线头的记录和标记工作，以避免拆错端子线头，或是恢复接线时接错和遗漏现象的发生。

总之，随着我国电力系统电网规模和容量的增大，电网安全稳定运行越来越引起人们关注。直流系统是确保变电站系统安全稳定运行的重要环节，只要深入了解相关设备，切实掌握基本技能，就能对直流接地现象准确判断、有效处理，就能为电网的高效运行提供有力支持。