500kV變電站直流系統的運行分析

姜洪杰

摘要：直流系統作為變電所電氣設備的操作及控制電源，是主要電氣設備的控制、保護、信號、計算機監控系統及事故照明等的電源，是一個龐大的多支路供電系統，本文對500kV變電站的直流系統配置情況進行了詳細闡述。

關鍵詞：500KV；變電站；直流系統；運行；維護；原理

中圖分類號：TM411文獻標識碼： A

一一、引言

直流系統作為變電所電氣設備的操作及控制電源，是一個龐大的多支路供電系統。直流系統接地故障經常發生，當一點接地時，暫時不影響整個直流系統的正常運行，但如果不迅速排除故障，系統再發生第二點接地故障時，可能引起保護誤動作，造成事故。直流系統工作狀況好壞直接影響電力系統、變電站設備、控制與保護系統以及通信系統安全、可靠和高效運行。

二、變電站直流系統絕緣監測裝置的工作原理

某500kV變電站直流回路共設置四臺微機絕緣監測儀，在直流兩段主母線各設置一臺微機絕緣監測儀，在500kV直流分屏1和220kV直流分屏1內各設置一臺微機絕緣監測儀。直流微機絕緣監測儀具有監測、自診斷、顯示及控制功能。這四臺微機絕緣監測儀采用的是某公司MC6000型直流系統微機監控裝置。此裝置的工作方式：由(不)平衡電橋進行母線絕緣檢測、各饋出支路智能傳感器直接檢測支路接地漏電流。智能傳感器采用美國ATMAL公司的AVR高速單片、軟件磁調制的工作原理，檢測接地漏電流，通過SBS三總線數字通訊技術將數據傳送到主機，得出接地電流數據，選線快速準確。軟件自動跟蹤傳感器輸出電流變化，及時進行零點標定，消除剩磁影響。

工作過程：當回路絕緣水平正常時，穿過傳感器的直流電流大小相等，方向相反，即I+=I-，傳感器的輸出為零；當直流系統發生接地時，智能傳感器內部磁調制電路對直流電流形成的磁場信號進行感應、放大、運算，待微機發出查詢命令后，傳感器立即將每條支路實時數據通過SBS三總線送給主機，主機通過運算處理，立即顯示出正、負對地電阻。當某一支路的數值超過設定值時，主機即發出該支路接地報警信號，實現故障的快速定位。由于采用的是SBS三總線數據通訊傳輸，不易受到外界信號干擾，保證了選線的快速、準確。

三、變電站直流系統配置及運行方式

此變電站1lOV直流系統有兩段直流母線，三臺充電機。1號充電機接于I段蓄電池母線，帶直流I段母線，充第一組蓄電池；2號充電機接于II段蓄電池母線，帶直流II段母線，充第二組蓄電池；3號充電機通過切換，可以帶I段或II段直流母線。正常情況下3號充電機備用，當1號或2號充電機故障后，3號充電機投入，帶I段或II段直流母線。?I(II)段總電源開關4QA2(4)：正常在“合上”位置；I(II)段母線切換開關4QA1(3)：“至I(II)段母線”、“斷開”、“I II段聯絡”3個位置，正常在“至I(II)段母線位置。充電機除供給正常的直流負載外，還向蓄電池充電，蓄電池正常采用浮充電運行方式。根據變電站運行規程規定，采用浮充電運行的蓄電池每月應進行一次均充電，以使蓄電池組的每個蓄電池電壓均衡。進行均充電時，需要對方式進行調整。以對第一組蓄電池均充電為例，首先需要將4QA1從“至直流I段位置”切至“I II段聯絡”，然后斷開I段總電源開關4QA2，用一號充電機對第一組蓄電池進行均充電。4QA1從“至直流I段位置”切至“I II段聯絡”的過程中要經過“斷開”位置。這時第一組蓄電池1號充電機都沒有接入I段母線，為了避免直流母線失電，必須在操作前先投入3號充電機。這中間存在巨大的安全隱患，雖然投入了3號充電機避免了直流母線失電，若在操作過程中出現極端情況3號充電機故障，I段母線將得不到第一組蓄電池的保護。再者4QA1是機械開關手動操作的，萬一出現故障，卡在“斷開”位置或‘I II段聯絡”位置都是災難性的?？ㄔ凇皵嚅_”位置可能出現的危險情況如前面所述，就是充電機故障得不到蓄電池保護。如果4QA1卡在“I II段聯絡”位置，兩段母線被強制互聯了，此時出現直流接地故障的話兩段母線不能分離。如前面對直流系統接地危害的分析，肯定擴大了事故范圍，失去了設置雙母線分段和對保護裝置配備雙路電源的意義。

四、系統蓄電池的維護

直流蓄電池是直流系統中不可缺少的電源設備，這種電源廣泛應用于變電站中，正常時直流系統中的蓄電池組處于浮充電備用狀態；當交流電壓失電時，蓄電池迅速向事故性負荷提供能量，如事故照明、交流不停電電源、事故停電、斷路器跳合閘等；同時，它也為事故停電時的控制、信號、自動裝置、保護裝置及通信等負荷提供電力。做好蓄電池的巡視、檢查、維護工作對保證直流系統的可靠運行及電力系統的安全運行有著十分積極和重要的作用。

事實上，生產蓄電池的廠家各不相同、其維護方法和條件也有所差異、蓄電池結構不同、個體差異、或者維護人員維護業務不精等原因，蓄電池很容易發生提前失效的問題，嚴重時會導致整個蓄電池和電池組的損壞，會給電網的運行帶來嚴重的威脅。雜質也會影響蓄電池的使用，致使端電壓偏低的蓄電池電力不足，在運行中進行了大量放電之后機會使電力更加不足，從而導致蓄電池端電壓下降，加劇了極板硫酸鹽化，負極易產生硫酸鉛的累積，蓄電池也會因此而提前失效。

五、其他設備的維護

(一)充電裝置的維護

對于充電裝置的維護應當對充電裝置的交流輸入電壓、直流輸出電壓進行定期檢查，檢查其直流輸出電壓、電流、保護信號等是否在正常范圍，是否有突發異常，絕緣狀態是否良好。當交流電源中斷時，蓄電池組會不斷向直流母線供電，這時應對母線的電壓進行及時的調整和控制，以確?？刂颇妇€電壓值的穩定。當蓄電池組不斷向外供電放電容量超過其額定容量的20％以上時，如果恢復交流電源供電后，應自動或立即手動啟動充電裝置，按照制造廠規定對蓄電池組進行充電。

(二)微機監控裝置維護

監控裝置主要對各功能模塊和蓄電池等進行監控，運行中微機監控裝置，通過操作按鈕檢測檢查有關功能和參數，其各項參數應設定相應的權限和監督措施，保證其安全性。當微機監控裝置故障時，應及時查看相應設備是否出現問題或采取相應的措施解決相關問題，系統調整到適當的運行方式，并將微機監控裝置退出運行，檢查修復后再投入運行。

六加強直流系統運行維護管理的幾點建議

1、加快加強重要變電站的直流電源改造工作，更換紋波系數較大的相控電源為高頻開關電源。

2、加強直流系統在線監測的應用研究和推廣工作。對于蓄電池巡檢儀應推廣使用能綜合蓄電池放電曲線、蓄電池端電壓、內阻、容量測試等運行狀態進行有效判斷的在線監測裝置。對于絕緣監察裝置考慮使用在線式絕緣檢查和便攜式直流接地檢測儀綜合使用判斷的方法。

3、結合變電站綜合自動化改造，改直流系統環網結構為輻射型網絡結構，采取直流分屏方式，保證直流回路的完整清晰。對于未更改的變電站，希望通過普查找到解環點，便于今后改造和故障查找。

4、定期進行蓄電池組核對性放電試驗，按每二年進行一次核對性放電，運行六年以上的蓄電池組一年進行一次核對性放電試驗。

5、每年進行一次直流二次熔絲、空開普查核對工作，確保熔絲、空開級差選配合理。

結束語

直流系統是變電站的重要組成部分，關系到變電站的安全性和可靠性，在保證直流系統供電需求的前提下，結合變電站的實際情況制定直流系統的運行維護方法，保證直流系統的安全性、可靠性，提高變電站的運行管理維護水平。

參考文獻

[1]魏紅，劉永杰．淺談變電站直流系統的運行維護管理[J].內蒙古科技與經濟，2010，(4)．

[2]李均甫，張健能，任雪濤．淺談變電站直流系統運行維護的幾個問題[J]．繼電器，2004，32(17)．

[3]朱志海．變電站蓄電池組維護與管理[J]．電氣制造，2010(8).