科技创新导报2019 NO.26Science and Technology Innovation Herald工程技术
科技创新导报 Science and Technology Innovation Herald54DOI：10.16660/ki.1674-098X.2019.26.054变电站直流系统介绍及常见故障处理赵青(国网湖北省电力有限公司宜昌供电公司 湖北宜昌 443000)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)-0054-021 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变电站，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Copyright©博看网 . All Rights Reserved.科技创新导报2019 NO.26Science and Technology Innovation Herald工程技术
变电站直流电源系统直流互窜与交流窜入的原因及危害
摘要：直流输电线路直流互窜、交流窜入故障会破坏供电电源或直接造成保护控制设备误动，为了有效保证变电站、发电厂乃至整个电网的安全稳定运行，需要在直流系统中设置一套安全、稳定的微型计算机隔离装置，以加速直流系统故障的检测，从而加速直流系统故障的发现，提高直流系统的安全性，本文着重介绍变电站直流互窜及交流窜入故障的原因、危害分析。
关键词：变电站；直流电源系统；直流互窜；交流窜入
引言
近几年，由于变电所的直流供电系统的故障，使保护装置误动、拒动的现象不断增多，而现有的直流系统装置在发生故障时，往往难以获取精确、详尽的故障资料，缺少故障的资料支持，使故障的原因分析增加了不明朗的不确定性，使后续的处理工作缺少了科学的技术基础[1]。直流供电是二次供电的核心部件，其可靠的工作可以保证二次控制和二次保护的功能得到最大程度的提高。
1、直流电源故障分析系统
由于系统的用户地域分布较大，应用系统的软件主要是B/S（Browser/Server）结构，将数据库、应用程序和服务器等功能整合到终端上，方便系统维护、升级和功能扩充。本系统具有可供500个变电所接入的区域电力网络运行状况的监控中心。该系统对蓄电池、充电机、绝缘装置和蓄电池监控装置的工作参数进行了动态的监控和分析，对这些装置的工作状况进行了全面的分析，并能及时地检测出蓄电池、充电机的失效和不满足有关规程、反措要求的绝缘监测装置[2]。根据设备性能恶化的情况，制定维修计划，逐步实施设备的运行，从而大幅度降低设备的维修工作；保证蓄电池能够在2小时内发生故障跳闸，并可避免因直流供电的突然消失而导致的保护拒绝；通过对充电电动机的非平稳输出给电池带来的负面效应进行分析，以改善直流电源的供电可靠性；交流窜入、直流环网、电压偏差、电压起伏等多种直流接地的故障均可报警并加以解决，防止直流线路一次接地造成的保护误动。
2、直流环网与交流窜入原因分析
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苍溪供电有限责任公司
35kV岐坪变电站
直流系统技术规范
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根据国家电网公司物质采购标准2009年版.第三批（增补设备卷一/编号：1109001-0066-00），制定本技术规范。
一、工程项目名称
苍溪供电公司35kV岐坪变电站直流电源系统改造工程。
二、供货一览表
序号 工程名称 设备名称 单位 数量 交货地点 交货期
1 35kV岐坪变电站 直流电源系统 套 1 苍溪供电公司
三、基本技术条件
1、主要技术参数
交流输入额定电压：三相380V。
交流电源频率：50Hz。
输出额定电压：DC 110V（110V直流电源系统）/ DC 220V（220V直流电源系统）。
稳流精度：≤±1%。
稳压精度：≤±0.5%。
纹波系数：≤±0.5%。
效率：≥90%。
噪声：＜55dB（距离装置1m处）。
2、主要技术性能
直流电源系统接线：单母线或单母线分段接线。
蓄电池组数：1组。
蓄电池型式：阀控式密封铅酸蓄电池。
蓄电池组容量：100Ah。
蓄电池个数：18只。 3 / 10
蓄电池单体电压：12V。
高频开关电源：1套。
具备防雷及电源保护、高度绝缘防护功能。进线和母线处加装浪涌保护器。
直流电源系统开关应选用优质高分断直流断路器，并考虑上下级配合，提供电流—时间动作特性曲线报告，满足3～4级级差配合，各断路器应配备跳闸报警接点。
蓄电池组等重要位置的熔断器、开关应装有辅助接点，并引自端子排。
直流电源系统应配备：总监控单元、110V高频开关电源模块（110V直流电源系统）/ 220V高频开关电源模块（220V直流电源系统）、48V通信电源模块、雷击浪涌吸收器、仪表、电压电流采集装置、绝缘检测装置、蓄电池管理单元等。
馈出开关应有信号灯指示通断状态。
直流主母线及接头，应能满足长期通过电流的要求，母线应选用阻燃绝缘铜母线。
汇流排和主电路导线的相序和颜色应符合IEC标准。
直流系统基础知识详解
一、 直流系统的作用
1. 直流系统在变电站中为控制、信号、保护、自动装置及事故照明等提供可靠的直流电源。它还为操作提供可靠的操作电源。直流系统的可靠与否，对变电站的安全运行起着至关重要的作用，是变电站安全运行的保证。
2. 在生产设备发生故障的关键时刻，直流系统故障，特别是全站控制直流消失，必将造成主设备严重损坏或火灾、爆炸、电力系统大面积停电等极其严重的后果和巨大经济损失。
二、 直流系统构成的主要部件
1. 蓄电池、充电机、直流母线、绝缘监察装置、馈出负荷。
2. 直流系统示意图：
3. 组成一个不可分割的整体。若把蓄电池比喻成身体的心脏，直流回路就是身体中的血管，直流负载是身体的肌肉，而充电装置就是身体的脾脏，它担负这生血和造血的功能
4. 直流系统的相关技术措施
i. 变电站的交流、直流回路不能公用一条电缆：原因交直流系统是互相独立的直流系统绝缘系统而交流是接地系统，两者公用一条电缆，若两者一旦发生短路会造成直流接地，同时影响两个系统。交流传入直流后果不堪设想，华北电网就发生类似事故。造成大面积停电事故。同时公用电缆会干扰。
ii. 变电站直流系统应使用专用的直流熔断器。用交流熔断器的直流灭弧性能差
iii. 高压开关柜、开关机构箱内的照明和加热器不能使用直流电源
iv. 事故照明使用蓄电池时应限制事故照明的容量和使用时间。
三、 蓄电池
1. 阀控密封铅酸蓄电池的特点（本讲义主要讲解该种蓄电池，以下简称蓄电池）
1) 常采贫液式设计（也有胶体式，但使用不多），在正负极板之间预留有气体通道，电池充电过程中，正极上产生的氧气通过隔板顺利到达负极，与负极活性物质反应并还原成水，从而实现了气体再化合；同时板栅的设计，抑制了氢气的析出，达到基本不失水的目的。在电池的整个使用寿命期间，不用加酸加水
2) 电池气密和液密好，使用过程中无酸雾溢出，不腐蚀设备 3) 正常浮充使用寿命10年
