当前位置：文档之家 › 浅析水电站直流系统安全运行防控措施

浅析水电站直流系统安全运行防控措施

  • 格式：pdf
  • 大小：1.18 MB
  • 文档页数：6

7第42卷 第2期2019年2月Vol.42 No.2

Feb.2019水 电 站 机 电 技 术

Mechanical & Electrical Technique of Hydropower Station

1 引言

在抽水蓄能电站中，直流系统为开关控制操作、

继电保护及自动装置等系统提供电源[1]，直流系统

的可靠与否，直接决定着电站能否安全运行，若其发

生故障未及时处理，可能会造成大面积停电，甚至全

厂停机，后果不堪设想。如2016年陕西某330kV

变电站因直流系统运维不到位，导致变电站起火爆

炸，造成了大面积停电事故。

目前，我国的抽水蓄能电站直流系统的配置与

能源局下发的25项反措要求还有差异，直流系统的

运维精细化管控与上级单位管理要求还存在一定差

距[2]，主要表现为：直流系统“两充一备”、交流串入

检测功能不完善、直流接地、整流模块故障、绝缘检

测装置异常、蓄电池电压异常等问题。故选取黑麋

峰公司、张河湾公司、天荒坪公司等为调研对象，进

行直流系统配置情况调研，统计缺陷设备、缺陷发生

时间、频次等，从设计、安装、运维、检修等维度分析

原因，并制定针对性预防措施，为直流系统运维及设

备升级改造选型提供指导性建议。

2 直流系统配置概况及存在的问题

现场调研发现3个电厂直流系统布置较分散，

相互之间距离较远，全站直流系统按供电范围一般

设置3套，即：地下主厂房、开关站、上库分别各设置

1套，分别对地下主厂房、开关站及下库、上库的用

电设备提供直流供电电源。抽水蓄能电站直流系统主要由蓄电池组、充

电装置、直流馈电回路、绝缘监测装置等组成。

2010~2016年，新源公司直流系统共发生直流缺陷

630个。其中，蓄电池组缺陷发生率为7.14%、充电

装置缺陷发生率为10.16%、直流馈电回路缺陷发生

率为76.35%、绝缘监测装置缺陷发生率为6.35%。

由图1可知，直流系统缺陷主要集中在直流馈电

回路，主要包括直流系统绝缘降低、直流回路接地两方面，另外蓄电池容量降低、充电模块故障也较常见。

图1　2010~2016直流系统缺陷统计

2.1 蓄电池组

某主厂房直流系统为密封阀控式铅酸蓄电池，

型号为HZY2-1500，一共有2组，分别接入主厂房

直流系统I、II段，每只蓄电池的标称电压2V，使用

GZDW高频开关电源模块为其充电，控制电源模块

的中央控制器RM2201有均充和浮充两种充电模

式，正常情况下为浮充状态，每3个月进行一次均

充，均充和浮充为自动转化，均充电压为2.35V，浮

收稿日期： 2018-08-20作者简介： 杨　恒（1985-），男，高级工程师，从事水电站运行维护工作。浅析水电站直流系统安全运行防控措施

杨　恒，庞希斌，宋太平，韩　轲，赵聚平

（国网新源湖南黑麋峰抽水蓄能有限公司，湖南 长沙410213）

摘　要： 直流系统的可靠与否，直接决定着电站能否安全运行，如果直流系统发生故障未及时处理，造成的损失往往是非常巨大的，本文选取黑麋峰、张河湾、天荒坪等公司进行抽蓄电站直流系统配置和运维调研，进行了缺陷统计分析，制定针对性预防措施，为直流系统运维及设备升级改造提供参考。关键词： 直流系统；缺陷统计；预防措施中图分类号：TV738 文献标识码：B 文章编号：1672-5387（2019）02-0007-05DOI：10.13599/j.cnki.11-5130.2019.02.0038第42

卷

水 电 站 机 电 技 术

充电压为2.25V。电池的设计寿命在理想情况下

（20℃恒温）为10~18年，充电装置具备温度补偿功

能，电池密封良好，未发生过充和过放，无气体溢出，

无化学物质损失。

2.1.1 蓄电池组故障

从定期单电压测量和放电试验数据情况来看，

主厂房蓄电池2014年来设备健康水平开始恶化，如

表1、图2、图3所示。

表1　2014~2015年放电试验不合格蓄电池数量

2014年2015年I组蓄电池II组蓄电池I组蓄电池II组蓄电池8个1个9个7个

注：横坐标为蓄电池编号，纵坐标为蓄电池电压图2　主厂房I组蓄电池第6h的放电数据

注：横坐标为蓄电池编号，纵坐标为蓄电池电压图3　主厂房II组蓄电池第5h的放电数据

通过2012年、2014年与2015年相同放电小

时后的试验数据对比，发现随着运行年数的增加蓄

电池单体电压绝大部分都有下降，从图中可以发现

2014年蓄电池电压与2012年蓄电池电压比较接近，

从2015年放电数据看劣化趋势愈加明显，且I组电

池与II组电池保持同步劣化。

2.1.2 原因分析

（1）环境温度

电池的使用寿命与环境温度有很大关系，温度升高时，蓄电池的极板腐蚀将加剧，消耗更多的水，

使电池寿命缩短[3]。阀控蓄电池高于25℃时，每升

高6~9℃，电池寿命缩短一半，由于直流室相对封

闭，而充电装置发热量较大，虽采取了通风和降温

措施，但环境温度仍然维持在28℃左右，较理想的

20℃偏高，降低了电池组的使用寿命。

（2）过充电

蓄电池充放电过程的化学反应公式表示如下：PbO2+2H2SO4+PbPPb2⇔2PbSO4+2H2O

在浮充情况下，氧气穿过隔板由正极板到负极

板，并同负极板中的活性物质发生反应，生成氧化

铅。氧化铅同硫酸反应生成硫酸铅。硫酸铅再与负

极形成的氢气结合生成铅和硫酸。以上反应概括了

气体再合成的过程，正常情况下气体再合成的效率

为95%~99%。

环境温度升高，氧气和氢气再化合效率随充电

电流增大而变小，过充电将使产生的气体不可能完

全再化合，从而引起电池内部压力增加，当到达一定

压力时，安全阀打开，氢气和氧气逸出，同时带出酸

雾，消耗了有限的电解液，导致硫酸的浓度升高，使

电池的自放电增加，加速了板栅的腐蚀，也促使二氧

化铅的松散脱落，使蓄电池的循环寿命下降[4]。

（3）放电深度

电池的寿命与每次放电的深度有很大关系，化

学物质无损失，放电深度为20%时电池寿命可达

2000次循环，放电深度为100%时电池使用寿命

为350次[3]。在进行深度放电时，单体电池的电压

和容量都会出现不平衡的现象，完成深度放电后，整

组电池中就会出现落后电池，当对电池进行恢复充

电时，由于落后电池的化学物质不足，无法达到电压

平衡的目的，下一次放电差异将会进一步扩大[5]。

2.2 直流系统绝缘监测仪

2.2.1 绝缘监测仪的工作原理

目前绝缘监测仪多采取双电源供电，其控制电

源供电如图4所示。

图4中直流电源I、II的正极用正向并联的二

极管D1和D3进行隔离，负极用反向并联的二极管

D2和D4进行隔离，在正常情况下只要两回电源的

电压完全一致，没有出现波动，则两回电源就不产生

影响[6]。

监测仪自动巡回检测直流系统的电压和电阻，

当母线对地绝缘电阻降低时，装置自动报警，如果支9第2

期

路的漏电流超过限定值2mA，装置自动报警。绝缘

监测仪的直流传感器套接在直流支路上，它与直流

系统没有任何电的联系，不影响直流系统的运行；在

不发生接地时，支路KM流出的电流I1=I2，此时传感

器所感应到的电流差为0mA，绝缘监测仪不会产生

告警。当发生了如图5所示的直流110V系统接地

情况时，则此时：

I1 =I2+IRg，其中，0

0110()g

gVRRRR+=11011gRI=如此实现了直流支路的接地监测。绝缘监测仪R0R0

KM

Rg发生短路点传感器

I1I2

图5　双电源供电回路直流接地示意图

当使用环路供电时（两路开关的输出馈线都接

在一个负载上，并且两路同时供电），由于很难保证

两条环路的线路电阻对称相等，导致每个传感器上

所检测到的磁通大小不同方向相反，即便该环路没

有绝缘过低，只要负载上有电流流过，环路上的两个

传感器就会报警，并且报警是恒定的，不会消失。

2.2.2 原因分析

当直流系统两段出现不同程度的接地后，两路

电源之间将出现环流供电的现象，这样容易出现电

压的叠加，导致负载过电压，同时还产生接地告警，

环路不间断的供电，如果直流系统电压稳定，这样的

供电方式是可靠的。但是任何直流系统都不能保证两段对地电阻完全相同，也不能保证系统不发生接

地现象。

2.3 直流接地

2.3.1 放电仪工作电源混入直流系统

某厂曾发生过合上蓄电池放电仪开关时，发生

了10kV进线开关310、320跳闸事件，对报警信息

分析，初步确定是由于直流系统充放电试验引起跳

闸。现场检查发现试验前直流系统负极和蓄电池负

极电压相等，对放电仪进一步分析，在稳压电源输出

电压为DC±58V的基础上，接上放电仪电缆，用数

字示波器测量放电仪对稳压电源的影响。

（1）当放电仪AC 220V开关和放电仪电池组开

关都为分闸时，测量稳压电源的电压

V正对地=58V　V负对地=-58V

（2）当放电仪AC 220V开关分闸但放电仪电池

组开关合闸时，测量稳压电源的电压

V正对地=45.7V　V负对地=-45.7V

（3）当放电仪AC 220V开关合闸但放电仪电池

组开关分闸时，测量稳压电源的电压

V正对地=57.8V　V负对地=-57.8V

（4）当放电仪AC 220V开关合闸和放电仪电池

组开关合闸时，测量稳压电源的电压

V正对地=129V　V负对地=-129V

由以上的试验数据可得出如下结论：

当AC 220V开关合上而放电仪电池组开关分

时，稳压电源电压基本保持不变。

当AC 220V开关分而放电仪电池组开关合时，

稳压电源的正负极电压都有12.3V的下降，所以如

果是接入到直流系统中表现为正负极电压的绝对值

都下降。

当AC 220V开关合而放电仪电池组开关合时，

造成稳压电源的正极电压升高，负极电压的绝对值

也升高。

综合以上试验数据得出：直流系统的蓄电池负

极通过2ZK1接入系统负极，而蓄电池的正极与系

统分开，当合上放电仪AC 220V开关和放电仪电池

组开关时将造成负极电压下降正极电压上升，10kV

系统控制电源正负极电压不正常发生接地，导致

10kV进线开关310、320

跳闸。

2.3.2 母线联络开关合闸

某厂曾发生地下直流系统II段绝缘低告警，随

即复归，上位机告II/III段母线联络开关304合闸。图4　双电源供电系统控制电源供电图杨　恒，等：浅析水电站直流系统安全运行防控措施

合集下载

水电站运行中存在的主要问题及解决对策

水电站运行中存在的主要问题及解决对策

水电站运行中存在的主要问题及解决对策

1. 水资源短缺：随着人口的增加和经济的发展，水资源供需矛盾日益突出。水电站对水资源的依赖严重，但水库的蓄水量受到气候变化和河流水系变化的影响，导致水电站的发电能力不稳定。

解决对策：一方面，应加强水资源的调控和保护，建立高效节水的机制，合理分配水资源，以确保水电站的正常运行；发展可再生能源，如太阳能和风能等，减少对水资源的依赖。

2. 环境污染：水电站的建设和运行不可避免地会对环境造成一定的污染。大型水库的建设会导致大量的土地沉积和河道改变，破坏生态环境；而水电站的运行过程中，排放的废水和废气也会对水质和空气质量造成影响。

解决对策：加强环保措施，减少对环境的破坏。在水电站建设过程中，应进行环境影响评价，选择合适的位置和技术手段，最大限度地减少对生态环境的影响；在水电站运行过程中，采用先进的废水和废气处理技术，确保排放达到国家标准。

3. 社会影响：水电站建设和运行可能会对当地居民的生活产生一定的影响。大型水电站的建设会导致搬迁和失地问题，破坏当地居民的生活和社会结构；而水电站的运行过程中，噪音和震动也会对周边居民产生困扰。

解决对策：加强社会和民生建设，确保当地居民的合法权益。在水电站建设前应进行充分的社会影响评价，采取合理的搬迁和补偿措施，确保受影响居民的生活能够得到改善；在水电站运行中，加强噪音和震动控制，保障周边居民的生活质量。

4. 安全风险：水电站建设和运行涉及到复杂的水利水电工程，存在一定的安全风险。如水坝溃坝、引水系统泄漏等，一旦发生事故，可能会造成严重的人员伤亡和财产损失。

解决对策：加强安全管理和应急预案，提高水电站的安全性能。在水电站建设前，应进行全面的安全评估，确保设计和施工的安全性；在水电站运行中，建立健全的安全管理制度，定期进行安全检查和维护，加强应急预案的编制和演练，提高应对突发事件的能力。

水电站运行中存在的主要问题及解决对策 2

水电站运行中存在的主要问题及解决对策 2

水电站运行中存在的主要问题及解决对策

1. 引言

1.1 水电站运行中存在的主要问题及解决对策

水电站作为重要的能源生产基地，在运行过程中常常会面临各种问题，影响着水电站的正常运行和发挥效率。主要问题包括水库淤泥堵塞、水轮机故障、电网运行不稳定、水资源减少以及环境污染等。针对这些问题，需要采取相应的对策来解决。

水库淤泥堵塞是水电站常见的问题之一。定期清理水库淤泥可以有效预防堵塞，保证水库的通畅。水轮机故障是影响水电站运行的重要因素。加强设备检修和维护，及时发现并解决问题，可以提高水轮机的使用寿命和效率。

电网运行不稳定也会影响水电站的正常发电。加强与电网的协调和配合，优化发电计划，可以有效解决这一问题。随着水资源的日益减少，加强水资源管理和开展节水措施也是保证水电站稳定运行的重要举措。

环境污染也是亟待解决的问题。实施环境保护政策和措施，减少水电站对环境的影响，实现可持续发展。水电站的顺利运行需要不断优化对策，解决存在的各种问题，才能保证水电站安全高效运行。

2. 正文

2.1 问题一：水库淤泥堵塞 水库淤泥堵塞是水电站运行中常见的问题之一。随着水库水位的不断上涨，水中携带的泥沙和杂物会沉积在水库底部，形成淤泥。淤泥的堆积会导致水库容积减少，影响水库的蓄水能力，甚至增加水库溃坝的风险。

水库淤泥堵塞不仅影响了水库的正常运行，还会影响到水电站的发电效率。当淤泥堵塞严重时，会影响到水轮机的正常运转，减少发电量，甚至导致水电站停工维修。

为了解决水库淤泥堵塞问题，水电站需要定期清理水库淤泥。清理淤泥可以通过人工清理或机械清理的方式进行。在清理淤泥的过程中，需要注意保护水库生态环境，避免对水生物造成影响。

通过定期清理水库淤泥，可以有效解决水库淤泥堵塞问题，确保水电站的正常运行，提高发电效率，保障水库安全运行。也可以减少水库淤泥对环境的影响，保护水资源和生态环境的可持续发展。.

水电站施工中风险的识别和控制措施

水电站施工中风险的识别和控制措施

水电站施工中风险的识别和控制措施

一、引言

水电站是一种重要的能源供应设施，为了确保水电站施工过程的安全和顺利进行，必须对施工风险进行全面的识别和有效的控制。本文将介绍水电站施工中常见的风险，并提出相应的控制措施。

二、风险识别

在水电站施工过程中，常见的风险包括但不限于以下几个方面：

1. 基础工程风险：包括地质条件不稳定、土壤液化等；

2. 施工作业风险：包括高空作业、爆破作业等；

3. 设备运输风险：包括设备运输过程中的交通事故风险等；

4. 施工人员安全风险：包括人员高空坠落、电击等意外伤害风险；

5. 水文气象风险：包括洪水、暴雨等极端气象条件对施工造成的影响。

对于这些风险，我们需要进行详细的识别，包括风险的来源、可能导致的后果以及评估风险发生的概率和影响程度。

三、风险控制措施

针对水电站施工过程中的风险，可以采取以下控制措施：

1. 建立严格的管理制度：制定和完善施工管理规定，确保施工人员按照规定操作，规范施工过程，降低风险发生的概率；

2. 加强安全培训和意识教育：提高施工人员的安全意识，加强安全培训，确保施工人员掌握必要的安全知识和操作技能；

3. 使用安全设备和工具：对于高空作业等高风险作业，必须使用安全设备，如安全带、防护网等，确保施工人员的安全；

4. 加强监测和预警：建立水文气象监测系统，及时监测洪水、暴雨等极端气象条件，提前预警，采取相应措施保障施工安全；

5. 定期维护和检修设备：加强对施工设备的定期维护和检修，确保设备的正常运行，防止设备故障导致的安全事故。

四、总结 水电站施工过程中存在各种风险，识别和控制这些风险是确保施工安全的关键。通过建立严格的管理制度，加强安全培训和意识教育，使用安全设备和工具，加强监测和预警，定期维护和检修设备等措施，能够有效减少施工风险，确保水电站施工的顺利进行。

（以上内容仅供参考，具体根据实际情况进行调整和补充。）

直流系统运行规程

直流系统运行规程

直流系统运行规程

直流系统运行规程

第一章 总则

第一条 本规程的目的是确保直流系统安全稳定运行，保障电网安全稳定运行。

第二条 本规程适用于直流输电系统的运行及其有关人员。

第三条 直流系统的运行应当在直流系统调度掌控中心统一调度下进行。

第四条 直流系统的运行应当符合国家法律法规和相关行业标准、规定。

第五条 直流系统的运行，应当遵守安全第一、防备为主的原则。若显现安全事故，应当对目标进行组织、处置及追溯分析，确保仿佛安全事故不再发生。

第二章 直流系统及装置的安全和稳定性评估

第六条 直流系统调度掌控中心应当定期进行直流系统、装置的安全、稳定性评估。评估结果应记录并报告相关管理部门。

第七条 各级电力部门应当适时出台与直流系统的安全稳定性评估有关的技术规范及措施，以确保直流系统的安全稳定运行，确保电网的安全稳定运行。

第八条 直流系统调度掌控中心应当对直流输电线路、变电站、直流设备、直流终端设备的性能及运行进行监视和检测。并对显现的异常情况适时订立应对措施，保证正常运行。 第三章 直流系统日常运行

第九条 直流系统的调度掌控应当依照计划布置和调配电力资源，以时出电、保电、质电、稳电为原则，布置和调配电力资源以充足市场需求。需要变更时，应当提前报告，并报经过审核批准后方可执行。

第十条 直流系统的电压、频率、有功功率、无功功率等参数应当监视，假如发觉某一参数显现异常，应当立刻对其进行处理。

第十一条 直流系统的输电线路及设备应当保持良好的绝缘状态，如发觉绝缘情形不佳的设备应适时处理，确保直流系统的安全牢靠运行。

第十二条 直流系统的输电线路、变电站、直流设备、直流终端设备的运行维护应当适时进行。应当定期进行巡察和维护，如发觉线路、设备显现故障和不安全现象时，应当立刻进行维护和修理和处理。

第四章 直流系统应急处理

第十三条 直流系统调度掌控中心应当建立完善的应急预案，并组织人员定期演练。应急预案应当包括：应急响应程序、应急气力调配程序、应急交接程序、应急信息报告程序等内容。