浅谈变电站直流系统的异常及处理

变电站交流串入直流系统的危害及其防范措施

摘要：在诸多变电安全事故风险中，“变电站交流串入直流系统”（简称“交直流混电”）因其可能造成变电站多元件跳闸、电网破坏力大、负荷损失率高、防范难度大等特点，被列为重大风险。因此，专业人员对变电站交流串入直流系统的机理进行了深入研究，并制定了一系列防范措施。

关键词：变电站；交流串入直流系统；危害；防范

“变电站交流串入直流系统”（简称“交直流混电”）因其可能造成变电站多元件跳闸、电网破坏力大、负荷损失率高、防范难度大等特点，被列为变电站重大风险。所以，我们要认识变电站交流串入直流系统的危害，这样可以更好地运维变电站现场。

1交流串入直流系统的原理解释

有两种情况通常会造成交流串入直流系统：一种是工作人员的失误，在检修的时候错误地短接两次接线端子；另一种是设备的运行是正常的，但其中交直流的绝缘电缆受到破坏或者直流电缆的对地电容明显偏大等。交流电串入直流是直流电源故障的主要形式。直流与交流系统是两个分别的系统，在正常的情况下彼此是不会发生联系的，但是有些特殊情况可以导致交流串入直流。

1.1绝缘电缆的损坏。由于绝缘电缆的损坏，加之交流电的回路电缆和直流电的回路电缆被放在一起，这就使交流电和直流电的内芯互相接触，从而导致了交流串入直流。

1.2工作人员的失误。在现场施工中，工作人员由于各种各样的原因，比如不熟悉变电站的情况、专业技能不熟练、不细心等都可能错误地将交流电接到直流电的回路上，这是人为的因素，完全可以避免。

1.3设备距离太近。直流电缆和现场布置的接地网设备距离太近，一旦设备出现故障或者倒闸引起零序电流走到直流电缆的附近，就会通过电缆对地分布的电容直接串入直流电系统当中。

2交流串入直流系统的危害

图1 220V跳闸的回路原理示意图

直流系统接地故障分析及处理方法

摘要：随着智能电网的迅速发展，大型变电站的数量不断增加，变电站的稳定运行对国民经济的发展至关重要。直流系统作为电网重要的供电系统，由蓄电池组、充电设备、绝缘监测设备、开关设备、调压设备等组成。电池组是将多个电池连接在一起，直流系统电压越高，序列号越大；输出电流越大，并行连接的电池越多。充电设备不仅能补偿电池组功率损失，还能保证恒压和电流输出。电池组主要采用均匀充电模式和浮动充电模式充电。本文主要分析直流系统接地故障分析及处理方法。

关键词：直流接地；方法探讨；查找方式；故障分析

引言

实际上变电站直流系统主要由蓄电池和浮载装置并联连接，直接提供大规模直流供电运行系统。正常情况下，直流系统中主电源的正负极直接与地面隔离，一旦电源回路处于接地状态，正常情况下不会直接影响直流系统的稳定、正常和良好运行。反之，电路中发生两个点或几个点接地后，就会直接造成直流系统内诸多电源的正负极出现短路的现象，而内部电源开关和保护会错误地移动或拒绝。此外，在某些特殊情况下，接地点可能会直接导致保护错误。

1、发电厂直流系统接地故障概述

直流系统接地是指正极、负极和地球之间的绝缘水平下降到某一整数值或低于某一特定数值的状态，可分为正极和负极接地一般来说，正接地会导致自动保护装置出现故障，因为跳闸继电器或线圈连接到负电源，如果其电路轻微接地，可能会与接地形成电路并导致工作故障。如果接地故障，可能会导致自动装置、继电器保护等故障。因为接地发生在电路的某一点上时，继电器或跳闸线圈因接线位置短而无法移动，直流电路短接也可能破坏电源的安全性，失去保护和工作电源，还可能烧毁继电器触点。如果直流系统的正负极都有连接点，电源保险将在短路影响下切断，造成直流系统接地故障，如控制电路、自动装置等。这是非常危险的，不能忽视。故障的原因在很大程度上与直流系统的运行特性有关，即直流系统的持续运行、相对较大的支持和负载范围，以及时间变化、高温条件、环境污染等因素的组合，会导致电缆老化、元件损坏、电缆端子老化等。从而逐渐降低隔离级别。一般来说，运行时间越长，发电厂直流系统接地故障的风险就越高，甚至比变电站更高。

直流系统常见故障及处理措施

一、当直流系统出现异常情况时，应遵循以下原则来进行检查和处理

1、熟悉设备图纸、使用说明书等技术资料

只有熟悉了这些文件资料，才能正确地进行检查和维护。

2、先考虑外部和操作再考虑设备本身

引起直流设备出现异常情况原因一般有三个方面：

①操作不当-------如某一开关位置不对，设备的运行参数设置不当等。

②外部原因-------如输入电源消失、缺相等。

③设备本身-------如某个器件损坏失灵、接触不良、保险熔断等

对于由操作不当和外部原因引起的设备运行异常，只要引起的原因消失，

系统就会正常工作，而没有必要对设备本身进行处理，所以应在确认没有

这两个方面的原因后再进行设备原因方面的检查和处理。

3、注意区分电源的电压等级和极性，搞清回路的走向

在检查处理有问题的设备单元是要注意区分交流输入的电压等级和相序，

直流电源电压等级和正负极性。

4、注意安全，尽量隔离问题区域，不要扩大故障范围

直流系统异常情况在处理时可能会带电作业，所以一定要注意安全，采取安

全措施，并且在不影响系统运行的情况下，尽量进行必要的局部隔离，如检

查更换充电机模块单元时，要断开相应交流空开，检查电池是可分开电池回

路，断开电池熔断器（空气开关）等。另外在更换器件时拆下的线头要进行

绝缘扎捆处理，不要人为的扩大故障范围。

二、直流系统常见故障及处理措施

㈠、充电机模块故障及处理：

1、充电机模块输入过压、欠压保护

当输入模块的交流电压大于一定值（湖南科明大于485±10V）或小于一定值（湖南科明小于313±10V）充电机模块自动保护，无直流输出，保护指示灯点亮（黄灯），当电压恢复到一定值（湖南科明电压恢复到460±10V、335±10V）

后，充电机模块自动恢复工作。

当发生充电模块输入过压、欠压保护，微机监控装置中事先设定好相应的交流报警参数，微机监控装置（微机后台）就会发交流过压、欠压报警信息。此时值班人员应用万用表交流500V档位测量供直流两路三相交流电源各线电压是否超过过压或欠压数值。电压正常，可能属于误发信息，应观察馈电屏背面输入输出检测单元工作是否正常，工作灯是否间断闪烁，若一直熄灭不闪烁，则按下输入输出检测单元复归按钮，继续观察监控装置是否还发告警信息。电压不正常则继续观察，随时测量交流电压数值。并上报相关部门。

Ｐｏｗｅｒ　Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ　变电站直流系统的问题及处理方法　马东东　（韶关市大江南输变电工程有限公司）　【摘要】在电力系统中，随着规划、设计、制造、和管理水　平的不断提高，设备的可靠性亦逐渐提高，很多变电站都变成无人　管理的了，直流这一块就成了变电站中很重要的二级设备，其性能　和质量的好坏直接关系到整个电网的稳定运行和设备的安全。本文　是对工作中所遇到的直流系统问题作一小结，希望能与大家共同解　决更多的实际问题。　【关键词】直流回路；直流系统故障；故障处理方法　直流电源作为电力系统的重要组成部分，直流系统的用电负荷　极为重要，供给继电保护、控制、信号、计算机监控、事故照明、交　流不间断电源等，对供电的可靠性要求很高。直流系统发现一点接　地，不会产生短路电流，则可继续运行，但是，必须尽快查找接地　故障，否则当发生另一点接地时，就有可能引起信号装置、继电保　护装置及自动切换装置、断路器的拒动或误动作，甚至会造成采用　直流控制的设备误动、拒动，以至损坏设备，造成大面积停电、系　统瓦解的严重后果。　图１标准一体柜系统工作原理图　目前的直流系统的供电方式是将硅整流器和蓄电池并联共同工　作的浮充供电方式。在正常情况下，由交流电通过硅整流器转化为直　流电向负载供电并对蓄电池进行浮充，当电力系统发生事故时，直　流系统就会自动转为蓄电池供电，保证控制信号、继电保护等二次　侧设备正常工作。通常变电站的二次设备均采用±１　ＩＯＶ（或±５５Ｖ）　直流电源供电，直流供电设备连接到主控室直流馈电屏的直流母线　上，由直流母线分别引出保护电源、操作电源、储能电源、事故照　明电源等。　直流系统中有一重要部件叫降压硅链，合闸母线通过降压硅链　与控制母线相连接，为控制母线供电。降压硅链是由多个大功率硅　整流二极管串接而成，利用ＰＮ结基本恒定的正向压降来产生调整电　压，通过改变串入ＰＮ结数量来获得一定的压降，达到电压调节的目　的　如图２所示，硅链为７组硅二极管串联而成，在每组两端并联　调压执行继电器触点，若继电器触点闭合，使得该组硅链被短接，　降压硅链的压降减小，输出电压增大，反之触点断开，串联的ＰＮ结　数量增加，降压链的压降增加，输出电压减小。降压硅链内部的自　动控制电路通过检测控制母线的电压与设定的基准电压相比较，据　此来驱动适当数量的继电器闭合，以保证控制母线的电压在正常范　围内。也正因为如此，当发生直流故障时，正极或负极的电压有所　偏差，偏差极因为故障的原因系统没办法使其达到正常值，为了保　证两级之间压差不变，保证保护正确动作，系统就会对没故障的另　一极进行调节。若没有采取措施的情况下，就有可能造成误动作，　电网系统故障。以下是这么多年里遇到的直流故障和处理方法：　２８６　Ｉ华东科技　。＝｛　叶　：净　：　Ｅ骂：！卫王！卫塑■　ｌ　ｎ础辫　挣嘲啦持槭　【…　Ｌ—＝＝＝＝＝［＝＝＝＝＝！＝＝＝＝＝Ｉ＝＝—一　Ｉ　｝　”＊　ｌ　一　圈２降压硅链工作示意图　１直流系统接地　直流正极接地，有使保护及自动装置误动的可能。直流负极接　地，有使保护自动装置拒绝动作的可能。　２２０ｋＶ墨江变电站内ｌｌＯｋＶ母联开关正常运行情况下突然跳闸，　起初经保护人员检查系统无故障，也没有相关的保护装置动作使之　跳闸，又经检修一次人员检查开关一次机构未发现异常现象，协商后　决定暂时先投运母联开关，但是经过三天后再次发生突然跳闸情况。　查阅相关资料并对开关的实际有关跳合闸参数进行测定，如表１，发　现此母联开关机构跳闸线圈动作电压偏低（≤５０％额定电压），具体　原因是由于ＳＦ６开关机构中跳闸线圈启动功率较小，当发生直流接　地或直流系统波动较大时引起母联开关正常运行时跳闸图３中ｃ１、　ｃ２为直流系统对地分布电容；ｃ３为该母联控制电缆对地分布电容。　当Ａ点发生直流正极接地时，Ａ点电位上升为＋２２０Ｖ，由于电容两端　的电压不能突变，Ｃ３电容的负端电位亦上升，此时加于ＴＱ两端的　最高点压为５０％额定电压即ｌＩＯＶ，如果开关的跳闸线圈电压低于５０　％额定电压则在发生直流正极接地时有可能会发生误动，另外ｃ３的　电容值越大更易引起ＴＱ动作，又因为母联因为所接的跳闸回路最多　所以相应的Ｃ３值最大，所以这就是该２２０ｋＶ变电站多次跳母联的原　因。　表ｌ跳合闸ＴＱ两端电压　图３直流接地等效简图　防范措施：在易于误动的重要出口继电器线圈的两端并联分流　电阻，如图４，由于线圈ＴＧ是感性线圈，其阻抗Ｚ比较大，原大与　并联电阻的阻值，当发生类似的接地故障时。分部电容Ｃ３上的电流　Ｉｃ，由于Ｒ比ＴＧ的阻值小，就会使流过线圈ＴＧ的电流大大减小，　低于动作值，从技术上解决了直流接地造成的开关误动问题。所以　规程规定：跳闸出口继电器的启动电压不宣低于５Ｏ％直流额定电压，　以防止继电器线圈正电源侧接地时因直流回路过大的电容放电引起　的误动作；但也不应过高，以保证直流电源降低时的可靠动作和正　常情况下的快速动作。　砷　，　一　一　一　一　着　一　～　毽　一　壤　上　蓬，Ｌ