变电站直流系统及故障分析.docx

1、变电站直流系统及接地故障分析国家广电总局 2022 台 周恒虎摘要：本文通过介绍直流系统的工作原理，详细阐述了它的维护方法，并通过“直流接地”这一故障实例，分析了直流系统在实际运行中出现该故障的处理措施。关键字：直流系统 绝缘监察 故障分析 接地 维护1、概述变电站内的直流系统是一个独立的操作电源，直流系统为变电站内的控制系统、继电保护、信号装置、自动装置提供电源；即使是所用变全部失压后，它仍能为断路器合闸及二次回路中的仪表、继电保护和事故照明等提供直流电源，为二次系统的正常运行提供动力，其重要性就可向而知了，但是很多人都只对变电站的保护回路及控制回路等比较重视，而对为继电保护回路提供能量的直

2、流系统的重要性就忽视了，平时维护一般只是进行一些简单的蓄电池电压测试和绝缘监视等，这就使直流系统往往运行在不可控的状态，这是相当危险的。下面简单谈一下直流系统的基本情况，以及在运行过程中的一些维护心得。2、直流系统的组成组成变电站内的直流系统一般由蓄电池、充电装置、直流回路、直流负荷四大部分组成。它的工作电压一般为 220VDC 或 110VDC。蓄电池目前用的比较多的是 GCF 型防酸隔爆式铅酸蓄电池和 GFM（SP）型阀控式铅酸蓄电池，我站采用的是后者 SP100 这一系列的；充电装置主要是通过硅整流达到充电和浮充电目的；直流回路中主要包括熔断器、断路器、绝缘监察装置；直流负载主要是在电力

3、系统二次回路中起控制和保护的元器件。3、直流系统接地故障分析3.1.直流接地形式按引起接地的原因，主要有以下几种形式：（1）由下雨天气引起的接地。（2）由小动物破坏引起的接地。（3）由挤压磨损引起的接地。（4）接线松动脱落引起接地。（5）误接线引起接地。3.2 直流系统在实际运行中的危害直流系统是绝缘系统，正常时，正、负极对地绝缘电阻相等，正、负极对地电压平衡。发生一点接地时，正、负极对地电压发生变化，接地极对地电压降低，非接地极电压升高，在接地发生和恢复的瞬间，经远距离、长电缆起动中间继电器跳闸的回路可能因其较大的分布电容造成中间继电器误动跳闸，除此之外，对全站保护、监控、通讯装置的运行并没

4、有影响。但是，存在一点接地的直流系统，供电可靠性大大降低，因为在接地点未消除时再发生第二点接地，极易引起直流短路和开关误动、拒动，所以直流一点接地时，设备虽可以继续运行，但接地点必须尽快查到，立即消除或隔离。下面用在我站二次系统图中截取出来的一部分来分析直流系统两点接地的危害性，如图所示。61 97O F FS AO N52 0 82 22 11 F U+ W C1 S Q 21 Q F2 Q FY A 1I1 Q FY A 21 H RR1 H GRK T B2 F U- W C保护合闸回路 分闸指示 合闸指示 分闸回路 保护回路ABCD直流系统的两点接地故障分析（1）如果直流系统同时发生在

5、 A、B 两点时，断路器控制开关 SA 的 7、8 触电、1QF 常开节点被短接，跳闸线圈 YA2 动作，使跳闸回路接通，而此时，一次系统并没有发生故障，所以这样就产生了误动作。（2）当直流接地点同时发生在 B、D 两点时，跳闸线圈被短接，此时，若一次系统发生故障，保护动作，却不能使断路器跳闸，将造成断路器拒动。（3）当接地点发生在 A、 D 两点时，会引起 1FU 或者 2FU 熔断，同时也有烧坏继电器的可能。3.3 接地点查找方法直流回路故障点的查找，相对有效的方法是拉路试探法。即分别对每路空气开关或熔断器拉闸停电，若停电后直流接地现象消失，说明接地点位于本空气开关控制的下级回路中；若现象

6、继续存在，说明下级回路没有接地。拉路试探法，我们也不能漫无目的的进行，直流系统中的空气开关或熔断器是分层分级配置的，一般由直流屏总路空气开关、各设备分路空气开关串联而成，两级空气开关将直流回路分成了三段。三段回路分别是直流母线及其引出线回路、总路空开馈出的电缆和桥接母线回路、分路空开馈出的保护、控制、监视、储能回路。其中，第三段回路数量最多、接线最复杂、接地几率最高，几乎所有的直流接地都出现在这一段。所以，要想尽快找到接地点所属空开，接地的确切位置和确切原因，就必须对三段回路的构成、作用和现场具体位置十分熟悉，所以查找直流接地的第一步就是熟悉现场直流系统接线。只有熟悉了接线，心中有了数，才能在

7、拉路寻找时不漏拉、不错拉、不重复拉。4、故障实例4.1 事故情况2007 年 11 月 21 日 12 时 15 分，我台直流直流屏发生“直流接地”报警信号，“轻故障”指示灯亮，值班人员立即按下“消音”按钮， “轻故障”指示灯没有消失，于是，立即组织力量进行故障抢修。 （我台直流屏的电源监视装置并不能显示出大体的故障位置）4.2 故障分析及处理直流系统发生故障，本应是按照“先次要、后主要、先室外、后室内”的原则，然后再用拉路试探法进行处理，但是当时全台负荷近 8000kW，如果这样处理一是时间长，二是风险也比较大。我们在确认室外直流设备无任何异常情况后（当时大风天气） ，将故障范围锁定在室内，

8、考虑到，当时我台正在进行电力自动化改造，在故障发生时，正在对 1#变压器出线柜 3501、母联柜 3550 以及母联隔离 35502 三面高压柜放置电源线工作，我们对这三面高压柜进行了重点排查，12 时 40 分，我们打开高压开关柜内部的低压电缆走向槽，发现在 35502 柜内的一条直流电缆 WAS（事故音响信号小母线）绝缘层损坏，碰到了高压柜的柜体上，将该电缆移开，故障现象消失。随即将整条电缆的绝缘层小心剥开，将故障电缆单独处理，再将其整体恢复，从事故发生到处理结束，整个过程用时 45 分钟。4.3 防范及改进措施（1）严格遵守电气运行规程中相关规定，在安全员的监护下进行故障查找，避免由于人

9、为原因，在查找的过程中由“一点接地”演变成“两点接地” ，将故障扩大。（2）做好设备的维护保养工作，定期清扫以及紧固端子排上的螺丝，及时发现设备隐患，并予以改进，杜绝因失检而造成不必要的损失；（3）严防小动物对电缆的破坏以及加强室外直流负载的密封性能，防止出现短路、短路、接地等故障，确保设备正常可靠运行。（4）加快技术改进，装设有足够灵敏度的绝缘监察装置。（5）加大提高事故处理能力的培训力度，做到“举一反三” 。5.结束语直流系统的故障当然不仅仅限于“系统接地”这一故障，还有蓄电池故障、整流器故障、监控装置故障、过负荷等等多种现象发生。同样也只有在实际工作中不断发现问题、解决问题，加快技术更新和设备改造，我们的维护力量才能加强。但应该说直流系统相对于继电保护是比较简单的，只要我们从上到下重视它，认真学习和执行电力系统关于直流系统的规程规定，是完全可以做到安全运行的。