变电站直流系统电压异常分析王睿

变电站直流系统电压异常分析王睿

王睿

（广东电网有限责任公司东莞供电局523000）

摘要：变电直流是供操作、保护、灯光信号、照明和通讯等设备使用，应有良好的电压质量和足够的输出容量及运行稳定。直流电源在额定参数下稳定运行和其回路的完好，是保证变电站正常操作和保护装置正确动作的必要条件。在系统发生故障时，伴有直流电源回路失压故障，将使保护装置不能正确动作，开关不能跳合，造成或扩大事故。

关键词：直流电压交流电压失压

一、前言

变电站直流系统供给开关操作、继电保护、自动装置、指示位置信号、同期装置、事故信号、故障录波器、事故照明等，具有高度的可靠性和稳定性，电源的容量和电压质量均应在最可靠的范围，包括全站交流电源全部消失情况下能保证用电设备可靠工作。由于蓄电池是一种独立的直流电源，它能在变电站内发生任何事故时，即使在交流电源全部消失的情况下，在一定时间内保证其用电设备可靠而连续地工作。因此，变电系统通常都采用蓄电池作为直流电源的备用电源。快速准确排除直流系统的故障，对于电网的安全运行能起到重要的作用。

二、直流系统的构成及其作用

变电站直流系统主要由交流输入电源（站用变交流电源）、免维护的阀控式密封铅酸蓄电池组、整流模块系统、监控系统、绝缘监测单元、电池巡检单元、开关检测单元、降低单元以及一系列的交流输入、直流输出、电压显示、电流显示等配电单元构成。

(图一)

如图一（某110kV变电站直流系统二次图）所示，直流系统主要分为交流输入部分和直流输出部分，从电压类型分，直流系统失压一般分为交流失压和直流失压两种。

三、直流系统失压分析

在交流输入部分，共有2路交流电源由交流屏输出，进入直流充电机屏进线空气开关，然后接入交流配电单元，再经过#1、#2交流接触器后方进入整流模块进行整流。因此，出现交流电压异常时，应从交流屏、进线空开、交流配电单元、交流接触器等几个方面进行查找故障点。

a.交流馈线屏380V电源消失；若故障点在交流馈线屏，则表象为交流馈线屏上红灯熄灭，绿灯亮；万用测量交流接触器出线侧电压为0。可能为站用变失压或者KK把手在分闸位置。此时应检查端子、引线有无松动，松动的话需要紧固；检查站用变电压是否正常（如照明回路正常，则站用电正常运行）；检查KK是否处于运行位置。

b、#1、#2进线空开交流输入异常。空气开关在正常运行中可能会引负荷电流、电压超过额定值而跳开，常见为热效应引起偷跳，瞬时过电压引起偷跳。另外，开关运行时间长，端子老化松脱等都有可能引起开关接触不良。如发现空气开关跳开，可以进行试送，若试送失败，则应继续检查回路其它元件是否正常。

c、交流配电单元异常。交流配电单元把手切换至互投位置时，若#1、#2交流输入回路均有压，则默认选择#1支路，作用#1交流接触器（1MK），令1MK励磁，从而由#1支路作为整流模块输入电源；若#1支路失压，#2支路有压，则作用于#2交流接触器（2MK），选择#2支路作为整流模块输入电源。同时，可手动选择#1或者#2支路作为电源。回路失压时，应检查交流配电单元把手是否处于投入位置，下方红色有压指示灯是否发光；若进线空开有压，把手位置投入，应检查保险丝是否正常，若保险丝熔断，则可能交流配电单元故障，失去自动切换功能，可以尝试将把手切换至手动位置。部分回路不设置交流配电单元的，则通过接线由交流接触器感应交流输入回路，利用电压进行自动切换。

d、交流接触器异常。交流接触器可能会因长时间运行、故障电流过大等引起电流热效应，出现电磁线圈烧坏，或者复归弹簧等机械原因引磁吸卡阻等原因损坏。若电磁线圈烧坏一般会有明显的外壳变型的放电痕迹，烧焦气味，均可以通过检查外观获得结果；或者在失电的情况下，以绝缘工具接触磁吸检查其机械特性是否良好。

直流母线电压异常处理：

直流充电屏母线电压正常波动范围是：直流控制母线（85%~112.5%），直流动力母线（87.5%~117.5%），超出范围后，母线电压异常光字牌完。触发异常原因可能是：

a、整流模块故障。整流模块作为变电站直流系统的核心原件之一，将站用交流输入电压进行高频整流，输出直流电压供给直流母线负载使用和对蓄电池进行充电。内部通过智能装置对二极管进行调节，使直流母线电压处于正常运行范围。一般1~2整流模块故障不会导致直流母线失压。若多个整流模块同时故障，则可能会引起整流失败，而蓄电池使用时间过长而失压。

b、整流输入长时间失压，蓄电池电压下降。蓄电池组作为变电站直流系统的备用电源，一般变电站均配置2组蓄电池,单个是电压约为2.1V,110V直流系统配置54个，220V直流系统配置108个,输出电压略高于110V或220V。在整流母线输入失压后，蓄电池直接供给变电站的直流母线负载使用。此时蓄电池在无均充或浮充电压的情况下等同于放电，电压会随继电保护装置的使用而下降，下降的速度决于该直流系统所带负载。当电压值下降至整定值时，直流母线失压光字牌亮，可通过调出直流母线电压曲线情况获得信息，当发现电压曲线呈线性曲线下降而又交流失压时，可确定蓄电池处于供电状态。

c、电压表、电流表指数有偏差。直流系统在整流输出回路设有电压表、电流表的微机监视回路，而电压表与系统之间装有熔断器，负责监视直流输出回路的电压、电流运行情况。若巡视中发现仪表指示异常时，可检查熔断器是否熔断，熔断器故障会一般会伴随有烧坏的痕迹，如无表象，则可通过万用表测量熔断器两端电压来确；另外，应检查仪表的端子、引线有无松动，若端子松动严重的会产生放电现象，需要立即紧固。如表面查找不出原因，用万用表测量电压正常，则可能仪表内部机械故障而指示异常，此时将仪表及时更换。

d、直流接地。直流负载单个支路接地或者直流母线接地，会引起直流母线失压，直流母线电压异常光字牌亮。直流接地对变电继电保护系统影响极大，直流一点接地会导致直流系统失压，多点接地会引起保护装置误动，甚至拒动而引发事故扩的严重后果。若故障点在直流母线或者直流负载，故障表象通常可以通过直流绝缘监测装置调出。单个支路接地故障支路，故障支路绝缘值最低，同一母线其它支路绝缘会急剧下降。若直流母线接地，刚该母线上所有支路绝绝缘均会显示失效。

四、建议与总结：

出现直流故障时，应由熟悉设备、运行经验丰富的人员进行，做到快而准。在直流系统故障排查的过程中，要注意防止扩大事故，特别是对于直流接地故障的排查，更应谨之又慎。直流系统无论交流失压或者直流失压，为变电继电保护装置一旦失去稳妥的供给电源，当系统发生故障时，所引发的事故都是一个灾难。到位的日常巡视维护，快速及时排除直流系统的故障点，是电网设备安全运行的有力保证。

参考文献：

《变电站一体化直流电源系统技术规范》南方电网公司

《变电站直流系统简介》百度文库