论文部分内容阅读
[摘 要]本文分析了220kV变电站直流系统常见故障问题，提出了220kV变电站直流系统的优化对策。
[关键词]220kV变电站；直流系统；故障问题；优化对策
中图分类号：TM621 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2016）20-0101-01
220kV变电站直流系统主要供给继电保护、自动装置、控制、信号、计算机监控、事故照明、交流不间断电源等重要负荷，承担着变电站的核心任务。当直流系统发生故障时，有可能继电保护装置误动、拒动，甚至会造成开关设备误跳、拒跳，严重危及电力系统的安全稳定运行。因此，直流系统的可靠性是保障变电站安全运行的决定条件之一。
1、220kV变电站直流系统常见故障问题
1.1直流系统接地故障问题。（1）变电站直流系统接地故障的危害。直流系统发生一点接地，不会对系统构成危害。但如果发展成两点接地，就可能造成严重的后果。直流系统发生两点接地故障，便可能构成接地短路，造成继电保护、自动装置误动或拒动，或造成直流保险熔断，使保护及自动装置、控制回路失去电源。（2）变电站直流系统发生接地故障的主要原因。①设备本身问题插件或者是电器元件损坏、绝缘老化等导致的直流接地。②工作过程中人为造成的直流接地。如工作人员在安装线路过程中，接头的螺丝没有能够很好地固定，使得接线处出现了松动脱落，导致了直接接地故障的发生。③因为外界生物的干扰、破坏引起使直流线路的绝缘外皮发生破损。如，小动物等的破坏，都有可能破坏绝缘皮。④环境的改变、气候变化的原因引起的。如户外露天的二次接线盒因为密封不严而在下雨天进水或过分的潮湿等，这种情况极易导致直流线路的绝缘降低，而发生直接接地故障。
1.2 蓄電池壳体故障问题。①变电站蓄电池故障现象：蓄电池壳体变形或超温。②故障原因：充电电流过大、充电电压过高、内部有短路或局部放电、温升超标等原因造成蓄电池故障。当蓄电池发生以上故障时，应采取减小充电电流、降低充电电压、改善蓄电池室通风、降低蓄电池室环境温度等有效措施。
1.3 高频开关电源故障问题。①电源模块的异常及故障。直流模块因为长期的重负荷运行乃至过载而导致损坏。由于某些原因，使得单个直流电源无法满足某些变电站的总功率要求，直流电源模块的并联不可避免，在这种情况下，有些电源模块可能承担更多的电流，甚至在一些极端的情况之下，出现过载现象。②充电模块的异常及故障。充电模块为蓄电池充电乃至直流负载供给正常的工作电源。并充电模块还配置有监控模块，可以监视和控制它的运行状况。直流电源欠压时，充电模块显示屏无显示，模块处于失电状态，不利于对工作电源的正常供给。
1.4 直流回路绝缘不良问题。直流回路绝缘不良，导致直流系统所带的自动化装置等出现失电现象。根据直流系统的运行状况，这一故障出现的原因有很多。其主要的原因有：直流低压断路器的损坏，因为工作中的失误导致的直流低压断路器跳闸等。这些故障很少发生，但一旦发生，其造成的损失将会不可估量。所以，我们要对这类故障加倍重视，一经发现要及时处理。
1.5 交流对直流的干扰问题。变电站的直流系统很容易受到交流系统的影响，电压波动现象时有发生。严重时，甚至会对直流系统的安全和稳定产生巨大的影响。由于直流系统的抗干扰能力相对较差，为了进行故障分析，能够在故障发生时，及时有效的对故障进行准确定位和解决，应该在故障录波器中添加上对直流的录播功能，以此来将直流电源的异常情况和短时干扰情况的详细信息记录下来，当直流系统出现问题时，可以通过故障录波器来很容易找出直流系统的问题所在。这样既为变电站的直流系统的维修节约了时间，也可以将故障问题进行分类，能够更有效的对直流系统的干扰等问题进行研究和改善。
2、220kV变电站直流系统的优化对策
2.1完善高频开关电源的设置。当高频电源模块应用在直流系统当中时，通常情况下是以N+1并联冗余的方式进行设置。基于正常状况，N+1模块能够实现同时供电，自动均流，若当中一个模块出现故障时，总负荷可由其他模块均分，而且出现故障的高频开关整流模块能够带电插拔更换。这样不但让故障更换不受时间限制，而且还使运行的可靠性大大提升。总之，使用高频电源模块能够使接线得到有效简化，并起到节约屏位，减少投资的优化效果。
2.2 合理选择直流系统工作电压。①基于变电站，从动力负荷层面分析，它们的功率通常较大，且供电距离比较长，如果使用110V电压，电缆截面较大，且需增加投资。无论是在技术层面考虑，还是在经济层面考虑，选择220v电压均为更加优化。②基于同样操作功率的情况下，220V控制电缆中的电流与110V控制电缆中的电流相比较要小二分之一，并且使电缆中的电压降及投资成本降低。因此，使用220V的直流系统工作电压更为适合。因为它既能够使电缆投资减小，又能够对有色金属起到节约作用。
2.3 优化充电装置的配置。对于220kV变电站，选择智能型高频开关充电装置更为适合，并且能够起到优化作用。因此，智能型高频开关充电装置具有体积小、性能优越以及技术先进等优势，并且符合直流装置输出电压纹波系统≤1%的高标准要求。
2.4 科学选择直流母线接线。从220kV变电站的可靠性与经济学需求为出发点，选择单母线分段接线馈线为最佳，与双母线接线相比较起来，具有简单清晰的特点，并且方便在直流屏中布置接线。当一段母线发生故障的情况下，分段断路器能够在继电保护的充分配合下自动跳闸，将故障切除，进而让非故障母线进行正常供电，并便于查寻出直流系统接地。另外，无论是从投资成本的节约方面考虑，还是从便于检查修护方面考虑，对于220kV变电站而言，便可采用单母线分段接线。
2.5 强化蓄电池的布置。若容积>200Ah，便适合设置专用的蓄电池室。在布置上，可布置至0m层。对于胶体式的阀控式密封铅酸蓄电池，适合立式安装。蓄电池安装适合使用钢架组合结构，并进行多层式迭放。这样，能够使蓄电池方便安装、维护以及更换。在变电站蓄电池组容积<200Ah的电池可以安装至主控室，或者直流电源室，利用该方法进行布置，不但能够节约投资成本与运行费用，而且还能够使直流系统供电网络和直流负荷之间的电气距离得到优化，进一步使直流系统整体网络的优化运行得到提高。
2.6 注重蓄电池组的选择。①阀控式的密封铅酸蓄电池体积小、结构紧凑以及污染低，并基于使用过程，如果不出现特殊状况，无需补充电解液。因此，在现状下使用较为广泛。但是，对于阀控式的密封铅酸蓄电池，在使用过程中需重视管理及维护，另外还需要具备良好的运行环境。②使用较为传统的防酸式蓄电池系统，应把蓄电池安装在特定的蓄电池室里，并在设计过程中，需对蓄电池架的设计与安装进行有效处理，以此起到防尘、控制温度及湿度的良性作用，进一步使传统蓄电池的使用效果及运行能够得到有效提高。另外，在线路配置与电缆敷设过程中，需采取更具优化性的方案，既要使整个直流系统的稳定性及安全性得到保障，又要使成本得到有效降低。
3、结束语
直流系统的可靠与否，将直接影响信号装置、继电保护及自动装置、断路器能否正确动作，对变电站的安全运行起着至关重要的作用。在实际工作中，变电运维人员应认真分析220kV变电站直流系统常见故障问题，深入研究直流系统的优化方案，采取切实可行的优化对策，进一步改进和完善直流系统，确保变电站的安全稳定运行。
参考文献
[1] 赖斌通.变电站直流系统配置问题研究[J].科技致富向导，2011
[2] 张永生.变电站直流系统接地故障分析[J].电力安全技术，2012
作者简介
徐海军，男，蒙古族，大学本科，1976年出生，技师，现从事220KV变电站运维工作。
[关键词]220kV变电站；直流系统；故障问题；优化对策
中图分类号：TM621 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2016）20-0101-01
220kV变电站直流系统主要供给继电保护、自动装置、控制、信号、计算机监控、事故照明、交流不间断电源等重要负荷，承担着变电站的核心任务。当直流系统发生故障时，有可能继电保护装置误动、拒动，甚至会造成开关设备误跳、拒跳，严重危及电力系统的安全稳定运行。因此，直流系统的可靠性是保障变电站安全运行的决定条件之一。
1、220kV变电站直流系统常见故障问题
1.1直流系统接地故障问题。（1）变电站直流系统接地故障的危害。直流系统发生一点接地，不会对系统构成危害。但如果发展成两点接地，就可能造成严重的后果。直流系统发生两点接地故障，便可能构成接地短路，造成继电保护、自动装置误动或拒动，或造成直流保险熔断，使保护及自动装置、控制回路失去电源。（2）变电站直流系统发生接地故障的主要原因。①设备本身问题插件或者是电器元件损坏、绝缘老化等导致的直流接地。②工作过程中人为造成的直流接地。如工作人员在安装线路过程中，接头的螺丝没有能够很好地固定，使得接线处出现了松动脱落，导致了直接接地故障的发生。③因为外界生物的干扰、破坏引起使直流线路的绝缘外皮发生破损。如，小动物等的破坏，都有可能破坏绝缘皮。④环境的改变、气候变化的原因引起的。如户外露天的二次接线盒因为密封不严而在下雨天进水或过分的潮湿等，这种情况极易导致直流线路的绝缘降低，而发生直接接地故障。
1.2 蓄電池壳体故障问题。①变电站蓄电池故障现象：蓄电池壳体变形或超温。②故障原因：充电电流过大、充电电压过高、内部有短路或局部放电、温升超标等原因造成蓄电池故障。当蓄电池发生以上故障时，应采取减小充电电流、降低充电电压、改善蓄电池室通风、降低蓄电池室环境温度等有效措施。
1.3 高频开关电源故障问题。①电源模块的异常及故障。直流模块因为长期的重负荷运行乃至过载而导致损坏。由于某些原因，使得单个直流电源无法满足某些变电站的总功率要求，直流电源模块的并联不可避免，在这种情况下，有些电源模块可能承担更多的电流，甚至在一些极端的情况之下，出现过载现象。②充电模块的异常及故障。充电模块为蓄电池充电乃至直流负载供给正常的工作电源。并充电模块还配置有监控模块，可以监视和控制它的运行状况。直流电源欠压时，充电模块显示屏无显示，模块处于失电状态，不利于对工作电源的正常供给。
1.4 直流回路绝缘不良问题。直流回路绝缘不良，导致直流系统所带的自动化装置等出现失电现象。根据直流系统的运行状况，这一故障出现的原因有很多。其主要的原因有：直流低压断路器的损坏，因为工作中的失误导致的直流低压断路器跳闸等。这些故障很少发生，但一旦发生，其造成的损失将会不可估量。所以，我们要对这类故障加倍重视，一经发现要及时处理。
1.5 交流对直流的干扰问题。变电站的直流系统很容易受到交流系统的影响，电压波动现象时有发生。严重时，甚至会对直流系统的安全和稳定产生巨大的影响。由于直流系统的抗干扰能力相对较差，为了进行故障分析，能够在故障发生时，及时有效的对故障进行准确定位和解决，应该在故障录波器中添加上对直流的录播功能，以此来将直流电源的异常情况和短时干扰情况的详细信息记录下来，当直流系统出现问题时，可以通过故障录波器来很容易找出直流系统的问题所在。这样既为变电站的直流系统的维修节约了时间，也可以将故障问题进行分类，能够更有效的对直流系统的干扰等问题进行研究和改善。
2、220kV变电站直流系统的优化对策
2.1完善高频开关电源的设置。当高频电源模块应用在直流系统当中时，通常情况下是以N+1并联冗余的方式进行设置。基于正常状况，N+1模块能够实现同时供电，自动均流，若当中一个模块出现故障时，总负荷可由其他模块均分，而且出现故障的高频开关整流模块能够带电插拔更换。这样不但让故障更换不受时间限制，而且还使运行的可靠性大大提升。总之，使用高频电源模块能够使接线得到有效简化，并起到节约屏位，减少投资的优化效果。
2.2 合理选择直流系统工作电压。①基于变电站，从动力负荷层面分析，它们的功率通常较大，且供电距离比较长，如果使用110V电压，电缆截面较大，且需增加投资。无论是在技术层面考虑，还是在经济层面考虑，选择220v电压均为更加优化。②基于同样操作功率的情况下，220V控制电缆中的电流与110V控制电缆中的电流相比较要小二分之一，并且使电缆中的电压降及投资成本降低。因此，使用220V的直流系统工作电压更为适合。因为它既能够使电缆投资减小，又能够对有色金属起到节约作用。
2.3 优化充电装置的配置。对于220kV变电站，选择智能型高频开关充电装置更为适合，并且能够起到优化作用。因此，智能型高频开关充电装置具有体积小、性能优越以及技术先进等优势，并且符合直流装置输出电压纹波系统≤1%的高标准要求。
2.4 科学选择直流母线接线。从220kV变电站的可靠性与经济学需求为出发点，选择单母线分段接线馈线为最佳，与双母线接线相比较起来，具有简单清晰的特点，并且方便在直流屏中布置接线。当一段母线发生故障的情况下，分段断路器能够在继电保护的充分配合下自动跳闸，将故障切除，进而让非故障母线进行正常供电，并便于查寻出直流系统接地。另外，无论是从投资成本的节约方面考虑，还是从便于检查修护方面考虑，对于220kV变电站而言，便可采用单母线分段接线。
2.5 强化蓄电池的布置。若容积>200Ah，便适合设置专用的蓄电池室。在布置上，可布置至0m层。对于胶体式的阀控式密封铅酸蓄电池，适合立式安装。蓄电池安装适合使用钢架组合结构，并进行多层式迭放。这样，能够使蓄电池方便安装、维护以及更换。在变电站蓄电池组容积<200Ah的电池可以安装至主控室，或者直流电源室，利用该方法进行布置，不但能够节约投资成本与运行费用，而且还能够使直流系统供电网络和直流负荷之间的电气距离得到优化，进一步使直流系统整体网络的优化运行得到提高。
2.6 注重蓄电池组的选择。①阀控式的密封铅酸蓄电池体积小、结构紧凑以及污染低，并基于使用过程，如果不出现特殊状况，无需补充电解液。因此，在现状下使用较为广泛。但是，对于阀控式的密封铅酸蓄电池，在使用过程中需重视管理及维护，另外还需要具备良好的运行环境。②使用较为传统的防酸式蓄电池系统，应把蓄电池安装在特定的蓄电池室里，并在设计过程中，需对蓄电池架的设计与安装进行有效处理，以此起到防尘、控制温度及湿度的良性作用，进一步使传统蓄电池的使用效果及运行能够得到有效提高。另外，在线路配置与电缆敷设过程中，需采取更具优化性的方案，既要使整个直流系统的稳定性及安全性得到保障，又要使成本得到有效降低。
3、结束语
直流系统的可靠与否，将直接影响信号装置、继电保护及自动装置、断路器能否正确动作，对变电站的安全运行起着至关重要的作用。在实际工作中，变电运维人员应认真分析220kV变电站直流系统常见故障问题，深入研究直流系统的优化方案，采取切实可行的优化对策，进一步改进和完善直流系统，确保变电站的安全稳定运行。
参考文献
[1] 赖斌通.变电站直流系统配置问题研究[J].科技致富向导，2011
[2] 张永生.变电站直流系统接地故障分析[J].电力安全技术，2012
作者简介
徐海军，男，蒙古族，大学本科，1976年出生，技师，现从事220KV变电站运维工作。