变电站直流系统接地故障危害及排查

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1、30上海电力2015年第3期变电站直流系统接地故障危害及排查欧善科，傅钢，何粢，陈敏，徐文丽(1．国网上海市电力公司检修公司，上海200063；2．上海电力学院，上海200090)摘要：直流系统的问题已成为变电站安全运行的主要问题之一。首先简述了变电站直流电源系统的主要构成，分析典型的变电站直流系统的单母线、双母线接线方式，以及直流馈线网络。进而重点阐述并解释直流系统接地故障产生的原因、存在的危害及如何排查故障。最后，针对目前变电站直流系统运行过程存在的主要问题及原因进行深入分析并提出应对措施，对变电站直流系统的现场维护提供有效指导。关键词：直流系统；接线方式

2、；接地故障；蓄电池中图分类号：TM86文献标志码：B负载提供电源。当交流失电或充电机故障时，由l变电站直流系统概述蓄电池组向负载持续提供电源。一旦直流系统出直流系统是变电站二次系统中最为重要的公现故障，导致变电站失电，所有通信、调度、控制、用设备之一。变电站的保护装置、控制电源和信保护、照明将停止工作，变电站将面临瘫痪，并面号电源，以及一次设备操作的操作电源，全部由直临发生重大事故，造成重大损失的风险。直流电流电源供电。当变电站发生直流系统接地、交流源是变电站的心脏，电池是电源的最后屏障。电源串入直流系统等异常情况时，极有可能引起高频开关电源整流模块是一个能量

3、转换器，继电保护、监控信号的不正常动作，甚至导致全站作为电源的功率器件_T作在开关状态，其特点是失电导致不可预料的电网事故。因此，直流系统频率高、功耗低、工作效率高、体积小、输入范围的问题已成为变电站安全运行的主要隐患之一。宽，通过闭环系统调节，使输出电压保持稳定。充电装置是直接影响蓄电池运行稳定性和使用寿命2变电站直流系统的总体结构的重要因素，要求充电装置具有较好的波纹系数、在变电站中，直流系统主要由蓄电池组、充电稳流精度和稳压精度。正常蓄电池为浮充状态，整流模块、监控单元、直流电源绝缘微机监测装充电装置输出电压略高于蓄电池端电压，蓄电池置、直流馈线(即保护

4、与控制)单元等部分组成，有很平的外特性，如果充电装置输出电压波纹系并由此形成一个完整的、庞大的直流电源系统。数高、电压不稳，将影响直流负荷的正常运行。它以蓄电池为储能元件，以充电机为能量变换器2．1变电站直流系统的构成件，通过馈线分配向不同的负载提供电源。变电蓄电池组。蓄电池组是电池中的一种，它的站直流系统结构如图1所示。工作原理就是把化学能转化为电能，蓄电池是变电站直流系统中不可缺少的部分。在变电站直流系统中，蓄电池在正常状态下处于浮充电状态下，直流系统负荷由交流经整流提供，只有当交流失电的情况下，蓄电池才负责系统直流的供应。高频开关电源整流模块。高频开关电

5、源整流模块具有稳压稳流精度高、体积小、重量轻、效率高、输出纹波及谐波失真小等优点，已逐步取代了传统的干扰较大、效率较低、体积庞大的可控硅整流充电装置，目前被广泛运用于各电压等级的变图1变电站直流系统结构图电站。交流电源通过充电机向蓄电池充电，同时向馈电保护／控制单元。变电站直流系统通过2015年第3期上海电力31各种型号直流熔断器或直流断路器(直流空气开220kV及以上变电站。关)来控制及保护直流系统的稳定运行。直流断路器的结构特点，可以快速切断直流电弧，分断指标高，限流作用明显，直流断路器的瞬时脱扣动作的安秒特性比熔断器的熔断特性、选择性和经济性都优越，可明

6、显简化保护，便于维护管理和提高直流电源系统的可靠性。微机绝缘监测装置。目前，新建变电站均使图3双套蓄电池双套充电方式用微机直流绝缘监测装置，除可监视母线电压与绝缘外，还可对各直流接地支路进行判断，直流系统的相关信息可通过串行接口传送至本地监控及后台监控计算机。蕊1f’f噼关监控单元。狭义的监控单元指直流系统监控装置，广义的监控单元包括监控集控中心(或监芋出烙丝囱池蓄电池控调度中心主站)、变电站监控后台、直流系统上的电源监控单元组成。监控调度中心可通过综合图4双套蓄电池三套充电方式自动化系统(或MODEM及电话网)，经变电站内2．3直流馈线网络方式直流电源系统的

7、监控单元对直流电源系统进行遥目前主网中，220kV及以上新建变电站直流测、遥信。系统接线均为双重化配置(采用2组电池，2段直2．2直流系统接线方式流母线)，220kV变电站接线形式多采用直流小对直流系统基本接线方式的要求是安全可母线环形供电方式，如图5所示。500kV变电站靠、接线简单、供电范围明确、操作方便。直流系接线形式多采用集中辐射型供电方式，如图6所统基本接线方式有单母线分段和双母线两种。示。2．2．1单母线分段接线方式单母线接线方式一般采用单蓄电池单充电装l段直流母线II段直流母线置方式，其特点是：接线简单、清晰，但可靠性与灵活性较差，一般应用在11

8、0kV及以下变电站中，如图2所示。控偎