水電站直流系統(tǒng)的運行與維護方法研究

王　原

（新疆伊犁河流域開發(fā)建設(shè)管理局）

水電站直流系統(tǒng)的運行與維護方法研究

王原

（新疆伊犁河流域開發(fā)建設(shè)管理局）

近年來，在社會經(jīng)濟不斷進步的背景下，我國加快了水電站建設(shè)，提高了電能可靠性，并實現(xiàn)了環(huán)境及生態(tài)保護，對于實現(xiàn)長期可持續(xù)發(fā)展起到了促進作用。在這種情況下，提升水電站運行可靠性具有重要意義。本文以水電站為例，對其直流系統(tǒng)的運行與維護方法展開了研究。

水電站；直流系統(tǒng)；運行；維護；方法

0　引言

水電站運行過程中，需要對電能進行一定程度的應(yīng)用，才能夠保證信號得以高效接收和發(fā)送，發(fā)生事故時照明系統(tǒng)正常運行等，而這一功能需要依靠水電站中的直流系統(tǒng)來完成，在這種情況下，積極加強水電站直流系統(tǒng)的運行與維護方法研究具有重要意義。本文從某水電站直流系統(tǒng)的構(gòu)成與運行概述入手，對直流系統(tǒng)接地過程中的缺陷展開了探討，并有針對性地提出了解決意見。希望對我國水電站建設(shè)起到促進作用。

1　直流系統(tǒng)的構(gòu)成與運行

該水電站在構(gòu)建直流系統(tǒng)的過程中，擁有蓄電池兩組和直流電源屏五面。在電站中控室當(dāng)中是布置直流電源屏的地點。在這些直流電源屏當(dāng)中，擁有兩面整流充電屏，其具有較強的高頻性，還包含一面直流電源進線屏和兩面直流饋線屏；而在蓄電池室當(dāng)中是布置兩組蓄電池的主要地點，每組有103個蓄電池組成，共擁有300Ah和220V的容量。同時，該蓄電池為鉛酸蓄電池，在應(yīng)用過程中擁有免維護性和較強的密封性。

直流系統(tǒng)在本水電站中擁有兩段母線，不同母線能夠?qū)Σ煌男铍姵剡M行連接，同時，還存在一直流電源，其經(jīng)過了高頻整流，為400V母線。在該系統(tǒng)正常運行過程中，不同母線的運行是分段的，斷開位置是母聯(lián)開關(guān)的主要位置，直流負荷的供電需要在不同母線的充電機下得以實現(xiàn)，同時可以將浮充電現(xiàn)象作用于不同位置的蓄電池組［1］。在日常運行過程中，如果交流失電現(xiàn)象產(chǎn)生于一側(cè)蓄電池組當(dāng)中，或者該側(cè)充電機停止運行以后，需要合上母聯(lián)開關(guān)，而全水電站的供電需要由另一側(cè)充電機來完成，同時繼續(xù)將浮充電作用于兩端的蓄電池當(dāng)中。

在檢測及監(jiān)控直流系統(tǒng)運行狀況的過程中，本水電站應(yīng)用了JKQ—3000B集中監(jiān)控器，主要監(jiān)控方式為分散式，促使實時監(jiān)控在蓄電池組、充電機及絕緣中得以實現(xiàn)，與此同時還可以成為重要的電站媒介實現(xiàn)信息的傳遞，促使相關(guān)工作人員能夠遠程進行直流系統(tǒng)的監(jiān)督和測控。

開關(guān)電源模塊在充電機當(dāng)中具有智能高頻的特點，并能夠?qū)崿F(xiàn)380V、50Hz的交流輸入和220V、10A的標(biāo)稱輸出，至少留一個充電機并聯(lián)作用于不同直流母線當(dāng)中。其運行過程中的主要原理為：在濾波和三相整流的作用下，將三相交流轉(zhuǎn)變成直流，在全橋交換電路作用的基礎(chǔ)上，實現(xiàn)了從直流向高頻交流的轉(zhuǎn)換，主變壓器在應(yīng)用過程中可以對高頻交流進行隔離，保證直流輸出過程中更加具有穩(wěn)定性［2］。

2　直流系統(tǒng)接地過程中的缺陷

直流系統(tǒng)在該水電站中具有較廣的分布范圍，同時大部分裸露在外部，這樣一來，在日常運行過程中，很容易受灰塵及空氣中水分的影響而產(chǎn)生腐蝕現(xiàn)象，因此擁有較大的接地故障發(fā)生頻率。通常情況下，接地現(xiàn)象產(chǎn)生于直流系統(tǒng)當(dāng)中，不會造成相對嚴重的后果，但是如果工作人員沒有及時發(fā)現(xiàn)，促使水電站在直流系統(tǒng)長期接地的狀況下持續(xù)運行就會導(dǎo)致嚴重的安全隱患。這是因為接地現(xiàn)象發(fā)生過程中，接地短路會產(chǎn)生于兩點接地當(dāng)中，導(dǎo)致誤動或拒動現(xiàn)象產(chǎn)生于信號傳遞、繼電保護等當(dāng)中，嚴重者還容易導(dǎo)致保險在直流中熔斷，導(dǎo)致電源無法順利提供給回路控制和自動裝置。如果同極兩點接地產(chǎn)生于保護回路中，將導(dǎo)致短接現(xiàn)象產(chǎn)生于部分繼電器內(nèi)部，造成跳閘無法實現(xiàn)，并造成越級跳閘現(xiàn)象的產(chǎn)生，從而導(dǎo)致水電站整個電網(wǎng)的安全運行受到嚴重的威脅。在這種情況下，必須及時有效解決直流系統(tǒng)中發(fā)生的接地故障，從而有效預(yù)防兩點節(jié)點現(xiàn)象的產(chǎn)生。

該水電站日常運行過程中，如果直流系統(tǒng)接地故障相關(guān)信號產(chǎn)生云控制室上位機中，那么相關(guān)人員必須對絕緣檢測儀在直流系統(tǒng)中的工作狀態(tài)進行及時檢驗，并對發(fā)生接地故障的位置進行快速判定，并將相關(guān)回路號進行讀出；并且，對接地故障的性質(zhì)進行及時判斷，包括永久性接地和瞬間接地兩種；在對接地位置進行判斷的過程中，應(yīng)綜合考慮當(dāng)時的天氣狀況、設(shè)備運行情況及方式等。

針對永久性接地這一故障來講，必須對其負荷進行準確判斷，值得注意的是，直流空氣開關(guān)存在于回來直流中，應(yīng)及時對其進行拉開處理，如果接地現(xiàn)象消失，而將其合上的過程中又產(chǎn)生了接地現(xiàn)象，那么說明該回路是產(chǎn)生故障的位置，從而可以進一步采取措施對支路負荷在該回路中的體現(xiàn)進行檢查，并及時對其進行消除。而部分回路在應(yīng)用過程中是無法進行短時間內(nèi)斷電的，這種情況下，必須解列設(shè)備，并加強安全設(shè)施的應(yīng)用，實現(xiàn)深入排查。通常情況下，工作人員需要對萬用表進行充分的利用來將直流接地故障進行排查。假如現(xiàn)階段系統(tǒng)運行過程中，正極接地產(chǎn)生于直流當(dāng)中，在萬用表的基礎(chǔ)上，會產(chǎn)生110V的正極對地電壓，同時逐路解開回路中包含的全部支路負荷，并對電壓變化在正極中的體現(xiàn)進行監(jiān)視，如果某一支路負荷能夠順利解開，那么一定的變化將產(chǎn)生于電壓值當(dāng)中，說明接地故障產(chǎn)生于該支路負荷回路當(dāng)中。這種情況下，如果對正極、對低電壓進行忽視，那么直流接地過程中將由負接地取代正接地，即使這種現(xiàn)象產(chǎn)生，也應(yīng)當(dāng)牢固掌握支路負荷。

3　直流系統(tǒng)改進措施

直流空氣開關(guān)的負荷開關(guān)存在于內(nèi)滯留饋線柜當(dāng)中，而直流空氣開關(guān)在應(yīng)用過程中擁有自動脫扣的功能，現(xiàn)階段要想對直流系統(tǒng)進行改進應(yīng)將后者進行拋棄，才能夠提升該水電站運行過程中電網(wǎng)運行的可靠性。同時，還應(yīng)整體更換原有直流系統(tǒng)當(dāng)中存在的饋線柜。此時6個負荷開關(guān)存在于兩面的饋線柜當(dāng)中，那么應(yīng)應(yīng)用直流空氣開關(guān)，其具有自動脫扣功能；必須保證每一個饋線柜都包含一個計算機絕緣檢測儀；TA—3000A為電流變送器型號，被應(yīng)用于96個支路絕緣監(jiān)測當(dāng)中；該變送器運行過程中，可以在TA的作用下對計算機絕緣檢測儀的信息傳遞狀況進行檢測。同時，該水電站在長期發(fā)展過程中，還在逐漸升級該集中監(jiān)控器和充電整流模塊，現(xiàn)階段開關(guān)電源模塊具有較強的智能和高頻性。

由于本水電站運行過程中，已經(jīng)持續(xù)使用蓄電池高達13年，因此必須及時對其功能進行檢查，結(jié)果顯示其功能良好，因此在接下來的工作中應(yīng)積極提升其運行管理質(zhì)量：

首先，集控器在運行過程中，對蓄電池的運行方式進行了明確的規(guī)定，日常進行運行管理的過程中，必須保證這一規(guī)定得以實施，并保證浮充電狀態(tài)是蓄電池工作中的主要狀態(tài)。在長時間浮充電的狀況下，基本上3個月左右蓄電池將達到整定值，此時應(yīng)使用均充電代替原有的浮充電；如果10min持續(xù)充電現(xiàn)象產(chǎn)生于電站交流電源當(dāng)中，必須促使均充電在蓄電池中產(chǎn)生。同時，這一方法還適用于蓄電池放電后，剩余電量不大于80%的狀態(tài)。

針對逐個蓄電池來講，其電壓的測量工作應(yīng)當(dāng)每月進行一次，工作人員同時還應(yīng)當(dāng)定期對蓄電池室進行清掃，保證蓄電池表面不受灰塵的污染，同時保持室內(nèi)的干燥性，在實現(xiàn)這一目標(biāo)的過程中，工作人員應(yīng)保證室內(nèi)擁有最高25℃的溫度，而最低溫度應(yīng)保持在22℃。

4　結(jié)束語

綜上所述，在水電站正常運行過程中，直流系統(tǒng)的功能不容忽視，它是保證水電站穩(wěn)健運行的關(guān)鍵，能夠?qū)崿F(xiàn)對水電站的二次控制。現(xiàn)階段積極加強水電站直流系統(tǒng)的運行與維護方法研究能夠促使其供電可靠性提升。而這一過程中，相關(guān)措施的應(yīng)用應(yīng)根據(jù)不同水電站的具體情況而定，只有有針對性采取維護方法，才能夠提升其穩(wěn)定性，從整體的角度來看，也有利于促使水電站管理及維護能力的提升。

［1］程雄. 響應(yīng)調(diào)峰需求的水電系統(tǒng)優(yōu)化調(diào)度方法研究及應(yīng)用［D］.大連：大連理工大學(xué)，2015.

［2］秦歡，張雯政. 寶珠寺水電站直流系統(tǒng)運行維護與故障處理［J］. 四川水力發(fā)電，2015（6）：175-179.

（2016-03-04）