變電站中直流系統(tǒng)存在的環(huán)網(wǎng)問題及解決方法

摘 要：近年來，隨著電網(wǎng)的不斷發(fā)展，直流電源作為電力系統(tǒng)重要組成部分在繼電保護(hù)及電網(wǎng)安全控制及管理中具重要作用，目前，由于多因素影響，各變電站二次設(shè)備直流系統(tǒng)內(nèi)所存在的問題日漸凸顯。故，文章主要以變電站直流系統(tǒng)為研究主體，探究系統(tǒng)所存在的環(huán)網(wǎng)問題并提出相對(duì)應(yīng)的解決措施，不斷促進(jìn)電網(wǎng)長(zhǎng)期安全運(yùn)行。

關(guān)鍵詞：變電站；直流系統(tǒng)；環(huán)網(wǎng)問題；措施

電能在我國(guó)國(guó)民生產(chǎn)及生活中具有重要應(yīng)用意義，對(duì)我國(guó)社會(huì)發(fā)展及經(jīng)濟(jì)增長(zhǎng)具重要推動(dòng)作用，目前隨著我國(guó)現(xiàn)代經(jīng)濟(jì)的不斷發(fā)展，社會(huì)電力需求量不斷增長(zhǎng)，電力系統(tǒng)也在電力需求不斷增長(zhǎng)基礎(chǔ)上得到長(zhǎng)足發(fā)展。變電站直流系統(tǒng)在整體供電線路中獨(dú)立運(yùn)行，可保障變電站信號(hào)控制及事故照明等操作電源供應(yīng)，但于此同時(shí)因各因素影響其直流系統(tǒng)也易產(chǎn)生故障，影響電網(wǎng)安全運(yùn)行。

1 變電站直流系統(tǒng)環(huán)網(wǎng)問題危害及原因

直流電源是電力系統(tǒng)重要組成部分，是繼電保護(hù)控制核心，現(xiàn)階段，隨著電網(wǎng)的不斷發(fā)展，變電站設(shè)備直流系統(tǒng)問題日漸突出。目前，所有繼電保護(hù)裝置其工作電源均采用直流電源，對(duì)于變電站而言，若變電站直流某一點(diǎn)出現(xiàn)故障，則會(huì)威脅變電站保護(hù)設(shè)備的整體應(yīng)用及運(yùn)行安全[1]。目前，隨著直流系統(tǒng)的不斷完善，其運(yùn)行方式現(xiàn)已由一段蓄電池改為兩段獨(dú)立蓄電池獨(dú)立供電，此方法雖可在一定程度上有效避免部分直流系統(tǒng)安全事故產(chǎn)生，但經(jīng)實(shí)踐研究表明，此類運(yùn)行方法多會(huì)因繼電保護(hù)二次回路接線錯(cuò)誤導(dǎo)致直流系統(tǒng)各類環(huán)網(wǎng)問題產(chǎn)生，影響變電站二次設(shè)備正常運(yùn)行，嚴(yán)重可導(dǎo)致重大電網(wǎng)事故產(chǎn)生，影響電網(wǎng)安全運(yùn)行。

1.1 環(huán)網(wǎng)問題危害

1.1.1 火災(zāi)

若兩套直流系統(tǒng)現(xiàn)環(huán)網(wǎng)故障則會(huì)導(dǎo)致兩套蓄電池并列運(yùn)行，在運(yùn)行過程中會(huì)產(chǎn)生強(qiáng)大電流，若電流流經(jīng)直徑較小的供電電纜時(shí)則會(huì)導(dǎo)致電纜長(zhǎng)期處于過載狀態(tài)致發(fā)熱等問題產(chǎn)生，嚴(yán)重則可致火災(zāi)，燒毀直流系統(tǒng)，造成嚴(yán)重后果。

1.1.2 蓄電池使用時(shí)間縮短

蓄電池在生產(chǎn)時(shí)多會(huì)受制造工藝的影響而致同一生產(chǎn)批次蓄電池在容量及放電率等數(shù)據(jù)上均存在不同之處，不同生產(chǎn)廠家蓄電池容量及放電率等數(shù)據(jù)差異更為明顯。在系統(tǒng)運(yùn)行中，若兩套蓄電池出現(xiàn)并行運(yùn)行情況時(shí)，因浮充電壓一致，則多會(huì)導(dǎo)致其中一組蓄電池現(xiàn)欠充電現(xiàn)象，而另一組則過充電，長(zhǎng)此以往，則會(huì)導(dǎo)致蓄電池?fù)p傷，使其應(yīng)用時(shí)間縮短[2]。

1.2 原因

首先電力系統(tǒng)改造升級(jí)時(shí)，電力負(fù)荷電源線被同時(shí)連接于兩套直流系統(tǒng)中從而出現(xiàn)寄生回路；其次電力操作人員在負(fù)荷操作時(shí)需將同一負(fù)荷兩段母線同時(shí)合上后斷開另一路開關(guān)，實(shí)現(xiàn)一段母線向另一段母線的轉(zhuǎn)移，但在實(shí)際操作中操作人員多由于操作失誤致一路空氣開關(guān)未切斷而致兩套直流系統(tǒng)共極工作，終現(xiàn)環(huán)網(wǎng)問題；再次，因在現(xiàn)有的直流系統(tǒng)中增設(shè)新直流系統(tǒng)并將其負(fù)荷與現(xiàn)有系統(tǒng)電氣連接，導(dǎo)致直流系統(tǒng)環(huán)網(wǎng)故障[3]；最后，一根電纜中存在兩套直流系統(tǒng)，而該系統(tǒng)在供電時(shí)可能發(fā)生回路，若電纜間的絕緣材料現(xiàn)問題則會(huì)導(dǎo)致兩套直流系統(tǒng)發(fā)生連接，導(dǎo)致環(huán)網(wǎng)故障。

2 變電站直流系統(tǒng)環(huán)網(wǎng)問題及解決措施

2.1 第一類環(huán)網(wǎng)問題與解決措施

2.1.1 環(huán)網(wǎng)問題

兩段直流系統(tǒng)運(yùn)行時(shí)，共正極、共負(fù)極或正負(fù)極連接是最常見的直流系統(tǒng)環(huán)網(wǎng)問題，一般情況下，產(chǎn)生此問題的原因主要由于二次回路中現(xiàn)路段器跳合閘回路及電壓切換回路等寄生回路；若直流正、負(fù)極任一端接地均可導(dǎo)致繼電保護(hù)誤動(dòng)或拒絕啟動(dòng)。故若兩段直流母線于蓄電池出口電壓均不等情況下并列共極運(yùn)行則會(huì)導(dǎo)致其內(nèi)部換流情況產(chǎn)生，導(dǎo)致蓄電池壽命縮減，若兩段直流母線正負(fù)極共用則若一段母線現(xiàn)設(shè)備故障時(shí)其另一段母線也會(huì)發(fā)生故障[4]；若兩段直流母線均有獨(dú)立電源系統(tǒng)則兩段母線其各自正極或負(fù)極均會(huì)形成環(huán)網(wǎng)導(dǎo)致保護(hù)啟動(dòng)運(yùn)行中繼電器動(dòng)作不可靠。

2.1.2 解決措施

系統(tǒng)在正常運(yùn)行期間，可模擬其中一段直流高阻接地現(xiàn)象，利用便攜式定位裝置判斷直流系統(tǒng)接地故障，查找其內(nèi)部共極運(yùn)行問題，在此方法操作中，需斷開直流間所有聯(lián)絡(luò)開關(guān)，在保證靈敏度的基礎(chǔ)上避免使用過小電阻，以免出現(xiàn)保護(hù)拒動(dòng)；保持信號(hào)發(fā)生器與直流支路電源端連接，若絕緣監(jiān)察裝置及便攜式直流接地測(cè)試儀間現(xiàn)互相干擾現(xiàn)象則可將絕緣監(jiān)察裝置暫時(shí)關(guān)閉。

2.2 第二類環(huán)網(wǎng)問題與解決措施

2.2.1 環(huán)網(wǎng)問題

在實(shí)際操作中，除上述第一類常見的環(huán)網(wǎng)問題外，通常還存在I段直流正極及II段直流負(fù)極或I段直流負(fù)極及II段直流正極通過電阻、線圈等連接環(huán)網(wǎng)問題。此類情況出現(xiàn)的原因多由兩類因素導(dǎo)致。

其一，變電站裝配中多有兩套220V直流電源系統(tǒng)，在系統(tǒng)正常運(yùn)行情況下，兩套系統(tǒng)內(nèi)直流電源及負(fù)荷間均無任何電氣聯(lián)系，而若不慎將一組直流系統(tǒng)正極與另一組負(fù)極短接，則兩組直流系統(tǒng)電壓以及短接前相同，I段正極對(duì)大地電位為+220V，II段負(fù)極則為-220V，其對(duì)地電位均為0。具體如圖1所示：

圖1 第二類直流環(huán)網(wǎng)示意圖

根據(jù)圖1所示，若I段直流正極與II段直流負(fù)極混合，其二者均可發(fā)直流接地信號(hào)，若B、C點(diǎn)間電阻為0，則為直接連接，結(jié)合疊加法原理可知，B、C點(diǎn)對(duì)地電位為0，則I段直流正極與II段直流負(fù)極均發(fā)生直流接地異常情況，導(dǎo)致B、C點(diǎn)經(jīng)不定電阻連接，產(chǎn)生此問題的原因主要包含[5]；某間隔保護(hù)中線圈或信號(hào)指示燈正負(fù)極取自兩段直流電源，若初始直流系統(tǒng)用一組蓄電池供電，線圈在不同直流小母線基礎(chǔ)上也可實(shí)現(xiàn)正常勵(lì)磁，但若直流系統(tǒng)改造為兩組蓄電池后則無法正常勵(lì)磁或指示燈無法正常操作。

其二，若兩組蓄電池供電變電站其某間隔在二次回路改動(dòng)時(shí)若現(xiàn)保護(hù)中線圈或指示燈正負(fù)極分別取自兩組直流電源時(shí)也可出現(xiàn)此情況。

2.2.2 解決措施

電壓過低則會(huì)導(dǎo)致線圈失去磁力或指示燈亮度降低，故若出現(xiàn)此上問題時(shí)則可對(duì)線圈勵(lì)磁予以檢查并檢查指示燈是否亮燈，尋找問題起因，若兩段直流現(xiàn)直接連接則可應(yīng)用便攜式直流接地測(cè)試儀進(jìn)行檢測(cè)，排除故障。

3 結(jié)束語(yǔ)

綜上所述，直流環(huán)網(wǎng)問題是變電站運(yùn)行常見故障問題，對(duì)電力系統(tǒng)運(yùn)行安全性及穩(wěn)定性均會(huì)造成極大影響。變電站中直流系統(tǒng)所產(chǎn)生的原因具多種多樣性，故各管理人員在系統(tǒng)實(shí)際操作中需加強(qiáng)管理，重視問題所造成的嚴(yán)重后果，及時(shí)發(fā)現(xiàn)并予以解決，避免重大安全事故產(chǎn)生，保證變電站電力系統(tǒng)的高效運(yùn)行。

參考文獻(xiàn)

[1]梁淑梅.變電站直流系統(tǒng)接地故障及環(huán)網(wǎng)危害分析處理[J].技術(shù)與市場(chǎng)，2013，20（12）：90-91.

[2]包連方.淺談變電站直流系統(tǒng)運(yùn)行中存在的問題及維護(hù)對(duì)策[J].科技與企業(yè)，2014，12：362.

[3]潘祖鴻，朱海松，趙良濤.變電站直流系統(tǒng)環(huán)網(wǎng)問題分析與對(duì)策探究[J].山東工業(yè)技術(shù)，2014，17：125.

[4]黃勇.變電站中直流系統(tǒng)存在的環(huán)網(wǎng)問題及解決方法[J].中國(guó)新技術(shù)新產(chǎn)品，2016，11：75.

[5]張明達(dá).變電站直流系統(tǒng)接地故障及環(huán)網(wǎng)危害分析處理研究[J].山東工業(yè)技術(shù)，2015，1：252.