分析变电站直流母线电压异常原因及处理步骤

田莉莉,董学芹,刘 佳（国网山东省电力公司东平县供电公司，山东泰安，271500）



分析变电站直流母线电压异常原因及处理步骤

田莉莉,董学芹,刘 佳
（国网山东省电力公司东平县供电公司，山东泰安，271500）

摘要：直流系统作为变电站最基本的系统控制以及保护部分，为各种装置（如测控、自动装置）提供工作电源。确保直流系统的正常运作是至关重要的问题。由于计算机网络和通信技术的更新换代，变电站直流系统也对于自动化及系统本身的稳定和可靠运行提出要求。

关键词：直流系统；直流故障；变电站

0　前言

由于直流电源系统的配置选择不恰当引起的设备损坏、故障及人员伤亡等事故的发生，给企业造成重大的经济损失。在电力系统中，可靠的直流电源可以保障控制信号、自动装置、继电保护等运行。因此提前做好隐患排查工作，保障现场一、二次设备的正常运行，是保障变电所安全运行的重要因素之一。本文主要对公司某35kV变电站直流母线电压异常的原因进行分析，并提出相对应的处理步骤。

1　直流系统的结构

1.1直流系统

整流器又称整流电源，是将交流电变换成为直流电设备。通过控制晶匣管触发角的大小，就是控制触发脉冲起始相位来控制整流电路输出电压大小的整流电源称为相控型整流电源。输入变压器、三相整流桥、输出滤波电路、整流器控制单元和报警单元等为此种电源的三相全控桥式整流电路的组成部分。

1.2直流系统的母线电压选择

220V和110V为变电站直流系统的两个电压等级，如今摒弃了90年代断路器采用的电磁型操作机构，在断路器技术的快速发展下，液压或弹簧机构已经被该操作机构大量使用。该技术优化了之前合闸电流比较大的问题，减小至2.5A~5A以内，即在直流电压为110V时(出于接线方便的原因，电缆截面需大于6 m，在电缆长度大于250m情况下)，在5A以内；直流电压在220V时（出于接线方便的原因，电缆截面积低于4m,接线控制电缆的长度限制在500m内），为2.5A以内，因此降低了控制电缆的要求。

1.3直流系统接线情况

变电站直流系统的接线方式主要分为两类，第一种直流I段：110V的级别中，单母线分段和单母线接线（单母线的接线方式配置1组蓄电池和1套充电装置）。第二种直流II段：220V的级别中，采用两段母线接线，母线段分别为蓄电池和充电装置（单母线的接线方式配置2组蓄电池和2套充电装置）。一般情况下直流I段和直流II段母线不得并排并列运行。

2　常见的几种直流母线电压异常原因分析

2.1直流系统接地

若直流系统发生一点接地，不会产生短路电流，可继续运行。但是当发生另一点接地时，就有可能引起信号装置、继电保护及自动装置、断路器的误动作或拒绝动作，有可能造成直流电源短路，引起熔断器熔断，或快分电源开关断开，使设备失去操作电源，引发电力系统严重故障乃至事故。所以在发生一点直流接地时必须及时查找接地点并尽快消除接地故障。

（1）气候方面：如雨水天气直流接地情况会频繁发生，原因为雷雨季节，室外端子箱或机构箱内潮湿积水导致直流二次回路中的正电源或负电源对地绝缘电阻下降，严重者可能到零，从而形成接地。（2）人为方面：施工操作的失误或疏忽（错误碰触带电直流小母线、直流端子排接短等）（3）设备方面：设备的制造工艺不好引发的接触不良或直流系统绝缘老化等。

2.2交流信号干扰

直流信号干扰主要分为三个方面，即直流系统电容电流干扰、交流串扰和直流串扰三方面。在设备需要交流供电和主流供电时，主流供电网和交流网络以及通信网络等设备相互交叉，此时直流信号干扰很容易发生。（1）交流串扰：交流回路与直流回路电缆在一起，但是绝缘层出现异常（老化或损坏）时会使直流和交流部分连接，从而交流串直流系统引发。另外也能使施工时，错误的接入（交流电源接入直流系统）。最后一种情况为直流电缆离接地网过近，使得引发交流串扰。（2）电容电流干扰：第一种为直流电缆分布电容的存在引发大量的电容电流串入直流系统，直接影响系统稳定。另一种为直流的滤波电容串入直流系统（因为电力系统中微机保护测控装置大量使用）（3）直流串扰：两段直流系统混接时其中一段直流接地引发两端接地的信号。

3　对应几种直流母线电压异常的处理步骤

3.1直流接地处理方法

工具：万用表、工具箱、直流接地检测装置

安全措施：由于此种故障的危险系数很高，工作人员在进行排查工作时应注意以下几点，测试前先核对回路，并有专门人员监护，避免用力拉扯缆线，不要误碰运行回路。其次，注意带电设备和人的安全距离，要设置专门人员监护，不要误碰带电间隔。最后，防止检测过程中人为直流接地。

检测步骤：（1）装置检测出正或负的接地情况（2）查看故障支路数（3）根据直流接地检测装置具体测量该支路接地情况。如果空开可以退出，即发生直流接地。（4）确认后再确认接地点，对接地点进行排查检修。

具体事例：雷雨天气可能会使雨水进入部分没有做好密封工作的零件中，如油位计因此当油位计内有水珠，雨停后，温度升高，雨水蒸发而上升并在直流电部位凝结最后发生接地的情况。采用措施油位计拆、干燥后再次封堵。

3.2直流串扰处理方法

与直流接地不同的是，该种原因有几种特点。首先绝缘告警被两组直流系统绝缘监察装置同时发出。其次接地点无法准确定位。另外直流系统正负电压下降不明显。最后只拉开直流串扰接点，则其中一组恢复正常，另一组仍显示故障；但是当只拉开接地故障点空开，曾绝缘告警消失。

4　注意事项

应重视日常的直流系统的运行和维护工作，防患于未然，定期检查。从而改善直接系统的运行条件和环境。特别是针对需要长期保持清洁和干燥的设备，例如直流屏柜、保护屏和自动化屏。另外变电站的地理位置比较偏远，会有动物活动可能会意外引发事故，工作人员应该多巡视，排查，以防出现重大事故和损失。直流接地的危害巨大，所以在定期检查的过程中应该各个直路回流仔细检查，特别是老化的设备。

参考文献

[1]朱韬析,何杰,郭卫明. 南方电网直流输电系统高压直流电压波动异常及处理[J]. 电力建设,2010,05.

[2]莫靖. 变电站直流系统存在问题研究及其对策[D].华南理工大学,2013.

Analysis on the reasons and treatment steps of DC bus voltage abnormity in Substation

Tian Lili,Dong Xueqin,Liu Jia
（Shandong power supply company, Dongping power supply company, Tai'an Shandong 271500, China）

Abstract：DC system as the most basic system control and protection of the substation,for a variety of devices(such as measurement and control,automatic device)to provide a working power supply.To ensure the normal operation of the DC system is an important issue.Due to the upgrading of computer network and communication technology,substation DC system is also required for automation and stability and reliable operation of the system itself.

Keywords：DC system;DC fault;substation