一种变电站蓄电池组可靠接入直流母线检测方法的推广与应用

林兆红

（广东电网有限责任公司湛江供电局，广东 湛江 524002）

变电站的直流系统应用于发电厂、各类变电站，直流系统主要由蓄电池组、充电装置、直流馈线屏、直流电源监测装置等部分组成。直流系统在变电站中为控制、信号、继电保护、自动装置及事故照明等提供可靠的直流电源。它还为操作提供可靠的操作电源。直流系统的正常运行与否，关系到继电保护及断路器能否正确动作，会影响变电站乃至整个电网的安全运行。

蓄电池组是一种独立可靠的电源，它不受交流电源影响，在发电厂或变电站内发生任何事故时，甚至在全厂、全站交流电源都停电的情况下，仍能保证直流系统中的用电设备可靠而连续地工作，且电压平稳；同时还可以作为全厂、全站的事故照明电源，是保证供电电源不中断的最后屏障。加强对蓄电池的管理，如何保证蓄电池组可靠连接于站用直流系统，具有重要的意义。

1 变电站蓄电池组脱离直流母线危害案例分析

近年来，发生过多起因为变电站蓄电池故障而造成变电站全站停电、设备烧毁等事故案例。

2016 年 6 月 18 日凌晨，如图 1 所示，某 330 kV南郊站相邻的110 kV 韦曲站35 kV 线路故障，电缆沟爆炸，110 kV韦曲站#4、#5主变相继起火；约2 min 后，330 kV 南郊站 6 回 330 kV 线路相继跳闸，#3主变起火。故障造成330 kV南郊站及110 kV韦曲站等8 座110 kV 变电站全站失压。本案例中造成事故扩大主要原因是直流电源系统失压。本次直流母线失压分析：35 kV 线路Ⅲ电缆中间头爆炸，造成330 kV南郊站#1、#2、#0站用变压器低压侧开关低压脱扣，导致站用交流电源失压；直流系统改造后两组蓄电池至母线进线开关均未投入，充电机交流失压后造成直流母线失压，导致事故范围扩大。

变电站直流系统也常常出现蓄电池输出转换开关把手脱扣，外观看似已经切换到位，实际主回路没有切换到位造成蓄电池脱离直流母线而引起失压事故。

2 检测蓄电池组连接直流母线常用方法分析

根据Q/CSG 1203003-2013《中国南方电网公司变电站直流电源系统技术规范》5.2.6规定“在进行切换操作时，蓄电池组不得脱离直流母线，在切换过程中允许两组蓄电池短时并列运行。”因此，在现场运行维护管理中如何保证变电站蓄电池组可靠连接直流电源系统很关键。

在以往，巡视人员只是通过查看直流系统表计或者观察集中监控显示判断蓄电池是否接入直流母线，蓄电池电流表有数值可认为有电流通过蓄电池组，就理解蓄电池组已接入直流母线。蓄电池组电流浮充状态电流很小，巡视维护时可以通过改变蓄电池浮充状态观察蓄电池组电压电流，是否跟随充电机电压变化判断其是否可靠连接直流母线，但表计精度会影响巡视人判断。还可以通过查看蓄电池输出开关状态显示判断，但是蓄电池输出转换开关分合是经过附加行程开关信号状态判断，行程开关故障将会造成误判主开关真实位置。这些方法均需要直流电源系统采集表计才能正确反应真实的数据状态，运行维护人员有一定熟练技能分析判断，存在局限误判。

如何更加可靠有效地检测蓄电池组连接直流母线状态这个问题亟待解决。

3 一种蓄电池组可靠连接直流母线检测方法应用分析

直流系统的接地方式，变电站内的直流系统为不接地系统，直流系统的两极对地本应没有电压，大地也没有直流电位。但是，由于绝缘监测装置的电压表及信号继电器的一端是接地的，就使得直流系统通过该仪表及信号继电器与大地连接。实际上，变电站的直流系统是经高阻接地的接地系统。直流母线检测原理：平衡电桥法，在绝缘监测仪主机内部设置2 个阻值相同的对地分压电阻R1、R2，由于图2中R1=R2，通过它们测得母线对地电压V1、V2。因此在正常工况下，对地的直流电位等于直流系统电压的1/2。平衡电桥检测原理，如图2所示。

图2 平衡电桥检测原理图

当Rx=Ry=∞时，系统无接地。此时，V1=V2=110 V。

即直流母线投入平衡桥电阻时，母线正负极对地电压平衡，对地的直流电位等于直流系统电压的1/2。当退出母线平衡桥电阻时，直流系统为不接地系统，直流系统的两极对地没有电压，此时测量两极分别对地电压是漂移不稳定的电压值。

检测示意图如图3 所示，在直流系统正常投入平衡桥电阻的情况下，蓄电池组可靠连接直流母线，此时采用万用表直流电压挡测量蓄电池组正负极下端（下端测量可以避免由于熔断器断开造成的误判）对地电压，由于平衡桥电阻作用就为系统电压的1/2。如果蓄电池组脱离了直流母线，即蓄电池组正负极对地电压没有平衡桥电阻作用就会产生漂移不稳定的电压值。这样就可以通过检测蓄电池组正负极对地电压是否稳定于系统电压值1/2来判断蓄电池组是否可靠接入直流母线。

图3 平衡电桥检测示意图

本方法可能存在的影响因素，如果直流系统出现单极接地，正负极对地电压是不相等的，但相对稳定可测量，当然出现直流母线接地情况时要先解决接地故障问题再判断蓄电池是否可靠接入直流母线。

4 结束语

文章就蓄电池组脱离母线的危害深入分析其可靠接入直流母线的重要性，并对一些常规检测方法进行分析比较，提出了利用平衡电桥工作原理检测判断蓄电池组可靠接入直流母线的有效且直观方法。如图4 所示，这一有效检测方法被写入广东电网有限公司湛江供电局管辖下的109 座变电站的操作票项目中，即在蓄电池由停用转运行最后步骤写上“检测蓄电池组进线熔断器下端正负极对地电压正常”。以此判断蓄电池组可靠接入直流母线的依据。为确保电力系统安全稳定运行做出贡献。

图4 操作票示意图