变电站直流系统常见故障处理方法

变电站直流系统及常见故障处理方法

直流系统是变电站的重要设备系统，它是保护装置、控制回路、信号回路及事故照明的电源。它的正常运行，直接关系到对变电站设备的控制和数据采集，以及通信等，可以说，直流系统一旦失效，整个变电站就处于失控状态，一旦发生事故，线路无法跳闸，故障无法切除，后果不堪设想。

1、直流系统的组成

一个典型的直流电源系统由交流输入、充电装置、馈电屏、蓄电池组、监控单元（含馈线状态监测单元）、绝缘监测（含接地选线）、硅降压回路（可选）、蓄电池电压巡检装置、电压电流测量表计等组成。

有些系统没有硅调压装置。

由上图也可以看出，常见的直流系统的接线方式是“两电两充”—两组蓄电池和两组充电机，分列运行。

2、直流系统的运行方式

直流系统先由变电站交流屏接入380V交流电，经过充电机（实质上是整流装置）

转为220V或者110V直流电接入直流母线，蓄电池组与充电机输出并列接入直流母线，这样一方面充电机可以经直流母线给直流负荷供电，另一方面也可以对蓄电池组进行浮充。

当交流电失压后，蓄电池提供直流母线电源。直流系统的重要性也体现在蓄电池的这个应急功能上。

蓄电池组由100多个蓄电池串联组成，目前，中大型变电站常用的蓄电池，主要有酸性的和碱性的两大类。常用的酸性蓄电池是铅蓄电池，而常用的碱性蓄电池是镉-镍蓄电池。

常用的铅蓄电池额定电压为2～2.5V/只，镉-镍蓄电池额定电压为1.25V/只。

3、直流系统的监控

直流系统上有绝缘监测仪、电池巡检仪、集中监控器。

绝缘监测仪可以监测直流母线、馈线的绝缘电阻，发现接地现象。

电池巡检仪可以对测量每个电池的电压。

集中监控器用来集中监测交流输入、直流输出、上传信息至变电站监控系统。

4、直流系统馈线配置原则

（1）、断路器操作电源与保护装置电源应分开且独立，第一路操作电源与第二路操作电源应分别取自不同段直流母线；对于双重化配置的两套保护装置，每一套保护的直流电源应相互独立，两套保护直流供电电源必须取自不同段直流母线。两套保护与断路器的两组跳闸线圈一一对应时，每套保护的直流电源和其对应的断路器跳闸回路的操作电源必须取自同一段直流母线。

（2）、保护通道设备电源（放置在通信机房设备除外）应与对应的保护装置电源共用一组直流电源，二者在保护屏上通过直流断路器分开供电。

（3）、两套远跳保护装置直流电源宜采用辐射供电方式，其直流供电电源应分别取自不同段直流母线。

（4）、对于由一套保护装置控制多组断路器，要求每一断路器的操作回路应相互独立，分别由专用的直流空气开关（直流熔断器）供电；保护装置的直流回路由专用的直流空气开关（直流熔断器）供电。保护装置的直流电源和其对应的断路器跳闸回路的操作电源必须取自同一段直流母线。

（5）、220kV断路器保护装置直流电源宜采用辐射供电方式，断路器保护装置直流电源宜取自不同段直流母线。

（6）、断路器控制回路直流供电电源应采用辐射供电方式，在直流馈线屏处分别经专用直流断路器供电。

（7）、控制电源与保护装置电源直流供电回路应分开。

5、直流接地故障

（1）接地故障种类

1）、电阻性接地：包括单点接地，多点接地，两极接地

单点接地

多点接地

两极接地

2）、有源接地：交直流串电接地

AC220交流接地，非接地母线最高电压约530V，可能击穿PCB板线路间绝缘

PT58V交流接地，PT端电压会下降，导致保护控制设备的母线电压计算结果误差较大

有些直流接地检测设备，会损坏

3）、多分支接地

（2）接地产生的原因

1）绝缘老化、破损：如电缆、绝缘座

2）机械振动：电缆距金属较近，机械振动磨损电缆绝缘

3）灰尘沉淀、潮湿：如接线端子、PCB板集有灰尘，在空气湿度较大的情4）况下，绝缘下降

5）生锈：如仪器仪表的金属外壳

6）漏水：如端子箱、压力表密封不好；

7）裸露：如备用电缆芯没有包好

（3）接地故障的危害

1）误动

2）拒动

3）损坏直流电源

两极都发生接地故障，可能使直流系统的母线发生短路，烧毁供电电源设备和供电网络。

（3）直流接地故障的检测

直流接地故障的检测一般通过微机绝缘监测装置来实现，对于直流馈线，目前较多的做的是采用直流法，即采用直流互感器，每个互感器中都有一个磁调制微伏放大电路，当有接地发生时，在直流互感器内感应出电压经放大送入主机采集处理，并作出判断。此种原理无需向直流母线注入任何类型的信号源，而且支路电容对选线精度没有任何影响，是一种比较先进的检测原理。

对于正或负母绝缘降低一般采用平衡电桥法和不平衡电桥法。

平衡电桥原理图

不平衡桥原理图

6、其它常见故障

（1）交流输入过欠压或无输出

1）确认交流输入是否正常；

2）检查交流输入是否正常及空气开关或交流接触器是否在正常运行位置；

3）检查交流采样板上采样变压器和压敏电阻是否损坏；

4）其它原因。

（2）母线过欠压

1）确认母线电压是否正常；

2）检查充电参数及告警参数设置是否正确；

3）检查降压装置（若有）控制开关是否在自动位置；

4）其它原因。

（3）接地告警

1）用高阻抗电压表（禁止用自动换挡的数值万用表）

测量负母对地电压是否正常，确认母线是否接地；

2）其它原因

（4）空气开关脱扣告警

1）首先检查空气开关是否有在和的位置而信号灯不亮，若有确认此开关是否脱扣；

2）其它原因。

（5）熔断器熔断告警

检查蓄电池组正负极熔断器是否熔断。

（6）模块告警