无人值守变电站直流系统故障分析及解决措施

刘振兴

摘 要：直流系统是无人值守变电站的心脏，直流系统是全站继电保护、自动化系统、安全自动化装置、通讯设备、辅助装置正常工作的保障，直流系统的正常运行、技改优化、运行维护决定着无人值守变电站正常可靠运行。文章结合近几年来无人值守站直流系统在运行、维护的实际情况，对直流系统在运行维护中存在的问题进行探讨。

关键词：无人值守站；直流系统；故障分析；解决措施

1 无人值守变电站直流系统存在的故障分析

在变电站由有人值守与无人值守的运行模式转换过程中，直流系统重视程度不够，直流系统的技术改造升级不及时、不系统、不配套、技术改造中过度措施不够，产生许多问题，轻者对变电站失去监控重者主设备失去保护，引发严重的设备事故，有着惨痛的教训。

某110千伏变电站2011年9月2日11时30分（实行无人值守6个月后），10千伏某线路距变电站3.5公里处发生汽车撞杆，发生三相短路，10千伏某线路保护距动越级至1号主变，1号主变后备保护距动越级，越级至110千伏某线路对侧保护动作断路器跳闸切除故障，造成10千伏某线路变电站出线10千伏电缆烧坏、出线开关柜烧坏，1号主变烧坏报废，造成严重的设备事故。好在运行人员及时赶到，隔离故障设备，投入35千伏联络线，该站35千伏母线带电，恢复站用电，投入直流，恢复该站所辖35千伏变电站负荷，避免长时间大面积停电。

事故原因：

（1）汽车撞杆造成三相短路；（2）全站保护装置直流失电；（3）该110千伏变电站直流系统交流电源输入虽然有两路电源输入，但没有RTS切换装置切换交流电源，本站有1号、2号两台10千伏站用变压器，1号站用变压器运行给全站交流供电，2号站用电备用，两台站用变10千伏侧采用熔断器加隔离开关配置，事发前日1号站用变压器熔断器两相熔断，1号站用电变压器缺相运行造成直流系统交流电源消失，直流系统浮充电源消失，全站直流靠蓄电池组维持供电；（4）蓄电池投运10年之久，蓄电容量下降，不能满足额定储蓄放电小时数；（5）直流系统没有进行升级改造，直流系统本身没有在线实时远程监测各个电气量、接线运行方式、安全稳定控制功能，调控中心不能时监控直流系统运行状况，蓄电池组电量馈尽，全站直流失压；（6）直流系统维护不到位，蓄电未进行定期的充放电实验，蓄电池个体监测不到位，其中某个体蓄电池已损坏，达不到蓄存电量的功能。直流回路有寄生回路间接接地，加大蓄电池组负载。

2 无人值守变电站直流系统综合故障分析

（1）无人值守变电站交流电源即站用电已经与直流系统同等重要，在直流系统改造升级的同时站用电的升级改造没有同步跟进，变电站无人值守后运维检修人员到达现场的时间过长，在站用电发生故障时蓄电池放电时间过长，影响蓄电池组的寿命。

（2）在直流系统升级改造中，要有充分的预案，保证过度直流的电源可靠性，过度电源过于简单，没有成套移动过度电源成套设备，过于单一，没有成套过度电源备份。

（3）目前新疆电网110千伏及以下的变电站直流电源一般都采用单母线、单蓄电组，直流可靠性不满足当前变电站无人值守远程集控运行的需求，当前的直流系统只能发一些简单的告警信号，不能实时监控详细的电气量、运行方式，当直流电源发生故障时，远程集控就变成聋子、瞎子，失去监控。

（4）在变电站技术改造升级的同时，重点放在主设备遥控、遥测、遥信等，直流系统还未达到遥控、遥测、遥信等的功能，直流系统的通信信息集控不够。

3 无人值守变电站直流系统综合故障解决措施

（1）要把无人值守变电站交流电源与直流系统放在同样重要的位置来对待，要站用电与直流系统同改造同升级，提高直流系统的信息化程度。大量使用一体化电源，站用电要配备RTS装置，要做到双站用电源自动切换。

（2）在直流系统升级改造中，要有充分的预案，保证过度直流的电源可靠性，过度电源有备份，尽量做到直流馈线、直流充电、蓄电池组单元独立，在直流馈线单母线分段的接线方式下，两套过度电源各带一段母线，母联两段母线备投状态下自动切换来保证直流系统的可靠性，也便于发生直流接地时隔离接地故障。

（3）为提高无人值守变电站直流系统可靠性，可采取直流单母线分段、双蓄电池组、双充电装置的接线方式，当Ⅰ段发生故障时自动切换至Ⅱ段直流运行，提高直流电源的可靠性，给检修维护充足的时间，也便于停电定检，提高直流设备的运行寿命。

（4）在直流系统升级改造时，充分提高直流系统信息自动化程度，加强直流系统遥控、遥测、遥信等功能，能做到对直流系统远程实时监控，故障及时发现及时处理。

（5）直流系统在变电站是一个庞大的网络，在变电站主设备升级改造过程充分注意直流回路的接线，尽量单元化，减少串并回路，新敷设电缆后，老电缆隔离清楚，拆除干净，减少寄生回路，端子白头尽量明晰清楚，做到易操作、易检查、易维护，发现直流故障易隔离。

接线方式：目前，直流系统接线基本均为单母线分段接线方式，根据蓄电池和充电装置同直流系统的不同连接方式，单母线分段接线又分为两组蓄电池、两套充电装置的单母线分段接线和两组蓄电池、三套充电装置的单母线分段接线。

接线原则：接线方式的科学性以及合理性直接影响到了系统的安全可靠性，所以接线的过程中需要遵循简单清晰、操作方便以及安全可靠的基本原则。一般情况下，两段母线间的联络开关打开，整个直流系统分成两个没有电气联系的部分。每段母线接一组蓄电池和一台充电装置，有第三套充电装置的则作为备用充电装置共用于两台充电装置，当某一充电装置停用时根据接线方式决定是投入母线间的联络开关还是投入备用充电装置。每个设备单元单独接在直流母线上，进而保证各个单元的独立性，方便日后的检修维护。

（6）无人值守变电站辅助设备的增加要考虑直流电源的负载，直流负载要考虑合适的范围内。核心的辅助设备要考虑采用独立的直流电源，如调控通讯设備，数据网络交换设备，预防一套直流系统故障，全站数据传输、远程监控中断的事故。

4 结束语

直流系统是无人值守变电站的心脏电源，对于变电站的电压控制以及信号传输都有着关键性的影响，需要在使用的过程中按照科学原则的指导做好适用于无人值守站的系统的接线工作，需要做好对于充电设备以及系统内其他设备优化、检修与维护工作，最后便是需要从设备的选用以及操作人员的技术培训等方面进行着手，全面做好直流系统的运行维护工作。

参考文献

[1]变电站直流系统运行规程[S].

[2]变电站直流系统技术规范[S].

[3]东方玉麟.一体化电源使用说明书[S].