500kV变电站直流系统组成及接地故障分析

500kV变电站直流系统组成及接地故障分析

宏飞 曹鹏高

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摘要：直流供电系统在500kV变电站中占有极其重要的地位。直流供电网络分布在室内外一、二次设备安装场所。户外恶劣环境下直流接地的概率很高，对电力系统危害很大。在直流接地故障中，一点接地一般不会对二次系统造成直接危害，但两点接地危害更大，可能造成严重后果。当直流系统发生一点接地时，必须及时处理；否则，另一点接地可能引起继电保护、自动装置和信号装置的误动作或拒动，造成越级跳闸和事故扩大。基于此，本文主要对500kV变电站直流接地故障进行分析，并提出一些解决方法，以供参考。

关键词：500kV变电站；直流接地故障；分析与处理

引言

500kV变电站结构复杂，直流系统是其中的重要组成部分，直接影响500kV变电站的正常运行和工作。直流电源的主要功能是为变电站的一些设备和仪表提供稳定、连续的电能。例如，继电保护装置、自动控制装置和通信装置，不能由工业高压电源直接供电，必须由另一个电压较小的直流电源供电。因此，DC供电能直接影响变电站控制设备和安全装置的运行，起着重要的作用。

1 500kV变电站DC系统的工作原理及组成

1.1整流器模块

目前，整流模块已广泛应用于发电厂和变电站，可用作DC稳压电源和稳流电源。一般变电站整流模块输出的标称直流电压一般为500V，额定电流一般为10A。整流模块输入三相交流电源后，首先经过电磁干扰滤波和三相全波整流，形成高压直流，然后通过全桥移相逆变器整流成频率约为140khz的脉冲电压波，最后通过内部滤波装置形成500V直流电源。整流模块可以长时间给带电压或电流阈值的电池充电，并在直流负载下工作。当输出电流大于电流限值时，模块自动进入稳定电流运行状态；否则，当输出电流小于限流时，整流模块自动进入稳流运行状态。在变电站中，充电器屏一般包含几个整流模块，可以并联运行，实现自动均流。多模块并联运行的优点是当一个或多个整流模块出现异常或故障时，其他整流模块可以继续正常运行而不受影响，从源头上提高了直流系统运行的可靠性。实际生产中的整流模块一般包括热插拔功能、过流保护功能、超温保护功能、短路保护功能、输出过压保护功能和报警功能。

1.2绝缘监测模块

绝缘监测模块的主要功能是实时监测直流系统的绝缘，通过整流模块内部的监测电路和信号采集单元分布式采集当前系统的绝缘参数，并将采集的数据通过串行通信传输到微机直流监测装置的主机。绝缘监测模块在主板上扩展串口和以太网接口，实现与多个各级智能设备的连接和数据传输，并将采集到的报警和开关信息通过RS-485或以太网接口传输到监控后台。绝缘监测模块包括核心电路、开关量输入单元、开关量输出单元、人机界面、com串口、通信接口等。通过实时采集整流模块的输出电压和电流信息，智能设备的运行参数，如电池单体电压、温度检测装置、绝缘监测模块等。满足了直流供电在电力系统中的监控要求，取代了直流供电系统人工检测、维护和管理的传统模式，提高了直流变电站的供电能力。

2直流系统接地故障的排查方法及步骤

2.1接地故障查找方法

一般采用直流变电站接地法和在线监测法查找故障点。牵引法是变电站最常用的DC接地方式之一，一般按照“先信号后控制，先室外后室内”的原则实施。该方法通过断开一条支路的DC馈线来判断故障点是否消除，并确认故障支路来确认故障点。至少要两个人用路拉法。拉开断路器控制回路和保护装置电源前，应向有关调度提出申请，经调度批准后方可进行。在线监测方法是通过安装在站内直流系统上的直流监测装置来判断故障支路。通过上下位监控装置的配合，可以确定具体的故障支路，确定故障点。

2.2故障排查步骤

为了保证直流系统接地故障排查的效率，常用的排查步骤如下：分析接地故障现场系统的运行记录，了解系统近期运行情况，在排查过程中注意系统运行环境的近期变化。如果阴天下雨时DC系统接地，优先检查室外易被雨水淋湿的电气设备是否因潮湿而接通或接地；了解DC系统绝缘监测装置记录的数据和报警信号是否异常，根据故障范围内的故障报警信号信息进行现场分析，优先运行现场故障设备，然后扩大故障调查范围，直至确定故障位置；检查瞬时停电时直流系统接地故障点的位置，观察系统中电气设备的断电状态和启动状态是否反应正常。如果出现反应慢或无反应，就要重点排查。瞬时停电调查的方法通常是先停用不会影响网通停电控制的设备和不受继电器控制的设备，然后停用继电保护装置。结合现场实际运行经验，瞬时停电按以下顺序进行：停用电源试验电源备用电源应急照明电源继电保护信号电源中心信号电源继电保护设备电源。

2.3故障排除的注意事项

变电站直流系统接地故障调查过程涉及带电作业，必须考虑运行人员的人身安全。因此总结出以下注意事项：对操作人员的要求，操作人员在直流系统接地故障排查过程中必须采取安全防范措施，操作过程中至少需要两人配合，防止触电事故被及时制止。只有在调度批准后，才能排除拉道故障。要求拉路时间控制在3s以内，以减少保护电源和重合闸电源的损耗时间。操作要快，那些容易误操作的设备要提前拆除。操作完成后，电源将恢复保护功能。观察直流系统接地故障，应结合绝缘检查表、光字牌、信号指示综合分析判断接地故障原因。在操作过程中，要按照接线图进行，防止出现端子端接错或接线错误或漏接的情况。检查接地故障时，应根据自身的线号进行标记，避免因线路接错而造成短路或接错，导致一些自动控制装置、继电器等误动作。导致停电或变电站电网故障。

结语

从以上对500kV变电站直流系统故障的分析和探讨可以看出，500kV变电站直流系统直接向监控系统、安全控制系统和电力系统供电。一旦系统发生故障，将会影响整个变电站的运行和工作。另一方面，500kV变电站直流接地事故是直流系统中最常见、危害最大的事故。根据直流系统的故障，工作人员可以更真实地分析故障的具体原因，然后采取相应的措施加以预防。为保证500kV变电站正常供电输电，避免重大电力事故的发生。在电力系统稳步发展的今天，保护装置和二次系统也在逐渐发生变化。虽然制定了一系列保护配置原则和设计规范，但保护装置本身的差异仍会导致一些问题。摘要：主要介绍了500kV变电站直流接地故障的原因，分析了查找直流接地故障的方法，并总结了各种方法的适用范围，对处理500kV变电站直流接地故障具有实际指导意义。

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