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水电站直流系统安全运行防控策略研究

发表时间：2020/8/4 来源：《电力设备》2020年第8期作者：蔡文杰

[导读] 摘要：文章结合水电厂中直流系统的配置情况，分析其运行中容易出现的安全问题，并提出了相应的安全运行防控策略，以供参考。

        （甘肃电投河西水电开发有限责任公司甘肃省张掖市 734000）
        摘要：文章结合水电厂中直流系统的配置情况，分析其运行中容易出现的安全问题，并提出了相应的安全运行防控策略，以供参考。
        关键词：水电站；直流系统；安全运行；防控策略
        1引言
        在水电站运行中，直流系统的主要作用就是在外部交流电中断时为开关控制操作、继电保护以及自动装置等提供电源的系统，此系统能否正常运行直接决定水电站运行的可靠性，尤其是决定其二次系统的运行可靠性。为此，就需要了解和掌握此直流系统的组成，总结其运行中容易出现的安全问题及其相应的安全防控措施。
        2水电厂直流系统配置概况
        直流电源屏和蓄电池是水电站直流系统的重要组成部分，此外还有集中控制其、微机绝缘检测仪等监视和检测设备。此系统中的两段母线，一段与水电厂母线上的高频整流直流电源相连，另一段与蓄电池连接，二者可以相互独立运行，而且在使用上述直流电源进行供电时还可以对蓄电池进行浮充电。在水电站中的交流供电系统出现故障之后，此段所属的母线会合上开关并由另一段母线向整个水电站中的直流负荷进行供电，此时也可以对两段蓄电池进行浮充电。
        在使用此直流系统进行供电的过程中，其供电设备中的监视和控制设备主要采取分散控制的方式，主要是实时监控直流系统运行中的充电机、蓄电池组、直流母线等装置，通过将实时监控数据向中控室进行传输的方式实现对此系统运行状况的管理。与此同时，通过微机绝缘监测仪的应用还可以检测直流母线运行中的对地电压，通过对直流母线的对地绝缘电阻数值的变化情况起到安全检测和故障排查的作用。由上述介绍可以看出，此直流系统的结构较为简单且设备数量比较少，但是也容易出现接地故障或者蓄电池故障而影响其安全运行，为此也需要研究其运行中的安全防控措施。
        3水电站直流系统安全运行问题
        3.1接地故障问题
        在水电站中直流系统的分布比较广泛，在运行中容易受到外界环境中的潮气的辐射等因素的影响而导致出现接地故障。在出现一点接地故障时，不会对直流系统的正常运行造成明显的干扰，但是也不允许在此状态下长时间运行，需要及时进行检修处理。而如果是发生了两点接地故障，比如其中的同极两点接地故障，会导致水电站继电器的短接问题，造成其电源开关无法跳闸。比如其中的永久性接地故障发生时，会表现出短暂断电的问题，但是在将故障回路的直流空气开关拉开之后就会排除故障，但是在合上之后故障又会出现，这就是永久性接地故障的典型表现。针对此问题，则需要使用绝缘设备对该回路上的所有支路的负荷情况进行全面排查，寻找出现故障的具体位置并进行排除。
        3.2蓄电池故障
        蓄电池在运行中也容易出现接地故障等而影响其正常运行并缩短其使用寿命，而针对出现的接地故障可以通过万用表来确定故障位置。比如在使用万用表进行测量时出现测量值的变化，则可以证明是出现了接地故障。而如果测量值不发生变化则可能是发生了蓄电池故障。

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针对蓄电池组内部的接地故障，应该使用万用表对直流屏充电整流装置的正极对地电压进行测量，如果测量数值不足110kV，需要将电源开关断开并对测量数值观察，如果测量数值没有变化，则证明此故障出现在充电整流装置中，如果测量数值存在变化则证明出现了解读故障。另外，蓄电池运行中也容易由于环境温度等因素而缩短其使用寿命，比如在阀控蓄电池的运行温度超过25℃时，每升高6~9℃就会导致其寿命缩短一半。而对蓄电池进行充电时出现过度充电的问题，也会增加电池内部温压而增加电池内部的电解液消耗量，同时也会导致电池内部腐蚀速度的加快，同样会对蓄电池组的正常使用和使用寿命造成负面影响。
        4水电站直流系统安全防控措施
        4.1做好事前的安全预防工作
        在水电站运行中对直流系统提出的要求就是可以通过对直流系统运行中的实时性和专业性的安全防控来保证其安全和可靠运行。这就可以在主厂房设计时针对蓄电池组做好物理隔离保护工作，减少外界环境对蓄电池组的不利影响，维护其正常使用寿命。此外，还要确保直流系统运行中监控和检测系统的有效性，确保监控系统可以及时发现直流系统运行中的接地故障并进行数据上传、作出及时反馈，尽量减少接地故障所造成的危害。同时还要通过直流系统安全运行制度的制定和执行，通过有效控制保证直流系统中不同设备都处于标准阀值内运行，减少人为操作以及设备微小故障所造成的危害。
        4.2做好事中的安全防控工作
        对于水电站直流系统的故障维修养护人员来说，要求其具有较高的专业水平，保证在此系统运行中出现异常时可以第一时间发现和排除。尤其是通过排查法来排查其中的永久性接地故障，确定是在直流回路中还是蓄电池组中。此外，做好对直流系统运行中各个设备运行状况的巡查工作，结合自动化技术的应用来起到对直流系统运行状况的实时监视与控制，保证其各个连接部位的牢固性与可靠性，不存在电池漏液以及蓄电池运行环境温度异常等问题。
        4.3做好故障的事后管理工作
        具有分布比较分散的直流系统，其在复杂环境中运行时难免会出现各种类型的故障。为此，针对已经出现的故障，则需要结合其表面开展具体分析，这不仅需要结合直流系统故障技术档案，通过台账的形式总结常见故障情况以及所需要采取的技术措施，并且通过网络化的方式作为确保直流系统安全运行的参考数据。而且还要在直流系统的绝缘监测设备中应用电气自动化控制技术来提升直流系统的安全运行技术水平，实现对各个直流回路电压情况的实时监测，减少人为因素导致的数据偏差问题及其所引发的故障。
        5结语
        在水电站运行中，直流系统作为二次控制系统的供电系统，可以确保在交流供电系统出现故障时保证其中重要设备不会出现断电问题，保障水电站的安全运行。而其运行中也容易出现接地和蓄电池故障而威胁直流系统的安全运行，这就需要做好事前预防控制、事中管理以及事后故障排除等工作，有效维护直流系统的安全运行。
        参考文献：
        [1] 杨恒, 庞希斌, 宋太平,等. 浅析水电站直流系统安全运行防控措施[J]. 水电站机电技术, 2019, 42(02):11-14+22+99.
        [2] 王中杰. 变电站直流系统蓄电池组的运行和维护策略[J]. 中国设备工程, 2018, 403(18):57-58.