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摘要：直流系统在发电厂中是一个独立的电源，不受交流电源的影响，在全厂失电的情况下仍能保证控制信号、保护/自动装置、开关、设备及各种重要电机的正常运行，确保设备运行安全、可靠。现通过总结一些直流系统的常见故障及其处理方法，为同行尽快消除直流系统故障、提高直流系统可靠性等提供一些思路。
关键词：变电站；直流系统；运行维护
中图分类号：TM75 文献标识码：A
1 引言
为满足日益增长的用电需求，发电厂设备长期为超负荷运行，其中直流系统作为诸多设备控制电源的来源，一旦发生接地故障，极易引发一系列的不良影响。这就需要了解直流系统接地故障的原因，掌握有效的检测方法并加以处理，以期降低故障风险，保证发电厂安全运行。
2 直流系统概述
由交流配电单元、充电模块、直流馈线柜、监控模块、蓄电池组成的直流电源系统称为直流系统，为信号设备、保护装置、自动装置、事故照明、应急电源及断路器分/合闸操作提供直流电源。直流系统在发电厂是一个独立的电源，不受交流电源的影响，在全厂失电的情况下仍能保证控制信号、保护/自动装置、开关、设备及各种重要电机的正常运行，确保设备运行安全、可靠。我公司的直流系统已经运行十多年，整体来说，此套直流系统运行稳定、可靠，但其间还是或多或少出现过一些问题。本文主要总结了该直流系统出现过的问题，为同行维护好直流系统提供一些思路和方法。
3 直流系统故障处理
3.1 设备卫生
影响电子设备寿命的一个重要环境因素就是灰尘，因此工作人员每年分两次对直流系统进行吹灰。我公司直流系统在运行到第三、第四年，充电机故障率突升，降低了直流系统的可靠性。工作人员打开了其中一个充电模块，发现有大量灰尘，可事实上半个月前才对直流系统进行吹灰、清扫。检修人员着重从减少灰尘角度分析：直流母线室位于两座锅炉中间，属于重灰尘区，而且直流母线室装有两道门，由于空气对流导致灰尘变多；对充电机只进行设备表面吹灰，内部有些死角的灰不能有效清除，导致吹灰效果不佳。针对以上两点，采取了以下措施：（1）封闭靠近过道外侧的一道门；（2）进行吹灰工作时，将充电模块拆开吹灰，防止有死角。采取上述措施后，工作人员在后期吹灰时，设备灰尘量明显减少，充电模块的故障率也降低很多，其中一组充电模块运行了13年还可以正常工作。
3.2 接地故障
变电站直流系统在长期运行中易受各种因素影响出现绝缘破坏等问题。产生直流系统接地故障的原因有很多，具体分析如下。1)直流系统设备损坏。在长期运行过程中，直流系统中的二次回路和设备的绝缘材料未达到相关使用标准发生绝缘老化，或在运行过程中产生压伤、扭伤、磨损等，导致元件发热而引起烧伤，都会降低设备的绝缘水平。2)环境因素影响。由于系统设备长期处于户外，受暴风雨等恶劣环境的影响，常受到湿气和尘土的腐蚀，导致设备的绝缘装置老化，降低了设备的绝缘性能。3)操作失误或维护不到位。包括二次回路和设备连接与组装有误，以及运维人员在标准和过程控制中的失误造成的回路接地，导致交流电流串入直流系统中，从而引发接地故障。4)小动物爬入直流系统的端子箱内并且碰到箱内接线，小金属零件掉落在带电回路上，双配置的直流系统正负发生串接等都会引发直流系统接地故障。
接地故障处理措施：当变电站直流系统发生接地故障时，应按照上述故障查找原则和方法，尽快地找出故障点，为确保直流系统安全稳定运行，应采取以下有效措施。1)在故障点确定后，运行人员应严格遵循相关电气设备检修运行规程，以最快的速度拆除直流系统各端子和开关等，并尽快消除故障点，在检修过程中运行人员需认真填写机电保护二次回路安全措施卡，详细记录整个拆除过程，防止在恢复接线时出现遗留、错接等问题，进而引发直流系统接地故障，影响直流系统尽快恢复供电。值得注意的是，在操作过程中，需要安排2名以上的运行人员在场。2)当变电站直流系统的接地告警较严重时，通常都是发生了多点接地，此时应采用检测装置来区分不同故障程度的回路，按照接地故障的严重性大小顺序进行处理。3)定期检测直流回路的绝缘情况，提前预防接地故障，提高直流系统运行的安全性和可靠性。在实际操作中，使用各种先进的检测装置定期检查各个直流回路的绝缘情况，并重点监控绝缘性能较差的直流回路，切实保持直流系统运行环境良好。4)在变电站二次设备设计和施工时，应加强对二次设备设计和施工质量的审核，结合变电站所处的环境，降低直流系统接地故障发生的概率，如对室外端子箱加装防潮除湿设备来提高其密封性，及时更换相关二次设备。此外，在二次设备投入前要进行专业检测，检测合格后方可投入使用，以降低接地故障的发生率。
3.3 交流窜直流
二次系统由直流系统和交流系统组成，正常运行时两个系统互相独立，互不影响。但由于某些原因造成交流窜入直流系统，就有可能危及整个直流系统及直流用电设备安全稳定性，造成保护装置不能正常工作，导致保护装置误动跳闸或拒绝动作，发生事故。常见的交流窜直流的原因：交直流回路共用电缆；端子排潮湿凝露或雨水入侵；交直流电缆破损、误碰、误接线等。正常情况下，直流系统的交流含量小于10V。2019年4月某天，直流系统报警，发现有一组控制直流系统的绝缘监测仪报交流窜直流警告。由于窜入的交流电电压不稳定（有时为0V，有时大于200V），绝缘监测装置无法选出故障支路，在确认直流系统合环点打开的情况下进行拉路寻找，最终确认故障原因是变频器控制直流电源支路。通过变频器控制电源图可知，正常情况下，可以通过外部直流电源、外部交流电源整流、内部交流电源整流为变频器控制系统提供工作电源，不存在交流窜直流问题。通过拉路法确认，故障原因是变频器内部交流电源引起，通过故障录波装置录波发现，内部交流电源电压为正常工作电压（AC220V）且稳定，但相对地或N对地电压有时出现较大突变。导致通过内部交流电源整流的直流回路存在较大的交流电压成分，并通过直流电源回路窜入直流系统，导致直流系统交流电压过高报警。
处理方法如下：（1）找到内部交流电源对地电压突变的原因并消除（对比其他变频器的内部交流电源，并不存在相对地或N对地的电压突变现象）。（2）在内部交流电源下口加装隔离变，对内部交流工作电源进行隔离，防止内部交流电源对地电压波动影响整流回路，进而导致交流窜直流故障的发生。
4 结束语
变电站直流系统所处的环境复杂多样，在一定程度上增加了直流系统接地故障点的查找难度。为了尽快准确地找到直流系统接地故障点，运行人员应对直流系统接地故障的原因进行综合分析，结合接地故障处理原则，并合理运用接地故障点查找方法查找故障点，确定接地故障点后，及时采取各种有效措施消除和预防接地故障隐患，确保直流系统的稳定运行。
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