张豪天 代博奥
国网遂宁供电公司 四川省 遂宁市 629000
摘要：变电站直流系统是独立于主网架之外的电源系统，直流系统运行方式不受一次设备运行方式的影响。直流系统在变电站中承担着重要角色，一般为保护装置、隔离开关等设备的控制回路提供电源，也常用于变电站站内事故照明逆变电源部分提供直流电源。直流系统电压是否正常、两极绝缘是否良好关系到保护装置能否正确动作，严重时甚至会导致保护出现闭锁、控制回路失去作用、断路器操作电源失效等。
关键字：雷击；110kV变电站；直流系统；故障分；处理
1、直流系统概述
直流系统的作用就是为上述电力元件的正常运行提供必要的保障与维护。变电站直流系统可以为其内部的每一个电力元件提供平稳、长久的直流电源，避免突发事故对于系统的危害。一旦外界的正常供电出现问题，直流系统内部的蓄电池就会发生供电效用，维持整个系统的正常运行。
1.1直流系统的特性
1.1.1免受外界影响：变电站直流系统在通常情况下不会受到外界系统运行状态的影响，无论外界系统运行情况的好与坏，直流系统都能在突发事故发生的瞬间给与电力设备必要的保护，提供直流电源的稳定供应。
1.1.2可独立操作：简单来说，变电站直流系统是其他一切电力设备运行维护的保障性基础。这一工作特性也就表明了其可以独立操作于检修，在实际工作原理上，直流系统与其他设备并不存在十分密切的联系，只是必要的保护。变电站直流系统是正常运行的基础，是其他电力设备正常运行的必要保障性工具。
1.2直流系统组成
变电站直流系统主要由蓄电池组、绝缘检测装置和高频开关电流模块组成。
在实际的工作调研中我们发现，变电站蓄电池经常采用阀控铅酸蓄电池，并且都安装着高灵敏的智能充电式电流模块。但我们也在大量的数据中发现，极少一部分直流系统的蓄电池采用的是相控式充电电流模块。除此之外，绝大部分的变电站直流系统内部线路连接方式都是采用单母线分段式的双充电连接方式，这种连接方式可控性高、实用性强、便捷性大。
2、110kV变电站直流系统故障原因
2.1受气候因素的影响
直流二次设备会因为雷，大雨，雪，冰雹，雾霾等天气条件的影响，尤其是室外的机构箱，如果密封不严密或箱子破损，就会导致绝缘性降低产生直流接地，导致事故的发生。
2.2受人为因素的影响
电气设备、电路安装维护运行失误、电缆接头接触不好等人为的原因也可能导致直流接地；开关柜清理不及时、阴湿的情境下以及金属片铁钉物品掉落等原因也会变成系统接地故障。
2.3电路连接错误的影响
有时误接线路，绝缘性下降会使二次回路电压源窜入直流系统，容易导致直流系统接地.
3、110kV变电站直流系统故障的处理过程
3.1处理的原则
“先机器后人工，从表到里，从轻到重”是在故障判断过程中要坚持的准则，在故障处理过程中，要先确定绝缘检测装置，如果绝缘检测装置提供地数据正确，再进行人工故障查找。从室外到室内确定故障点，要先排出室外的障碍再排出室内的障碍。
3.2处理步骤
（1）定位到总路空气开关
现在的直流屏上都装有微机直流绝缘检测仪，每当有直流接地发生时，所安装的微机直流绝缘检测仪就会显示是哪一极接地，显示接地电阻，然后就会显示接地支路号，最后凭得到的数据就能用接地点定位到总路的空气开关。
（2）定位到分路空气开关
要找出总路空气开关下级串联的所有开关，应该依据现场的指示和相关的图纸，然后按照先信号后控制、先室外后室内的顺序排出支路顺序。
3.3找出接地的正确位置与原因
（1）按室内室外分段查找
根据先室外后室内的顺序重点查找室外部分，因为根据资料显示变电站中出现的直流接地点大部分都在室外。可以先认真查看设备接线盒有没有漏水、有没有阴潮、有没有电线头损坏进水、有没有芯线外皮损坏、有没有动物进入、有没有接线脱落等意外现象可能会发现接地点。
（2）室外接地点查找
检测接地点是不是在场地电线或者电线对侧电路中时，可以打开端子箱和机构箱直流电线的全部电线芯。可以用摇表在端子排检测接地的极绝缘电阻，如果能修复，那么可以证明接地点就在本电缆和机构的二次回路中。如果绝缘没有发生改变，说就可以证明接地点在端子箱引出电缆与电缆对侧的回路中。如果按上面叙述的方法打开电缆芯对回路有更多的分段，通过摇表测量绝缘，那么接地点就会限制在开关机构箱、操作箱或者控制的电缆中，利用摇表对箱内直流回路的每条线线进行遥测绝缘测试，这样接地点就能限制在几个二次线当中，又通过认真的观察，多次的实验，就能够找出接地点。
3.4处理的方法
直流接地的回路只要从直流系统中脱离单独运行，就会导致直流母线的正、负极对“地”的电压变为平衡值，因此人们经常通过直流回路瞬间停电，所引起的对“地”电压变化来确定直流接地是否出现了这种回路的情况，这就是所说的“拉路法”。“拉路法”也被称为“瞬时停电法”，它是查询直流接地最直观、可行的办法。使用此方法应该注意：每一次断开的时间不多于3秒，动作应迅速放开，不管是不是已经接地都应该马上合上开关，如果保护或者自动装置的电源被断开，应该立即启动防止此类设备不动的安全措施，比如向调控中心申请撤回保护和自动装置等措施。拉路检查法的拉、合的顺序是：出现事故时，保护临时的工作电源以及实验电源试拉、合，进行热备用与冷备用等设备的试拉、合，开关电源闸的试拉、合，重合闸电源的试拉、合，通讯装置电源的试拉、合，蓄电池充电机电源的试拉、合，以及蓄电池的试拉、合等。最后确定了接地的范围后，如果还是无法正常使用，应该上报给工作区，派人查找尽快解决。
4、一起雷击引起的110kV变电站直流系统故障分析
某变电站在运行过程中，管理人员在检查时，发现110kV 变电站的直流充电屏交流电源指示灯熄灭了，变电站的系统故障指示灯、直流电源装置警告灯全部亮起来了，直流母线电压低于223V，4 个充电模块全部失压，直流屏1 路2 路交流进线空气开关跳闸，而直流监控装置显示屏和监控后台机显示屏显示母线电压值不同，直流监控屏显示交流馈电屏直流充电1 路和2 路空气开关跳闸，合闸母线电压降低到186.2V，控制母线电压降至166.6V ；后台监控显示屏显示直流母线和蓄电池电压依然保持在230V，直流母线电压为231V，其他设备的电压没有发生变化，系统监控中心和调度中心也没有收到任何直流系统异常情况和警告信息。
通过对该变电站的直流系统运行故障分析，并综合变电站运行自然环境和工况，确定此次事故是由于直流电充电屏A 相避雷器在夏季频繁遭受雷击后导致避雷器被击穿，变电站直流系统直接接地，而直流接触器没有为三相避雷器各自安装独立的开关，所以直流系统发现故障以后1 路、2 路直流充电装置全部失电，网络通信设备被损坏，变电站直流系统故障无法及时发送到监控中心和调度中心。
通过对110kV 变电站直流系统故障现场的调查和检测，得出该变电站直流系统故障是由于雷击造成的。因此，电力技术人员采取以下措施：第一，变电站现场运维管理人员立即向调度中心提出申请，要求禁止断路器的操作从而避免直流系统故障对整个变电站的影响，并对单个蓄电池进行检测，检查蓄电池的运行情况。第二，针对充电1 路、2 路空气开关跳闸现场，变电站技术人员对直流系统充电模块进行检查，并推出全部充电模块，将外界电源对每一个充电模块进行送电，找到充电故障模块。第三，由于变电站蓄电池模块的电压已经下降到186V，为了防止故障排除时间过长，导致蓄电池电压下降太多，整个变电站失去直流电源，要尽可能控制不必要的负荷。变电站检修人员到达故障现场以后立即接入临时电源供电，并对蓄电池进行充电，并做好全站失压准备。第四，检修人员对变电站直流系统进行分段排查，在排查过程中，发现直流充电屏内的A 相避雷器绝缘性能比较低，1 路、2 路交流接触器已经损坏，测量A 相避雷器的电阻为0。因此，立即更换同一款型号的避雷器，并更换了满足直流上下级空气开关极差的交流接触器。第五，故障设备更换好以后，检修人员立即将1 路、2 路交流进线开关进行测试，发现设备测试合格以后，用直流屏对蓄电池进行供电，并将直流母线电压提高到225.6V，单个蓄电池电压提高到1.18-2.22V 之间。
5、结语
直流系统是变电站的灵魂与核心，维护其正常运行对整个变电站乃至整个电力系统都至关重要。希望上述内容可以对变电站直流系统运行维护的提升有所帮助与指导。
参考文献：
[1]刘汶兵.关于110kV变电站直流系统检修与维护[J].低碳世界,2018(10):110-111.