水力发电厂直流系统故障分析与处理

水力发电厂直流系统故障分析与处理

黎修理

广西桂冠电力股份有限公司金秀分公司广西来宾545700

摘要：在我国市场经济发展进程中，发电厂基础设施的建设水平越来越现代化，水力发电厂成为重要的基础设施建设。目前水力发电厂的实际运行过程中直流系统还存在很多故障，这对地区经济建设的安全性和稳定性有决定性的影响。因此，必须要结合其直流系统主要故障进行检修维护，不断强化其判断方法和处理措施，保障发电厂电力系统的高效运行。

关键字：水力发电厂；直流系统；故障；处理

作为水力发电厂的重要组成部分，直流系统的可靠运行对电厂和电网的安全稳定运行都有不可忽视的影响。目前电力系统中新型技术设备得到了广泛应用，人们开始关注水力发电厂的直流系统维护问题，所以必须要探索直流系统中常见的故障问题，保障水力发电厂的安全运行。

一、水力发电厂直流系统故障分析

（一）接地故障

水力发电厂中直流系统故障中是两点接地的危害非常大，继电保护、信号、自动装置会出现误动或拒动的情况，直流保险甚至会发生熔断，保护和自动装置、控制回路都会失去电源。如果某些继电器短接，就等同于复杂的保护回路中出现了同极两点接地的情况，此时本级开关会出现拒动、越级跳闸，事故范围扩大。水力发电厂的直流系统分布范围广，电缆长度长，很多部分都是外露的，尘土、潮气等会侵蚀这一部分而降低绝缘性，发生直流接地[1]。

（二）蓄电池过度放电

一般发生在交流失电或充电模块损坏后，就会出现蓄电池过度放电的情况，使得蓄电池组长期带负荷。在输出电压被放电到为0时，在阴极表面就会吸附大量的硫酸铅品体，产生“硫化阻塞”。此时直流系统中电池的内阻会升高，容量下降，大大缩短其使用寿命。

（三）腐蚀蓄电池失水板栅

蓄电池的使用寿命会受到板栅腐蚀的直接影响，铅合金与活性一氧化铅在开路状态下直接接触，其会浸在硫酸溶液中，与溶液会形成不同的电极电位。在过充电状态下，正极栅板被不断溶解，水被消耗，h离子的浓度大大增加，此时正极附近的酸度也会大幅度增高，这是因为正极的析氧反应，所以会加速其反栅腐蚀[2]。一旦直流系统中电池长期处于过充电状态，电池容量就会下降，栅板逐渐变薄，使用寿命也得不到保障。

（四）工作电压偏高

水力发电厂投运直流系统后，直流220V系统、直流110V系统或直流48V系统都会因为厂用电压异常而出现运行电压低的情况。直流母线到负荷端有线路和一极管的压降，其总的压降不大，但是实测的负荷端电压还没有降低。如果一次设备在高的电压下长期运行，就会增加其各元器件的功耗和温度，对一次设备的使用寿命和安全运行产生直接影响。

（五）绝缘检测装置问题

将绝缘监测装置安装在水力发电厂的直流系统的主配电解上，就可以监控其绝缘情况。因为一旦直流系统接地或绝缘不足，系统就会发生报警信号，监视解中就可以将出现绝缘低的具体负荷点直接查询出来。但是现在的监测系统还存在很大的问题，误报警的情况还比较多。

（六）直流开关场设备故障

水力发电厂直流系统中开关设备故障有高压直流极母线故障、中性母线故障、直流滤波器故障、直流接线方式转换开关故障等多种故障。直流开关场设备相对比较复杂，不同设备的故障有不同的机理和特征，所以在具体配置保护时要针对不同设备进行分析，所以故障控制策略要结合其直流系统影响的严重程度进行探索。在高压极母线差动保护动作后，要做好换流器闭锁，在中性母线差动保护动作后跳开换流变交流侧断路器。

二、水力发电厂直流系统故障的处理

（一）接地故障处理

通常直流系统发生接地故障会发生保护性平凡跳闸，供电不能稳定进行，电缆中会出现电容分步的现象，此时电容正负极积累过多电量，绝缘层容易被击穿放电，干扰电缆内的电流。一旦干扰的电缆电流过强，电路会受到保护模块错误启动的保护措施，保护模块错误断电的几率就会大大增加。水力发电厂直流系统两极对地电压绝对值差在40V以上或绝缘不超过25kΩ，直流系统任一极对地电压有明显变化，此时直流系统就发生了接地故障。在发现直流系统接地后，要第一时间查明故障原因，找出接地故障点要结合，直流绝缘监察装置指示或当日工作情况、天气和直流系统绝缘等状况进行，尽快消除故障[3]。当然，也可以使用拉路法来查找直流接地故障，此时要有两人以上进行，断开的直流时间在3S以下。在拉路检查中，容易接地的回路可以先进行推拉，并根据事故照明、整流装置、蓄电池回路和断路器的顺序依次进行推拉。如果发现直流电源系统设备发生了短路或直流失压，也要第一时间查明其原因，在消除故障后才可以投入备用设备，或者通过其他措施来恢复直流系统的运行。对于蓄电池组爆炸、开路的情况，要快速断开蓄电池总熔断器或空气断路器，通过备用设备或其他措施来消除故障，保障其正常运行。

（二）充电模块故障处理

水利发电厂中充电模块故障要做好日常的维护工作，重点检查三相交流电压输入的平衡情况、运行中产生声音是否合理、信号显示正常等情况。通常其充电模块故障主要表现在几个方面，所以必须要做好巡视和监控，及时发现充电模块中存在的问题。检修维护人员要做好日常的巡检，提高特巡力度，保证电缆沟的通畅排水，对灰、粉尘、检查接线端子发热情况进行定期检查清扫，并包扎好二次回路退出运行或多余的电缆头，工作完毕后清理现场，屏内不能遗留金属零件，所以设备的运行环境必须要有所保障[4]。目前水力发电厂的直流系统充电模块都有对应的监控系统，其可以实时监测反馈运行中存在的问题，并生成记录和显示故障报文，对充电模块的运行状况进行全面有效掌握。这样就可以大大降低工作人员的工作难度，其运行的稳定性也有所保障。

（三）其他设备故障

1.监控系统。水力发电厂的直流系统中，其他设备监控和记录的主要工具就是监控系统。监控系统的内部结构复杂，连接着多个模块，其主要的故障问题就是设备元件损坏和系统错误。如果发现监控设备损毁，就要及时进行排查，替换或修补损毁的元件。如果监控系统只是出现了系统错误，其监控连接也会发生失误，所以必须进行系统检测。对于监控系统内部错误的情况，也可以对其进行初始化，清零所有数据后重新设置，或者直接断开电源，保障其刷新时间[5]。

2.蓄电池故障。水力发电厂直流系统的核心就是蓄电池，通常蓄电池故障就是使用寿命过长而导致的质量下降问题。蓄电池在工作中其本身会产生极大的热量，而水力发电厂直流系统可以持久运行，所以其会一直处于相对高温的工作环境。这就需要做好其降温措施，可以利用空调、排风扇来散热，保证其温度的稳定，也可以进行定期检查，及时更换蓄电池等等。

结语：

随着我国电力配套设备技术的发展，水力发电厂中开始应用智能化的直流系统，在直流系统的工作过程中系统运行还存在很多故障，影响着其安全运行。因此，必须要把握水力发电厂中直流系统主要的故障，并做好检查维护工作，通过有针对性的措施来处理其故障来提高其运行效率，保护整个用电网络的安全稳定运行。

参考文献：

[1]范绘杰.水电站直流系统接地故障危害分析与查找处理[J].青海水力发电，2017（1）：61-63.

[2]邓礼彬.关于水力发电厂直流系统的故障分析[J].低碳世界，2015（8）：36-37.

[3]陈龙驹.龙滩电厂典型直流接地故障的分析与处理[J].水力发电，2017，43（4）：35-37.

[4]秦欢，张雯政.宝珠寺水电站直流系统运行维护与故障处理[J].四川水力发电，2015，34（6）：175-179.

[5]董德，魏琳邦，江雨，等.水力发电厂直流系统故障分析与处理[J].电气技术，2017，18（6）：68-72.