直流系统交流窜电报警装置分析

直流系统交流窜电报警装置分析

代显忠 ,杨寿源,杨家凯,李斌,晏庆丰,张灿,高艳

云南电网有限责任公司楚雄供电局   云南  675000

摘要：可靠的直流系统是保证变电站安全运行的决定性条件之一。本文重点阐述了老旧变电站直流系统的改造流程及注意事项，从而进一步规范作业行为，确保施工安全，降低人身、电网和施工风险，为今后的直流系统改造提供参考。

关键词：直流系统;交流窜电报警装置

引言

变电站直流系统是变电站至关重要的组成部分，其可靠性直接影响到电力系统安全运行。对运行10年及以上的变电站，其直流系统已严重老化、维护困难，存在安全隐患。为保证直流系统能可靠不间断的为变电站提供直流电源，维持站内直流用电设备的正常稳定运行，需及时对老旧直流系统进行改造。

一、研究背景

变电站直流系统庞大而繁琐，细枝末节较多，极易发生交流窜入直流的情况，在实际工作中也不时发生，严重时将造成电力系统继电保护、安全自动装置误动或大量的二次设备烧损的严重后果。目前系统中运行的直流系统，大多只有直流绝缘监测功能，无法对交流窜入直流进行精准的识别。往往都是造成更加严重的后果后才追悔莫及。为此，研制一种通用性强，便于安装，能够在交流窜入直流时快速精准报警是非常有必要的。在不改变直流系统接线及参数的情况下，在直流系统中增加交流电压检测回路，当检测到的交流电压大于一定数值时启动声光报警回路，并能根据交流窜入的时间及之路进行自动记录，并将报警信息通过调度自动化系统上传给调控值班员或运行值班人员，便于能够及时介入处置。在条件具备时，增加交流窜电自动隔离窜电回路功能。

能够将及时发现交流窜入直流的故障，并能根据交流窜入的时间及之路进行自动记录，并将报警信息通过调度自动化系统上传给调控值班员或运行值班人员，便于能够及时介入处置。将交流窜入直流的故障损失限制到最低状态。

现有直流系统在发生交流窜电故障时，也能发出直流系统接地的信号，但因交流窜电故障危害巨大，在应急响应速度和处置效率方面应该有更高的要求，该报警装置能够第一时间将交流窜电故障与直流接地准确的区分出来并及时告警，能有效提高该类型故障的报警及处置效率。按照一次交流窜电故障引起的设备故障及停电损失来看，该研究极具价值。装置安装简便，在现有运行的直流系统不具备交流窜电检测功能的变电站均具备推广使用条件。窜电事件精确记录及窜电之路的精确识别时是研究的关键技术点及创新。

二、直流系统作用

直流系统是给远动设备、保护及自动化装置、事故照明、断路器、隔离开关操作等提供直流电源的独立电源设备，当外部交流电失电的情况下，由蓄电池接替提供直流电源，保障变电站保护、测控等装置的正常运行。

三、直流系统组成结构

直流系统主要由充电屏、馈线屏、蓄电池屏三大部分组成。充电屏包含交流配电、防雷装置、微机监控装置;蓄电池屏包含蓄电池组、电池巡检装置;馈线屏包含母线调压装置、合闸回路和控制回路等。

直流系统由两路交流电源输入，经过交流自动切换装置选择一路输入，并通过交流配电单元给各个充电模块供电。充电模块将三相交流电转换为220V/48V直流，经隔离二极管输出，供电池充电和直流負载使用。微机监控单元对系统进行管理和控制，主要作用是采集信号、处理、统一管理，在液晶面板上提供人机操作界面，并可远程通信。绝缘检测单元用来检测母线绝缘情况，当发生馈线接地或绝缘不良时能及时发信、报警。

四、直流系统改造原因

针对运行10年及以上、运行状况不良、功能不全、配件维护困难的变电站进行改造，比如绝缘检测装置老化，不能准确判断支路接地、绝缘不良的情况；不具备交流窜直流的检测功能;不具备ATS自动切换功能；直流系统信号缺失、配件停产、直流系统误发信号等等，依据电网十八项反事故措施进行改造。

五、直流系统改造内容

针对110kV变电站的老旧直流系统改造，在不停电的情况下更换直流馈线屏、充电屏和蓄电池，并从改造过程中提取经验，形成典型的施工流程和注意事项，从而进一步规范作业行为，确保施工安全，降低人身、电网和施工风险。具体分为8个步骤。

第1步：现场查勘和施工方案编制。该部分工作需提前一个月完成，仔细核对上下级的空开容量大小;仔细核对保护、测控装置，监控后台、调度数据网临时电源并接点，确保后期施工过程中保护、测控等装置不失电，调度数据网无法实现不停电的需提前向值班调度员汇报。注意：老站直流系统相关信号缺失，需结合改造完善。一般只能硬接点上送，现场查勘时，需统计信号电缆长度、信号接入点，提前完成电缆标示牌和电缆号头的制作，缩短现场施工的时间。

第2步：蓄电池校验。提前一个月完成蓄电池的核容检查，不合格的应及时更换，确保蓄电池功能正常。

第3步：点表制作。提前一个星期完善点表，需上送的信号（硬接点）见施工图纸。仔细核对施工图纸，做好施工前的准备工作。

第4步：转移负荷至临时电源。现场许可工作后，开始转移负荷，转移负荷时，需直流班和保护班人员同时在场，待所有负荷全部转移后，经保护班人员核对无误，方可断开直流馈线屏内的所有空开，移除旧的直流充电屏和馈线屏。

第5步：ATS自动切换功能校验。新直流充电屏就位后，接入ATS的两路交流，切记在不带负载的情况下验证ATS自动切换功能是否满足要求。

第6步：拆除临时电源。待负荷全部转移回新直流馈线屏后，原蓄电池回路接入新直流充电屏后，方可拆除临时电源并接线。注意每一路馈线负荷需与空开一一对应。

第7步：信号接入与核对。按精益化的要求做好电缆牌标签标识、电缆号头。信号接入后，先与当地后台核对信号无误，方可向调度申请重启远动，进而与主站值班调度人员核对信号，确认所有信号无误后，方可消票结束工作。注意：220kV变电站需至少提前两个工作日走检修票，110kV变电站提前一天或当天走检修票。为保证现场信号核对的顺利性，需提前一天与主站自动化人员联系，确认主站端信号已完成修改。

第8步：清理现场。所有工作完毕后，要清理现场并将退役下来的屏柜和其它设备移入仓库，完成报废流程。

六、直流系统改造后的效果

通过改造后，新的直流系统不再误发信号，按照典型点表的要求完善了各类信号上送，ATS具备自动切换功能且现场试验正确，绝缘检测装置具备交窜直检测功能且现场试验正确，空开极差配置合理且试验合格，有力地维护了直流系统稳定运行的可靠性和安全性，进一步保障了变电站的安全稳定供电，从而提升电力系统的稳定性。

结语

本文针对老旧变电站直流系统存在的安全隐患，结合实际情况提出具体的改造方案。直流系统改造采用不停电方式进行，改造过程中不得导致保护、测控等装置失电或者控制回路断线，否则会导致严重后果。因此现场查勘一定要仔细，不可遗漏馈线间隔;施工方案编写时要从实际出发，需具备现场指导意义;转移负荷是重中之重，应采用辐射供电方式转接，不得串接，临时电源并接线必须紧固、接触良好;直流系统信号要尽量完善，方便后期的运行维护。实践证明，改造后系统可靠性得到大幅提升，改造经验可进一步规范作业行为，对今后的直流系统改造工程具有参考意义。

参考文献

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