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摘要：变电站是整个电力系统的关键部分，而直流系统则是变电站的重要内容之一，其安全稳定运行直接关系到变电站正常功能的实现。本文主要分析了500kV变电站直流系统的相关故障，并阐述了引发直流系统故障的相关原因，同时针对性的提出了变电站直流系统故障的预防措施，希望能够对相关专业人士有所帮助。
关键词：500kV变电站；直流系统故障；解决方法
直流系统为变电站内的继电保护装置、安全自动装置、测控装置、智能终端、合并单元、断路器等设备提供直流电源，所以其能否可靠运行至关重要。为保证变电站运行的稳定性与安全性，应对直流系统运行的可靠性予以高度重视，其对于继电保护以及自动装运行的安全性具有十分重要的影响。
一、500kV变电站直流系统故障造成的危害
在变电站的运行过程中，直流系统对用电负荷要求较为严格，同时要求非常高的供电可靠性。若是在监控系统、控制回路或者信号回路出现直流电源供应不足的情况，运行人员就无法对监控系统进行良好的控制，缺少足够的信息来源，无法对设备所处状态和系统潮流等予以明确，更谈不上对设备的正确操作了。如果在自动装置、继电保护、开关分合闸回路中发生变电站的直流系统故障，就有可能发生意外跳闸或者开关拒动情况，造成系统性故障。变电站出现直流系统事故之后，相关工作人员应及时的查找故障并分析原因，采取针对性的措施进行解决。但是在进行直流故障查找过程中可能会引发别的二次回路故障，进一步扩大事故的影响范围。比如，在2002年，某500kV变电站就出现过这样的问题，在对主变保护二次回路接地进行查找的过程中，主变温度保护出现误跳闸的情况，因那时整个系统只有一条500kV线路与邻省电王相连，导致2个省网都发生了事故。
二、500kV变电站直流系统故障的类型
1、直流电源失压
（1）如果监控系统、控制回路或者信号回路中，直流电源供应不足，则无法实现对整个系统的有效监控，其一次设备无法予以正常操控。若是在继电保护以及自动装置上发生直流电源失压的情况，需要励磁的继电器有可能造成失磁而引发回路的混乱，从而造成跳闸故障。例如某500kV变电站在2000年发生了跳闸故障，究其原因就是直流电源失压造成的。具体分析后主要原因包括：
①在对短引线保护进行设计的过程中，并未对保护投退压板予以单独设计，而是与主保护共用一套投退压板，极易导致出口压板使用过于频繁而降低寿命；
②通过事后检查得知，此短引线的保护整定值过低，跳闸之前的电流负荷远远超出电流动作值；
③短线保护回路设计不合理，在对保护自动投入回路进行设计的过程中，使用的是出线刀闸和合闸位置，继电器常闭接电方式。一旦位置电源出现失去电压的情况，极易早知常闭接电出现闭合情况，从而造成短引线自动投入故障出现。
其示意图如图1所示。
图1短引线保护出口示意图
（2）针对此种原因发生的事故，可以采用如下措施进行解决：
①对于短引线保护的自动投入回路进行相应的改造，可以将其改成为出线刀闸分闸位置继电器的常开接点控制，这样一来，能够对因位置继电器出现失磁情况导致保护误动作情况的出现起到一定的抑制作用；
②在日常运行中，短引线保护出口端子应保持退出状态；
③对保护定值进行适当调整，对短引线保护动作的整定值予以合理增大。
2、直流系统接地
在直流系统中，直流接地故障是最常见的也是最具危害性的故障之一。在实际运行过程中，如果直流系统仅仅是通过一点进行接地，则无法产生短路电流，进而不会对正常运行产生影响，但是直流系统的监视装置会发出相应的警报信号。如果在此基础上再有一点接地，则极易导致两点接地出现短路情况，从而导致熔断器出现熔断情况，使相关的设备、继电保护以及自动装置控制回路得不到电源供应，引发系统故障。
（1）直流正极两点接地
如果出现直流正极两点接地情况，则极易造成信号装置、自动装置、继电保护以及断路器的误动作。在整个直流系统中，线圈（用于控制跳合闸）、回路（用于控制继电器励磁失磁）往往是与直流电源的正极进行连接的，详见图2。
图2直流正极两点接地示意图
若是在接点的两侧位置都出现直流接地的情况，就会使接点发生短接从而造成后面继电器失控而出现励磁的情况，进而造成误动作的发生。另外也可能造成误合闸以及误报信号等情况。
（2）直流负极两点接地
直流负极两点接地如图3所示。
图3直流负极两点接地示意图
一旦直流负极两侧线圈出现同时接地的情况，极易导致线圈接地点短接而无法动作的现象。此外，在运行过程中，直流回路短路电源过大也会导致电源的保险出现熔断现象，失去保护作用，这样就可能将继电器烧毁，也可能造成两点之间的接地开关和刀闸合不上。
三、500kV变电站直流系统故障原因分析
1、设计施工方面的原因
在新建变电站或者进行老旧变电站改造过程中，因为设计问题造成的系统故障较为常见，主要包括：两段直流负荷混接、交直流混接等等。另外由于施工质量问题（包括施工工艺问题、施工操作问题等等）可能会造成直流回路发生线缆裸露、线头和柜体发生接触等问题，这也是造成接地的重要原因。同时，检修人员在进行二次回路作业时，也有可能造成人为接地或短路的情况，从而造成直流故障。
2、绝缘材料老化的原因
如果变电站处于长时间的服役状态，其控制线缆和接线端子极易出现破损、老化情况。加之，变电站修建时间比较长，运维不当等原因，导致继电保护及二次回路绝缘材料出现问题，若是在较大的电流作用下极易引发直流事故。
3、运行维护不够及时有效
对于户外的端子箱、电磁锁以及操作机构箱等没有进行很好的维护，一段时间的运行后就会出现密闭性问题，导致设备内部极易出现结露潮湿、绝缘受潮以及污垢等情况，大大降低率直流对地的绝缘性。特别是在雷雨季节，很容易出现渗水情况，也有某些小型动物（例如蜈蚣、老鼠等）可能会爬进带电回路。与此同时，二次回路在运行过程中，容易遗留部分元件线头、螺丝等零件，一旦发生震动，极易掉到带电回路上，引发直流故障。
四、直流故障的预防策略
因变电站直流系统中使用设备教导，且外漏部分占据较大比重，电缆线路较长，想要完全杜绝直流系统故障几乎是不可能的，然而通过对合理措施的应用，能够对直流系统故障的出现起到良好的预防作用。
1、严格控制设计以及施工内容
（1）要想预防直流系统故障应从变电站的设计及施工入手，以免直流混接或者交直流混接的情况。同时，采取合理措施，确保直流回路继电器和交流继电器、小开关、接触器等设备距离足够，以免因于交流回路在电压切换过程中电弧的作用造成交流电压进入到直流电路。
（2）在进行新建变电站或者老旧变电站改扩建过程中要增强现场的监督，防止由于野蛮操作造成电缆的磨损、挤压以及扭伤等等。尤其是在布设电缆过程中，严格禁止直接在地上或者金属支架上拖拽。在施工完成后要对电缆的完整性进行检查，确保其完好。
（3）要对二次回路作业进行严格检查，对于退出运行的或者比较多余的电缆接头进行良好的包扎。在完成工作后要及时清理施工现场，避免螺丝、垫圈等杂物遗留在电箱内。
2、加大运维管理力度
（1）加强变电站运维管理，尤其是要对薄弱环节予以高度重视，从管理上减少直流系统故障的发生。同时做好户外端子箱等设备的防霉防潮工作，确保其具有良好的密封性，并且要定期对其进行清理，保证其干燥清洁。要在室外的端子箱等箱体中设置驱潮器，通过自动方式或者手动方式保证箱体的干燥。在对设备进行定期巡查时要检查驱潮器的工作情况，确保其工作状态正常。
（2）对于新建变电站要检查电缆沟是否能够正常排水，对于老旧变电站要定期检查电缆沟的积水情况，发现问题及时处理。之所以要对电缆沟进行检查主要是因为：①防止电缆沟施工不够科学合理而造成排水不够通畅，从而造成电缆长期泡水；②防止电缆沟内由于泥沙的堆积而影响了排水效果。
（3）在进行日常巡查时，要重点关注户外箱门是否正常关闭，门锁是否完好。在雨雪天气要重点检查箱体是否漏水以及箱内是否有积水，在风力较强的天气要重点检查箱门是否被刮开等问题，防止雨水进入。
五、结语
变电站直流系统改造风险巨大，一旦操作失误，就可能产生不良后果，因此改造前需要勘察和论证。另外，改造后直流运行方式发生了改变，会给二次设备运行带来一定隐患。这就要求在改造过程中做好事故预想，加强直流系统特巡工作，尽快完成改造工作。
参考文献
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[4]胡斌，陈浩.500kV变电站直流系统常见故障处理[J].科技展望，2014（19）：18-19.
论文作者:刘俊,朱冬剑
论文发表刊物:《电力设备》2016年第22期
论文发表时间:2017/1/18
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