直流系统典型案例及常见配置问题浅析

[摘 要]近年来，国内出现多起由于直流系统原因导致的变压器设备损毁、大面积停电以及发电厂运行机组“非停”事故，造成了较大的经济损失。本文就近年来国内两起典型直流系统事故案例进行分析，并在此基础上，讨论直流系统配置中一些常见的问题。本文涉及内容对变电站及发电厂直流系统运行、维护人员的日常工作及技改方面工作，具有借鉴意义。

[关键词]直流系统；典型案例；配置问题 ；二十五项反措

中图分类号：TP182 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2016）16-0032-01

1 直流系统概述

直流系统一般由蓄电池组、充电装置、监控装置、稳压装置、母线及馈线等部分构成。蓄电池组是用电气方式连接起来的用作能源的两个或多个单体蓄电池，常用的蓄电池一般有固定型排气式铅酸电池、阀控式铅酸电池和镉镍电池，目前，绝大多数电厂均使用阀控式。充电设备是直流系统中最为关键的设备，充电方式通常有三种：初充电、浮充电和均衡充电。平时由交流电源通过充电装置对控制系统与保护装置供电，并对蓄电池充电，当系统发生故障使交流电失去时，由蓄电池继续为控制系统与保护装置提供电源。直流系统的安全性、可靠性影响着发电厂、变电站的运行，关系着整个电网的安全生产[1]。直流系统的供电对象主要有：继电保护及安全自动装置、信号设备、通信系统、开关电器操作、直流动力负荷、事故照明等等。

2 直流系统典型案例分析

近年来，国内出现多起因直流系统原因导致的变压器设备损毁、大面积停电以及发电厂运行机组“非停”事故，造成了较大的经济损失。现就2016年上半年国内发生的两起典型直流系统事故案例，结合事故调查报告，进行讨论分析。

（1）陕西某变电站主变烧损事故

①情况描述：

18日0时25分10秒，韦曲变35千伏韦里III线发生故障；27秒后，故障发展至110千伏系统；132秒后，故障继续发展至南郊变330千伏系统；0时27分25秒故障切除，持续时间共计2分15秒。事故造成#1、#2变喷油；#3、#4、#5变变烧损；部分相关避雷器、母线、开关与刀闸不同程度损伤。同时造成330千伏南郊变及110千伏多个变电站失压，共计损失负荷24.3万千瓦；停电用户达8.65万。

②事故原因：

据调查报告，事故起因是35千伏电缆中间头爆炸，同时电缆沟道内存在可燃气体，发生闪爆。事故主要原因是由于站外35千伏韦里III线故障，330千伏南郊变#1、#2、#0站用变因低压脱扣全部失电，直流系统失去交流电源，另外，改造更换后的两组新蓄电池未与直流母线导通，充电屏交流电源失去后，造成直流母线失压，导致全站保护及控制回路失去直流电源，造成故障越级。

（2）辽宁某大型机组直流系统失电跳闸事故

①情况描述：

2016年2月29日13时39分，辽宁某厂在轮换#1机组#1给水泵时，AST电磁阀失电保护动作，汽机跳闸，机热工保护动作，最终造成机组跳闸停机和设备损坏，其中：中压14～19级隔板的叶顶汽封有磨损；中压后汽封有轻微磨损；#2轴瓦钨金脱胎，#1轴瓦钨金磨损严重，#3、#4、#5轴瓦轻微磨损；#2内外油挡石墨环损坏。

②原因分析：

#1机组直流系统正常运行方式为两路交流电源供电，蓄电池组浮充运行。2016年2月4日时，#1机组直流系统接地报警，经现场检查确认#1机组直流蓄电池组内部发生接地故障，已经不具备运行条件，退出运行。直流电源屏两路交流电源分别取自380V厂用段，2016年2月29日给水泵启动过程中，6KV厂用母线电压降低，380V厂用段电压随之下降，充电模块在超出允许工作电压范围（323V-475V）会闭锁充电模块输出，造成#1机组直流系统交流充电装置停止输出，导致直流母线电压消失，所有直流负荷全部停电，AST电磁阀失电保护动作，尔后热工保护动作，6KV厂用母线电压升高后，直流模块不再闭锁输出，开关得电跳闸，且由于快切装置在直流母线首次失电时已闭锁，6kV厂用IA、IB段母线同时失压，6kV各负荷开关低电压保护动作跳闸、380V厂用系统PCIA、IB段母线失压，造成DCS失电、直流系统的两路交流电源失电，导致直流母线第二次失压，380V厂用BZT装置无法动作，低压母线失电。由于油泵因电源问题没有及时启动，因此造成大机划瓦事故。

（3）两起事故的共同之处

通过对比不难发现，两起事故均是由于直流系统中蓄电池组退出运行所致。

虽然两起事故时间和地点截然不同，但反映出的问题却是相似的。首先就是直流专业管理薄弱，直流系统技术监督不到位；其次，对直流系统退出运行会造成的后果认识不足，未制定有效的防范措施；最后，直流专业技术力量薄弱，对设备性能掌握不牢。

3 直流系统常见配置问题

目前，直流系统从设计、采购、安装到运行管理基本都已标准化、定型化[2]，但是，在实际配置中，仍有许多单位与国家能源局《防止电力生产事故的二十五项重点要求》（国能安全〔2014〕161号）要求不符[3]，结合现场检查，发现突出表现在如下方面：

（1）发电厂发电机组用直流系统与升压站用直流系统共用一套，未能做到相互独立。

（2）直流系统配置未充分考虑设备检修时的冗余，充电、浮充电装置、蓄电池组数量及与母线的连接方式，不符合要求。

（3）变电站直流系统采用直流小母线供电方式对负荷供电，未设置分电屏。

（4）新、扩建或改造的直流系统用断路器使用普通交流断路器，未采用具有自动脱扣功能的直流断路器。

（5）新建或改造的直流系统未进行直流断路器的级差配合试验。

（6）现场端子箱交、直流混装，交、直流接线出现在同一段或串端子排上，存交流窜入直流故障隐患。

（7）新投入或改造后的直流电源系统绝缘监测装置，仍然采用交流注入法，未按要求更换为直流原理测量直流系统绝缘状态，且不具备交流窜直流故障的测记和报警功能。

上述问题的出现，一方面是由于老设备和新规程不对接；另一方面是由于相关管理及技术人员对直流系统重视不够，对新标准规程理解不透以及对直流系统设备性能掌握不牢。

4 结束语

通过上述各节论述，本文阐明了近年来国内两起典型的直流系统事故案例，并对两起案例的共同之处及经验教训进行了论述。同时，对直流系统配置中普遍存在的不符合国家能源局《防止电力生产事故的二十五项重点要求》的常见典型问题，进行了列举说明。最后希望相关管理及技术人员，切实加强直流系统管理和专业技术知识学习，保证直流系统安全可靠运行。

参考文献：

[1]于海.直流系统接地问题研究：[硕士学位论文]，浙江：浙江大学，2011年.

[2]白忠敏.电力工程直流系统当前问题极其建议.直流电源电源产品应用，2007年第4期.

[3]防止电力生产事故的二十五项重点要求（直流部分）. 国能安全〔2014〕16号.

作者简介：

王永强（1985―），男，大学本科，工程师，主要从事电气继电保护工作。