变电站直流系统保护选择的有关问题

变电站直流系统保护选择的有关问题（精选6篇）

篇1：变电站直流系统保护选择的有关问题

变电站直流系统保护选择的有关问题

变电站直流电源既是开关的操作电源，也是继电保护装置的电源，电网和变电站的安全运行要求直流电源必须具有高可靠性，失去直流将可能造成继电保护和开关的拒动，造成电网大面积停电和设备的损坏，严重威胁设备和电网的安全运行。直流由所属单位分散管理，设备种类多，标准应该统一，下面就直流电源使用谈以下几个应引起注意的问题。

一、目前存在的直流断路器（直流开关）和熔断器（保险管）的配合

其配合关系应执行《电力工程直流系统设计技术规程》DL/T5044-2004条款中6.1.3的规定：

1.熔断器装设在直流断路器上一级时，熔断器额定电流应为直流断路器额定电流的2倍及以上。这样可保证动作的选择性。

2.直流断路器装设在熔断器上一级时，直流断路器额定电流应为熔断器额定电流的4倍及以上。即：熔断器为2A时，上一级直流断路器应为8A及以上。这样的配合主要是考虑了直流断路器动作速度相对比较快。由于下级采用熔断器，相应增加了上级开关的额定电流，所以建议最末一级应尽量采用直流断路器。

二、上下级熔断器之间、上下级自动开关之间额定电流的选择，其配合关系应按《火力发电厂、变电所二次接线设计技术规程》DL/T5136-2001条款9.2.10、9.2.11中的规定： 9.2.10条款为：1.熔断器额定电流应按回路的最大负荷电流选择，并满足选择性的要求。干线上熔断器熔件的额定电流应较支线上的大2级——3级。

在安全评价文件中，要求上、下级熔体之间（同一系列产品）额定电流值，必须保证2——4级级差，电源端选上限，网络末端选下限。为避免蓄电池组总熔断器无选择性熔断，该熔断器和分路熔断器之间，必须保证3——4级级差，对级差的要求又有所加大，其目的主要是使上级脱扣（熔断）时间大于下级，确保上、下级直流熔断器在过负荷或直流短路时选择性。

级差是熔断器(直流断路器)生产制造时的额定电流关系，额定电流分别为3A、6A、10A、16A、20A、25A、32A、40A、50A、63A、80A、100A、125A等，它不是成固定倍数的关系。分支熔断器选用6A，按大2-3个级差考虑干线应选用16A或20A的熔断器。

一般每个回路继电保护配置的保险丝为3A或6A，可以根据直流电压和一次开关合闸、跳闸线圈电阻阻值很容易确定合闸、跳闸电流，那么它干线上保险丝的额定电流就很容易确定了，直流屏馈出的熔断器电流值不宜选择过大，因为它决定着上一级熔断器电流值的大小，否则无法与总保险配合，必要时必须增加直流馈出的数量，分散负荷，避免负荷在某段母线的集中，即某一回路最大负荷电流必须要控制，负荷在多回路中分摊，这需要在设计时通过计算，使馈出回路数量上有充分的裕度，并在设计中明确所设小母线的数量。

9.2.11条款为： 1.上下级自动开关之间额定电流的选择：

自动开关额定电流应按回路的最大负荷电流选择，并满足选择性的要求；干线上自动开关脱扣器的额定电流应较支线上的大2级——3级。

7.5.2条款为：开关电磁操动机构的合闸回路，直流断路器可按（大于等于）0.3倍的额定合闸电流选择，但直流断路器过载脱扣时间应大于开关固有合闸时间。

直流电动机回路，直流断路器可按（大于等于）电动机的额定电流选择。

7.6.3条款为：开关电磁操动机构的合闸回路，熔丝可按0.2——0.3倍的额定合闸电流选择，但熔断器的熔断时间应大于开关固有合闸时间。

直流电动机回路，熔丝可按电动机的额定电流选择。

在国家电网公司颁布的《直流技术标准》中对直流系统的保护规定如下：

（1）直流回路中严禁使用交流空气断路器；当使用交直流两用空气断路器时，其性能必须满足开断直流回路短路电流和动作选择性的要求。（2）直流空气断路器、熔断器应具有安一秒特性曲线，上下级应大于2级的配合级差，并应满足动作选择性的要求。（3）直流电源系统中应防止同一条支路中熔断器与空气断路器混用，防止在回路故障时失去动作选择性。

由于不同制造厂或不同系列产品存在性能差异，混合使用有可能会失去动作选择性配合，因此，一个站的直流熔断器或自动空气开关，原则上应选用同一厂家的系列产品。

断路器与熔断器混合保护的级差配合比较困难，由于无时限的断路器的脱扣速度基本不变，而熔断器的动作具有反时限特性。无论断路器安装在熔断器之前或之后，总在某些短路电流值范围内会出现失去动作选择性。因此，应避免这种组合保护方式。

直流系统熔断器应分级配置，上下级熔体应满足选择性配合要求。一个站的直流熔断器或自动空气断路器，原则上应选用同一制造厂系列产品。使用前宜进行安秒特性和动作电流抽检，同一条支路上的空气开关和熔断器不宜混合使用。

直流回路中采用空气自动空气断路器时，必须选用合格的直流空气断路器，严禁采用交流空气断路器。对已经采用的，必须安排更换。

在变电所直流电源屏上，由于蓄电池组的容量确定后，其出口回路熔断器额定电流是按蓄电池1H放电率电流选择的，并应与各馈出回路相配合；从保护动作选择性要求，蓄电池输出回路断路器额定电流应大于馈出断路器额定电流最大的一台来选择，配合系数一般取2，必要时取3，取以上电流最大者为蓄电池输出回路断路器额定电流，并应满足蓄电池出口短路时灵敏系数的要求。所以设计部门在设计时，基本也确定了蓄电池出口回路额定电流和馈出回路的额定电流。如防酸式和阀控式密封铅酸蓄电池回路设备选择：

蓄电池容量（AH）

200

300

400

500

800

熔断器IE（A）

200

315

315

400

630

直流断路器IE（A）

160

200

250

315

500

详见规程5044——2004附录F

三、目前变电站直流电源的保护大多采用直流断路器和熔断器配合，熔断器和直流断路器配合的混合方式，很不规范，一般微机保护和电磁式保护分别采用直流断路器和保险管，而新上的直流电源屏均采用直流断路器，原使用的直流电源屏是采用保险管，开关机构上也是保险管较多，早期的变电站采用熔断器，新变电站采用直流断路器，由于继电保护和直流设备的更新，在更新时造成上述的混合方式，要引起运行管理人员的重视。如熔丝的上下级不是同一系列产品（如果末级是快速熔断器还好），也不清楚直流断路器和熔丝的安秒特性，尤其是不应在空气断路器的下级使用熔断器。直流断路器动作相对速度比较快，所以我们不希望直流断路器下一级再接熔断器。以上的问题不满足国家电网公司颁布的《直流技术标准》，应加以整改。

目前对直流系统的各级保护开展了定值管理，主要是对各级直流空气开关和熔丝的额定电流加以明确，但大部分变电站没有对定值的由来进行计算，没有通过计算、校核，进行上下级动作时间的比较,而是沿用建所时使用的原始设计值或厂家原屏带来的设备电流值，依赖设计或厂家对充电机、硅整流（开关电源）、蓄电池回路熔丝（开关）、直流屏馈出部分熔丝（开关）额定电流的选择。在直流回路发生变化、增加负荷或接线改变，上下级保护是否保证选择性有一定的不确定因素。所以变电站要有一张全所的直流图，包括熔丝（开关）额定电流选择和动作电流选择的计算说明，具备采用的熔丝和直流小开关的动作安秒特性，通过直流短路电流计算，校验上下级动作时间，在不满足时能够调整直流接线结构，使上下级保护有动作时间的配合，不误动拒动，尤其不允许越级误动。由于计算涉及问题较多，动作时间不易确定，所以绘制一张全所的直流图很有必要，在图中可以清楚地看出上、下级保护级差配置，保护配置是否存在问题，要满足上、下级保护级差配置的规定。

直流屏馈出的熔断器采用短路短延时开关，防止越级带来的事故面扩大。

在前几年进行的变电站直流系统的反措中，新建或改造的直流系统对不同的电压等级采用不同的直流母线供电，开关的控制操作和动力直流分开，如一次变有三个电压等级，那么分别各设置供220KV、66KV、10KV的直流开关操作电压母线、220KV、66KV、10KV的继电保护用直流电压母线，每段母线由直流屏二个馈出开关环路供电，正常单回路运行辐射状供电。对变电所高压开关的合闸设立动力直流母线采用独立环路供电，中间解环运行。对信号回路采用由直流屏独立馈出。避免与继电保护用直流和控制直流交叉供电，互相影响。在一个电压等级的直流母线上，根据一次元件数量、负荷大小适当增加母线段数，可分设保险（空气开关）供电，以便较好的实现配合。设置多段母线可以使负荷分配合理，使直流屏馈出开关的保护电流值不致偏大，有较好的灵敏度，与总保护有较大的级差保证，所以直流系统好的接线结构也是保证其安全运行的关键。

四、在安全性评价中建议：在熔断器（直流开关）定值管理上要进行计算，有书面材料，专人管理，每年一次。没有进行的要尽快落实，对配合关系要做到心中有数。计算的步骤： 1.建立完整的直流系统图，从交流电源开始，包括充电机、蓄电池、直流屏馈出、各级母线馈出的完整接线，可以采用单线图从上级到下级，由粗线到细线，对采用的熔断器、直流开关、刀闸采用不同的符号区别，标明采用的额定电流值。

A、蓄电池、充电机为第一级保护定值；

B、直流屏馈出、试验电源、开关动力直流（大合闸）为第二级保护定值；

C、从各直流母线馈出到保护和控制回路的分支保险为第三级保护定值；

2.通过统计各回路最大负荷电流，根据规程原则确认各分支保护的额定电流值，3.建立保护定值一览表，整定值计算过程，计算保护和控制回路负荷电流，动作曲线对比，动作时间对比。

4.进行各点直流回路短路电流计算。依靠时间的配合保证上级保护不越级动作。

五、为了方便了解和掌握，对北京人民电器厂保护电器的设计方案简介如下，说明直流开关的选择原则，额定电流与动作特性的关系：

采用的直流断路器应具有速断保护和过电流保护功能是《电力工程直流系统设计技术规程》DL/T5044-2004的要求，其附录E对直流断路器的选择进行了介绍，并分别介绍了过负荷长延时保护、短路瞬时保护、短路短延时保护的整定原则。北京人民电器厂采用其生产的G系列直流开关保护特性对不同的异常（过载）和短路电流，有三种动作行为。1.过载（长延时）保护：电流较小，为防止电缆发热的绝缘破坏，经一段时间延时切除故障回路。

2.短路（瞬时）保护：电流较大，会对设备有较大危害，所以要求断路器立刻切除故障回路。

3.短路短延时为防止越级保护带来的事故面扩大，保证故障电流仅仅由距离故障点最近的断路器来切除，有时要求上级断路器在遭遇短路电流时，经过一定时间的短延时（一般为MS级）后再动作。

在电流小于过载（长延时）保护起始动作值，开关正常工作。在电流达到各相应动作值，开关按相应时间特性动作。

北京人民电器厂其生产的G系列直流开关具有长延时+瞬时保护功能为二段保护脱扣器（A类保护）。如GMN20R、GMXX系列，用于直流电源末端保护。GMN20R系列用于直流电源末端保护，额定电流为：1A、3A、6A ；在通过5IN时瞬时脱扣。

GM系列脱扣分为延时过载、瞬时。在通过10IN时瞬时脱扣，（短路瞬时保护一般在10倍IN时瞬时脱扣。）GM800A、1250A为5IN瞬时脱扣。以上二种B类保护的开关用于直接接到负载的场合。

北京人民电器厂其生产的GMB系列具有长延时+瞬时+短路短延时功能，称为三段保护脱扣器（B类保护）。

GMB32系列脱扣采用长延时+瞬时+短路短延时，额定电流为：16A、20A、25A、32A、40A。以下以GMB32/2400R-32A为例来说明各种故障电流发生时断路器的动作情况，ID为故障电流。

1.过载（长延时）保护：1.05*IN（33A）〈ID〈10*IN（320A）

ID=33A时

在1H以上动作，ID=3IN= 96A时

在7S内动作，ID=7IN=224A时

在3S内动作，动作为反时限曲线动作，ID增大，动作时间逐渐减小。

2.短路短延时保护功能：10*IN（320A）〈ID〈2.5KA 动作时间可达数百毫秒。

ID属于一般短路电流，开关经过一个固定的延时时间T后（10MS）再动作，3..短路（瞬时）保护：2.5KA〈ID〈20KA ID大于2.5KA时，属于大短路电流，开关瞬动为十几毫秒，开关极限短路分断能力为20KA，动作时间为4MS。第二级保护额定电流与第三级保护额定电流级差不宜小于4级。

对直接接到负载的馈线断路器，可以不设短延时，它的上级对直接接到负载的馈线断路器的保护范围要有短延时，关键是落实反措要求，设置供220KV、66KV、10KV的直流电压母线，保证不失去后备保护，第一级保护只有在直流屏母线短路时断开。

六、省公司提出如下要求：

1、各单位应高度重视变电所直流保险的使用维护工作，加强这方面的领导，每年应结合春、秋检对变电所直保险进行一次全面检查，重点检查保险容量、上、下级的配合及保险状况，对长时期运行的直流支路保险和总保险，根据现场实际情况，必要时应提前更换，以确保可靠安全

2、对现运行、库存和新购进的各类保险、空气开关，有条件的应抽样进行安秒特性试验，确保其质量。

3、各单位要对现运行蓄电池总保险进行一次全面检查，对保险熔断没有告警信号的，要实施改造加装信号回路，蓄电池总保险应更换成带有“撞击体”保险器，以便实现保险熔断有信号发出。

4、加强对《电力工程直流系统设计技术规程》DL/T5044-2004和《火力发电厂、变电所二次接线设计技术规程》DL/T5136-2001的学习和理解，学习厂家有关维护使用说明书，对现运行的进行复核，对新投产的设计要加强审核和验收。

省公司农电生产工程处 2007年4月29日

篇2：变电站直流系统保护选择的有关问题

2009-05-06 14:44:08 来源: 网上搜集 作者:佚名

摘 要：对变电站直流系统设计中的几个主要问题进行了讨论，阐述了影响直流系统额定电压和蓄电池容量选择的主要因素，分析了直流系统额定电压、蓄电池容量的选取方法以及主接线、直流馈线网络的设计方法，介绍了新型的充电装置、绝缘监测和电压监视装置的性能。关键词：变电站；直流系统；设计；智能型高频开关充电装置；绝缘监测和电压监视装置

直流系统为变电站的继电保护、控制系统、信号系统、自动装置、UPS和事故照明等提供电源。近年来直流系统的技术和设备发展迅速，阀控铅酸蓄电池、智能型高频开关充电装置、微机型绝缘监测装置等，具有安全可靠、技术先进和性能优越等特点，促进了直流系统的发展。

本文就变电站设计中对直流系统设计有直接影响的因素和变电站直流系统设计方案的选择进行探讨。 1直流系统接线

根据《火力发电厂和变电所直流系统设计技术规定》，发电厂和变电站的直流系统应采用单母线或单母线分段接线。单母线接线简单、清晰，但可靠性与灵活性差，一般用在110kV以下的变电站；单母线分段接线可靠性较高，任一段母线出现故障或需要检修都不影响供电，建议110 kV，220 kV和500 kV变电站采用单母线分段接线。 2直流系统额定电压

在确定变电站直流系统额定电压时，应根据变电站的具体情况，找出影响直流系统额定电压选择的主要因素。以往设计的220 kV及以下电压等级的变电站，大多数为带电磁操作机构的断路器，需要直流动力合闸电源，在这种情况下，满足直流动力回路电压的要求，降低直流动力电缆的投资，成为影响直流系统额定电压选择的主要因素，因此，以往设计的变电站中多数采用了220 V的直流系统。20世纪80年代以来，在220～500 kV变电站中，110 kV及以上电压等级的断路器多采用气动或液压操作机构，10 kV断路器采用弹簧操作机构，这样就不需要直流系统提供动力合闸电源了，因此，满足直流动力回路电压的要求和降低直流动力电缆投资，就不再是确定直流系统额定电压的主要因素。由于500 kV变电站被控对象远，控制回路电缆长，所以满足控制回路电压的要求，降低控制电缆的投资就成为确定500 kV变电站直流系统额定电压的主要因素。一般来说，当直流电压为220 V时，若控制电缆长度在500 m以内，电缆截面面积不大于4 mm2，就不会给电缆的接线带来困难。当直流电压为110 V时，若电缆长度超过250 m，就要选用截面面积为6 mm2或10 mm2的电缆，一般端子排只能连接截面面积不超过6 mm2的电缆芯，要连接截面面积大的电缆芯必须采取特殊的连接方式，这给施工和维护都带来困难；另外，500 kV变电站的控制对象多，距离远，电缆用量大，直流电压采用110 V，加大了控制电缆的截面面积，必然大幅度增加有色金属的消耗，增加了在控制电缆方面的投资。基于上述技术和经济上的考虑，在220～500 kV变电站采用集中控制的情况下，直流系统的额定电压宜选220 V。

若220 kV变电站的规模较小，控制电缆的单根长度较短和控制电缆总量较少，或为全户内的220 kV变电站的情况下，直流系统的额定电压采用110 V是合理的。

若500 kV变电站采用在配电装置上设分控室，二次设备分散布置，在主控室和分控室中都设有独立的直流系统，则控制电缆的长度可大大缩短，满足控制回路电缆电压的要求不存在任何问题。此时，由于变电站的蓄电池组数多，所以降低每组蓄电池及其辅助设施的造价就显得尤为突出。在这种情况下变电站的直流系统的额定电压宜选110 V。3直流馈线网络

为简化设备，220 kV变电站直流系统一般采用环形供电网络，即直流动力负荷和控制负荷都采用环形供电网络。在变电站内设动力和控制小母线，在各直流负荷之间形成环形供电网络，每个环的电源回路接到两段母线上。若220 kV变电站为全户内式，220 kV及110 kV配电装置均采用气体绝缘金属封闭开关设备(GIS)，二次设备置于GIS室内，则直流馈线应分别引至各配电装置处各自形成环网。由于GIS二次回路所需直流电源较多，故在设计时应考虑足够的直流馈线数量。

500 kV变电站对直流供电网的可靠性要求更高，结合对控制电源双重化的要求，一般采用辐射状供电。为了简化供电网络，减少馈线电缆数量，可在靠近配电装置处设直流分屏，每一分屏由2组蓄电池各用1条馈线供电。 4蓄电池容量

在以往的变电站中，10 kV断路器多采用电磁操作机构，其额定合闸电流较大，为90～245 A，所以事故放电末期承受冲击负荷时，确保直流母线电压在允许值范围内，是选择蓄电池容量的决定性因素。近年来，越来越多的10 kV断路器采用弹簧操作机构，其合闸电流很小，则蓄电池的容量由全站的经常负荷和事故负荷决定，这样可大大减少蓄电池容量。

以1个具有2台150～180 MVA主变压器、8回220 kV线路、10回110 kV线路、10回10 kV线路和2组电容器的220 kV变电站为例，当变电站10 kV断路器采用弹簧操作机构时，其额定合闸电流为3.2 A，分闸电流为0.5 A，允许的最低工作电压为87.5%额定电压，选择220 V额定电压、104只蓄电池和400 Ah容量的直流系统即可满足要求。 5充电装置

充电装置是保证蓄电池可靠运行的主要设备，特别是阀控式蓄电池对充电装置性能的要求更高。以往的变电站的充电装置多采用晶闸管整流装置，近年来越来越多的变电站采用智能型高频开关充电装置，且运行情况良好。智能型高频开关充电装置具有技术先进、性能优越和体积小等优点。表1列出了2种类型的充电装置的技术指标。 6绝缘监测和电压监视装置

常用的直流绝缘监测和电压监视装置是根据电桥原理由继电器组成的，近年来有些厂家生产了微机型的直流绝缘监测和电压监视装置，如南京自动化研究院的ZYJ型绝缘监测和电压监视装置，武汉琴台电力技术研究院的WZJ型绝缘监测和电压监视装置，温州星炬电控有限公司的ZJD-4型绝缘监测和电压监视装置等。这些产品的灵敏度高，正、负母线绝缘同时降低时也能进行监测，并带有分支回路在线监测装置，能指出绝缘下降或出现接地故障的回路，大大缩短了查找直流系统接地故障的时间。

采用单母线分段接线方式有2组蓄电池时，母线是分开运行的，以往多设1套直流绝缘监测和电压监视装置，经切换开关切换至2段母线，接线复杂，其中有一段母线不能监测，所以每组母线设1套直流绝缘监测和电压监视装置为好；只有1组蓄电池但采用单母线分段接线方式时，单分段开关通常是接通的，此时可设1套可切换的直流绝缘监测和电压监视装置。 7结束语

直流系统是变电站的一个重要组成部分，对变电站的正常运行起着重要的作用，它的设计方案的合理性及其运行的可靠性直接影响着变电站的可靠性。所以在变电站直流系统的设计中，我们要根据变电站的实际情况对直流系统进行计算、分析，选择最合理的方案。 参考文献

［1］能源部西北电力设计院.电力工程电气设计手册(2)：电气二次部分［M］.北京：中国电力出版社，1991.

篇3：变电站直流系统保护选择的有关问题

关键词：变电站,直流系统,继电保护

引言

对于电力系统而言, 直流系统发挥了重要的作用。直流系统具备了独立性电源, 同时还具备相关充电设备。因此, 在电力系统正常运作时, 直流系统可保证供电安全, 为相关装置如短路器、远程控制装置等提供稳定电力。当电力系统出现故障时, 直流系统依然可保证电力维护装置供电[1]。直流系统接地主要是指直流电源实际运行时某一点与地面接触, 可能会造成电源短路或保险丝熔断, 从而影响到继电保护系统乃至整个电力系统正常运行。因此, 在直流电源运作时需要对直流接地进行细致化检查, 避免出现意外事故。

1 继电保护系统概述

电力系统长时间负荷运载, 而且易受到自然因素影响, 出现故障是不可避免的。当电力系统运行出现故障时, 继电保护系统将发挥保护作用, 在最短时间内将故障设备从系统中切断, 并及时反馈相关监控人员, 以预防设备损坏。线路出现问题时, 将会造成系统出现超负荷, 导致电压异常或电机出现短时间失磁。继电保护系统可对电力系统实时运行状态进行有效监控, 当某个电力元件出现问题时, 继电器将被触发, 使故障元件转变为非工作状态, 让其脱离电力系统, 避免危害[2]。总之, 继电保护系统为电力系统运行提供了一个相对稳定的环境, 是电力系统安全运行的重要基础。

2 直流系统接地对继电保护影响分析

2.1 点接地影响

直流系统点接地影响主要分为两点接地影响及单点接地影响, 具体如下: (1) 两点接地影响。直流电源实际运行过程中, 会受到外界环境影响, 造成电源两端线路与地表连接, 并导致保护设备失电。直流电源两端接地时, 由于线路电流未经过电源两端的高阻值电阻, 电流值便会上升。接地两点与地表及继电器组成了一个完整回路, 那么上述高值电流会直接进入继电器, 造成继电器超负荷工作。若电流值超过额定电流范围, 将导致继电器元件出现故障。假设故障未被及时发现, 继电器就会长期高负荷工作, 最终烧毁跳闸电圈, 使继电设备损坏。除短路外, 二点接地还会导致继电器拒动、误动。 (2) 单点接地。某些情况下, 单点接地也会使继电器出现故障, 影响电力系统正常运行。一点接地之所以会造成继电器出现误动, 主要由于直流母线对地电容所造成。多数变电站内, 继电保护相关设备由微机操控, 自动化设备及微机监控设备主要经直流供电。微机接入系统后, 将促使整体直流负载下降, 然而相关微机设备需要凭借DC/DC电源模块才能保证稳定供电。上述电源模块通常采用5V、12V、24V辅助工作电源, 并且需要一定的EMI抗干扰措施[3], 以防开关电源与设备受到噪声源影响。具备EMI的电路在正对地与负对地之间存在电容, 并且电源设备数量较多。当这些电容汇集于直流系统中, 将导致对地电容大幅度上升。上述情况下, 即便是单点接地也会造成电容产生较大充放电电流, 并对继电器产生冲击作用, 导致继电器发生瞬间误动。

2.2 正接地影响

若直流系统出现正接地, 会造成继电保护装置出现误动。通常情况下, 电力系统保护动作均由电源负极触发。当电源正极接地时, 会使得跳闸线圈与电源负极出现电源一致的情况, 并且线圈上存在的负极电荷会造成跳闸项圈也带有负电, 造成继电器触发。上述情况不但未给予电流有效保护, 而且还影响到了电力系统的正常运转。

2.3 负接地影响

直流电源负极与地面接触时, 形成负极接地。负极接地与正极接地存在显著区别, 电源负极接地时会使跳闸线圈出现短路。而跳闸线圈出现短路就会降低电力系统的电力感知能力, 使相关元件失去原本的作用, 系统也无法对元件故障进行准确判别。上述情况下, 由于继电器无法判断元件是否存在故障, 便会拒绝触发, 相关设备也就无法得到正常保护。

2.4 对地电压影响

直流系统接地时, 可能会造成对地电压过高, 此时若存在对地电容, 将产生严重的安全隐患。对于存在继电保护的直流系统而言, 直流电压绝缘并不能与对地绝缘划上等号。在实际监测过程中, 绝缘监视仪内部直流母线正负对地均接有数值在100K以上的采样电阻。以往的监测系统主要利用平衡桥原理进行监控, 在直流母线中会置入一个桥电阻接地网络, 来实现接地监控。其中点接一个直流小电流继电器, 电阻值为15K, 继电器另一端接地。由于直流系统对地电阻相对偏低, 所以在直流系统中继电器内阻远小于15K时, 出现直流单点接地, 继电器上分压远小于其动作电压[4]。此时, 绝缘检测电桥电阻并不会对继电器误动产生影响。平衡桥检测电阻阻值较小, 对地电压也会保持较为稳定的状态。换句话说, 仅当直流系统电阻下降幅度较大时才会对对地电压产生影响。如今, 这一情况已经发生改变, 小功率继电器应用范围不断扩大, 内阻也有一定程度提升。同时, 微机监测所需要的桥电阻阻值也在不断增加, 对地电压平衡会受到影响, 稳定性有所缺失。

2.5 对地电容影响

对地电容可对直流母线共模干扰进行有效控制, 保证了相关设备正常工作。设备内部存在对地电容, 并且在空气开关当中存在过载动作元件, 还有过流动作元件, 可将这种结构视作为电流继电器。若直流母线正极存在冲击突波, 突波电流会经过空气开关正极动作线圈。此时, 突波电压基本上会加载于动作线圈上, 造成瞬时功率过大, 会对空气开关正常动作产生影响, 造成误动。

3 相关防范措施

首先, 应当加强相关管理工作。对直流电源及直流回路进行全程化管理, 从设计、调试直至直流改造工作需严格按照相关标准执行。对运行维护管理工作给予充分重视。对支路直流系统绝缘状态进行定期检查。再者, 对相关技术环节进行优化。直流电源容量筛选要达到事故时最大冲击负荷要求。在直流熔断器配置及回路配置过程中, 需要消除寄生回路, 同时强化保护功能冗余度。对自动小开关与熔断器配合关系进行确认, 保证两者符合幅值关系及时间关系。对支路跳闸回路进行检查, 先将支路断路器闭合, 再取下支路电源熔断器, 于负荷侧进行正负极短接, 观察绝缘电阻能否达标。直流操作与信号负荷需保持相对独立性, 由专用熔断器供电, 防止控制回路出现故障。在故障检测过程中, 应该严格控制大功率便携式接地仪使用, 避免交流电压与直流系统串入。提升继电器抗干扰能力, 尽可能降低直流系统对地分布电容值。

4 结束语

综合来看, 变电站直流系统接地对继电保护会产生多方面影响。为保证继电保护装置充分发挥作用, 需结合实际运行环境及装置状态, 采取针对性措施进行有效防范, 避免线路短路, 为电力系统运行提供一个良性环境。

参考文献

[1]李林芝, 王小飞.直流接地对继电保护装置的影响分析[J].硅谷, 2013, 14:30+29.

[2]张永生, 胡旭东, 王伟, 等.变电站直流系统接地故障分析[J].电力安全技术, 2012, 1:49-50.

[3]罗长兵.直流系统分布电容对继电保护的影响[J].云南电力技术, 2012, 4:62-63.

篇4：变电站直流系统保护选择的有关问题

关键词：变电站；直流系统；直流合闸环路；蓄电池；绝缘监察装置；接地

中图分类号：TM63 文献标识码：A 文章编号：1000－8136（2012）03－0039－02

在变电站直流系统中，由于直流合闸环路接线不合理，蓄电池维护不当或绝缘监察装置运行可靠性差等原因，直接导致直流系统运行过程中出现故障而引发事故。但凡出现没有备用设备的情况，直流系统的可靠性就无法保证，对变电站电力系统的正常运行将直接产生破坏性的影响。所以，有必要针对变电站直流系统中容易出现故障的环节进行分析，使直流电源在额定参数下稳定运行及其运行回路完好，保证变电站的正常操作与运行。

1 直流合闸环路问题

在变电站建设或改造过程中，由于施工质量不过关、工艺不严谨，直流合闸环路接线不合理现象时有发生，为实现直流合闸环路的完好运行，环路接线应符合以下要求：①应设置专用的合环开关，端子箱内合闸输入电源分别接在开关上口，开关下口并接，开关机构的合闸电源接在开关下口；②保证直流合闸电源按一次设备电压等级分别进行环路；③由于常用开关的合闸直流电机额定电压一般为220 V，所以要明确两段合闸电源的电压是取220 V还是245 V；④由于变电站建设工程需要分几期完成，所以在一期建设中需要在展放合闸电缆时应参考一次设备排列图，目的是为电缆留有足够的裕度。这样，随着接下来几期工程的进行，能够保证合闸环网主电缆的相应移接，完成环路接线工程。

2 蓄电池的损害与维护问题

2.1 蓄电池损坏因素分析

蓄电池是一种既能把电能转换为化学能以便储存，又能把化学能转化为电能供给负载的化学电源设备。在变电站直流系统中，蓄电池组是必不可少的组成部分。

（1）在蓄电池组经过长时间运行后，由于个别蓄电池制作工艺问题、极板腐蚀、接触不良而造成蓄电池单体失效，具体表现为电池鼓肚、漏液等。

（2）实现正常均充和浮充电流转换，是保证蓄电池正常与安全运行的关键。然而在实际工作中由于人为因素造成的失误或误差，导致蓄电池组不能实现正常均充和浮充电流转换的情况也不在少数。主要原因是直流系统监控器内部设置的均充、浮充电流转换值与规定值不符，或蓄电池组与其连接母线接触不良，造成蓄电池不能进行正常的均充和浮充电流转换。

（3）蓄电池内部开路也是其非常严重的缺陷。蓄电池开路主要是指输出开路没有电压或低电压的情况下，蓄电池无充电电流或电流很小，导致其没有负载能力。这样的电池基本上处于报废状态，已无法正常工作。通常情况下，造成蓄电池开路的主要原因是蓄电池内部连接线接触不良、熔断器及刀闸接触不良、各电池之间连接不良等造成蓄电池无输出。

2.2 维护问题

近年来，由于密封免维护铅酸蓄电池的使用，导致蓄电池组经常发生故障。在使用该种蓄电池时，必须明确一点：密封免维护铅酸蓄电池仅仅是免去了以往加水注酸的环节，日常工作中必要的维护还是必不可少的，如定期对蓄电池组进行容量核对试验，测试蓄电池的内阻值，观察其内阻的变化状态，定期对直流系统进行整定值核对，根据蓄电池表面温度调整蓄电池组的充电电压等。

目前，市场上投用的免维护蓄电池，由于生产厂家较多且规格不同，导致各个厂家生产的蓄电池结构有所不同，而其维护方式也会有所不同。所以针对蓄电池的个体差异、维护方式的不同，倘若维护人员对蓄电池的维护经验不足，极易造成蓄电池发生失效现象。轻则影响个别蓄电池不能运行，重则会造成整个蓄电池组的损坏。可见，蓄电池的维护工作是实现蓄电池使用寿命的有效手段。

3 绝缘监察装置运行可靠性差

绝缘监察装置，能够在任一极的绝缘电阻降低至整定值时，自动发出灯光和音响信号，对电阻降低或绝缘做出及时反映。同时也可利用它判断出接地极以及正、负极的绝缘电阻值和故障接地支路。

由于变电站直流系统的网络较复杂，且分布范围较广，不可避免地会发生接地现象。当发生一点接地时直流系统仍可继续进行。但是不可使一点接地现象长期存在，一旦发现应当及时处理。倘若另一点也发生接地现象，就可能引起信号装置、继电保护及自动装置、断路器的误动作或拒绝动作，进而有可能造成直流电源短路、熔断器熔断、电源开关断开等问题，直接导致直流系统失去操作电源，引发整个变电站电力系统发生故障。因此，在变电站直流系统中必须安装绝缘监察装置，并保证其运行的可靠性。避免因绝缘监察装置运行可靠性差，无法实现对接地情况的实时监察。

4 结束语

通过本文对变电站直流系统有关问题分析，使我们了解到直流合闸环路、蓄电池的损害与维护、绝缘监察装置运行可靠性差等问题是其系统中主要存在的问题。变电站直流系统作为保障其电力系统安全与稳定运行的关键环节，在实际运行中时常发生故障。为了避免其发生故障的频率，加强对其薄弱环节与部位的管理与维护，才能保证其具有稳定与连续的供电效果，进而保证变电站电力系统的正常运行。

参考文献：

［1］陈肇辉.变电站直流系统接地故障的处理方法［J］.广东科技，2008（20）.

［2］周徐达，俞大明，陆建忠，陆晖.变电站直流系统交流侵入问题的分析与对策［J］.供用电，2009（04）.

［3］王艳.浅析变电站直流系统接地的危害及处理方法［J］.电力职业技术学刊，2011（02）.

（编辑：王昕敏）

On the Relevant Problems Analysis of Substation DC System

Huang Xuedong

Abstract: DC system operation and control power substation electrical equipment, it’s reliable or not directly affect the security and stability of the substation power system. Therefore, the article comprehensively analyzes the failure of DC system, in order to improve its power supply effect.

Key words: substation; DC system; DC closing loop; battery; insulation monitoring device; ground

篇5：变电站直流系统保护选择的有关问题

河北省环境保护局：

你局《关于高压输变电建设项目环评适用标准等有关问题的请示》（冀环辐〔2007〕364号）收悉，经研究，函复如下：

一、关于高压（超高压）输变电工程线路走廊的界定原则。

根据《中华人民共和国电力法》中华人民共和国主席令（第六十号）第五十三条任何单位和个人不得在依法划定的电力设施保护区内修建可能危及电力设施安全的建筑物、构筑物，不得种植可能危及电力设施安全的植物，不得堆放可能危及电力设施安全的物品。第五十五条电力设施与公用工程、绿化工程和其他工程在新建、改建或者扩建中相互妨碍时，有关单位应当按照国家有关规定协商，达成协议后方可施工。目前高压（超高压）输电线路走廊尚无明确定义。国务院颁发的《电力设施保护条例》（国务院令第239号）定义了架空电力线路保护区，设置架空电力线路保护区的目的是为了保证已建架空电力线路的安全运行和保障人民生活正常供电。这一区域由国家强制划定，任何单位或个人在架空电力线路保护区内，必须遵守“不得兴建建筑物、构筑物”等规定，实际上是为保护架空电力线路这一公用设施的安全，对该区域内的行为做出了限制，与环保拆迁没有必然的关系。

二、关于输电线下非居民区性质的养殖场、工厂或短期驻留活动的建筑物（工作场所）应执行的环评标准。

目前仅规定了4千伏/米和0.1毫特斯拉作为居民区工频电场和工频磁场的评价限值，即对处于输电边导线垂直投影线外侧水平间距5米以内、边导线最大风偏时空间距离小于8.5米以及离地1.5米高度处的电场强度超过4千伏／米或磁感应强度超过0.1毫特斯拉的居民住宅必须全部拆迁。线路经过农田时，适当增加导线对地距离，以保证农田等环境中工频电场强度小于10千伏／米。上述限值是针对人制定的，对饲养的家禽、家畜尚无相关规定。

三、关于高压输电线路架设环保拆迁的依据。

环保拆迁的原则是根据《500kV超高压送变电工程电磁辐射环境影响评价技术规范》（HJ/T24-1998）中规定的输变电电磁环境因子推荐标准值，是否满足该标准限值来确定的。如果环评预测值超过限值，则需要采取拆迁或其他工程措施。

篇6：变电站直流系统改造技术

摘 要 由于变电站直流系统的改造难度大，风险高，必须结合变电站实际情况，综合性、系统性、科学性的提出相关改造技术措施，以保证改造过程中电力系统的安全运行，避免相关事故或者缺失的发生，文章主要以110kV变电站直流系统为研究对象，针对当前变电站直流系统运行过程中存在的不足，提出了改造当前变电站直流系统的技术措施。

关键词 变电站；直流系统；改造；问题；方案

中图分类号 TM 文献标识码 A 文章编号 1673-9671-(2011)101-0099-02

直流系统是变电站的动力核心，为继电保护设备、自动装置、监控系统、远动系统等电气设备的正常运行和遥控操作提供直流电源保证。伴随着电力、通信、计算机技术的飞速发展，微机型保护装置和安全自动装置被广泛应用于变电站，这就对站用直流电源提出了更高的要求。目前而言，大部分110kV常规变电站的直流系统为电磁型直流设备（相控硅整流电源），这种直流系统在精准性、可靠性、稳定性、纹波系数、效率等方面都已不能满足电网的发展趋势，以及二次设备的应用要求，变电站直流系统的改造将是不可避免的趋势，也是电力系统持续发展的需要。变电站直流系统运行及改造存在的问题

随着电力技术的发展，许多110kV常规变电站被改造成综合自动化变电站以实现了无人值班，原有直流系统的缺陷逐渐显现出来，这些缺陷是不能适应电网的发展趋势的，所以必须对其进行改造。当前大多数110kV变电站仍采用单电单充直流系统供电模式。传统的变电站直流系统主要呈现出以下几个方面的问题：

1）工作母线结线布置复杂。控制屏中直流母线水平置于屏的中部，屏顶还设有多根小母线主要是控制信号音响等，因结构复杂和设备间距比较小，在设备出现接触不良等与之相关的问题时而难以处理

解决。

2）灯光信号和仪表维护困难。传统的直流屏，由于其屏的正面不使用活动门的方式，这样就不能更换装于屏面上损坏后的仪表、信号等设备。

3）绝缘监察装置动作灵敏度不高。传统的直流系统虽能能正确反映单极明显接地现象，但无法反映出正确的接地回路，因为它主要是采用电磁式绝缘监察装置反映直流系统的接地，才会导致这种现象发生。

4）通讯接口与微机进行联接时无法提供数据。随着电力系统自动化的不断深入，以及电网规模的扩大，必须对存在以上缺陷的变电站直流进行改造，但供电模式下的110kV综合自动化变电站的改造也面临着一些问题：①在一些变电站中，因为服役时间较长，需要日常维护的铅酸蓄电池和直流电源系碱性蓄电池组，已不能适应电力系统继电保护装置，尤其是不能适应微机保护装置对直流电源的安全技术标准。②在更换过程中，如果发生断线、短路或者接地等问题时，都极有可能致使保护装置误动或拒动造成大面积停电发生，更为严重的能造成电网事故。为了保证供电的安全可靠要求在全站不失去直流电源的情况下更换，也就是不停电进行直流系统更换。③直流改造时旧直流屏不能带电移出，新直流屏不能带电就位，以确保设备及人身的安全。新、旧直流屏电路割接的难度大，在旧屏转换为新屏的过程中，如何确保继电保护及开关操作所需的直流电源安全可靠，成为了110kV变电站直流系统改造工程需要解决的关键问题。变电站直流系统改造方案

直流系统改造的目的就是提高直流系统运行的可靠性和供电质量，这是衡量直流电源的重要指标，所以需要综合性、科学性的制定改造

方案。

在变电站直流系统改造过程中对于合闸电源及控制电源需要做出以下情况说明：

1）变电站断路器合闸电源仅在断路器合闸时使用，因为平时空载，所以允许短时的停电，因此在更换过程中不再对合闸电源进行说明，停用各馈线重合闸就可以了。

2）要保证电力设备的安全运行，控制、保护电源及信号电源至关重要，绝不允许中断。因此，主要对控制电源进行情况说明。对原有直流系统馈线网络进行认真的核查后，才能制定更换方案，总体的更换方法是：利用临时系统转接负载来搭建一个简易的临时直流系统，如图1所示。用临时电缆将馈线支路直流，是由这条支路的受电侧电源接入点而引至空气开关的下侧。此时，就相当于把原来的直流电源引至空气开关的下方向。在它具体的实施方法上面临以下两个方案：①先把原来的直流系统断掉，然后把上图中的空气开关和上，这样做的有利之处是两套直流系统间的转换过程简单化。虽然在这种转换过程比较快，但是瞬间的变化直流电压，很容易产生一些严重的后果，例如：电源插件损坏、保护装置误发信号等。为了避免这些问题要提前申请退出全站的保护出口压板，等到直流系统转换完成后再恢复压板，而且必须在新的直流系统安装调试完成后，再重复一次上述的过程，然后拆除临时直流电源。这样至少需要2h左右的操作过程，这是不能允许的，因为在这段时间内，就相当于变电站在没有保护的情况下运行。②首先把空气开关闭合，把临时直流电源合并入系统拆去原来的直流电源，等新的直流屏安装和调试完成后，然后重复以上的方法拆掉临时直流系统就可以。这样做的缺点在于容易导致不同直流系统间产生压差，而且因为蓄电池的内阻较小致使容易产生较大的环流。同时这样做也有很多优点：第一，确保了在更换直流的过程中可以保持对外的直流供电；第二，更换过程中避免了对保护设施压板的操作，所以选用这种方法。避免产生环流，可以调整临时直流系统的电压来把两套直流系统间的电压差缩小，并缩短两套直流系统并联时间，这样就把环流的影响降到了最低程度。

根据上面成功的实验方案，制定了下面直流屏更换“旧直流屏一临时直流电源系统一新直流屏”供电转换施工方法：用临时充电机和电池组搭建一个临时的系统，将直流馈供支路转到临时直流系统空气开关下面；在临时直流系统中引出一组直流电源，然后接到空气开关上方，再把原直流系统的充电机停止使用；切断原来直流屏的馈供支路并合上临时充电机的交流输入电源，合并空气开关，这样负载转到临时直流电源供电；这样使临时直流系统工作正常；切断旧直流屏交流输入电源拆除旧直流屏；新直流屏回到原来的位置，然后安装电池，连线接交流，并调试正常；重复上述方法，就可以把负载接入新的直流屏；核对检查一下各馈供支路极性是否正确，新屏是否运行正常。变电站直流系统改造注意事项

1）事先熟悉现场直流系统设备实际接线图纸、负荷电缆出线走向，核实原直流接线合闸正母线与控制母线是正极还是负极共用，仔细查看工作地点与其他设备运行是否相互联系。

2）更换前，需要对作为临时系统的蓄电池组进行仔细检查，将电池组充好电，测量其输出电压是否满足要求，以保证临时供电系统的可靠性。直流系统大多采用辐射型供电，负载线路多，在切改过程中为了防止出现漏倒的现象，要求我们提前做好负载线路的标识工作，将出线名称与电缆一一对应清楚，并标识明确。

3）临时接线时考虑引线截面，各连接头接触良好、牢固。由于一般的临时充电机只有一路交流电源输入，这样为了不让失去交流电带来的一些问题发生，在更换之前就应对站用低压备用电源自动投入功能进行检查试验。

4）电池容量选择和模块的配置。首先电池容量在选择时要进行直流负荷的整理统计，直流负荷按性质通常分为经常负荷、冲击负荷、事故负荷。经常负荷的作用是保护、控制、自动装置及通信的设置。冲击负荷是指极在短时间内，增加大电流负荷。冲击负荷是指在瞬间时间内来增加的大电流负荷，例如合闸操作、断路器分等。事故负荷是指在停电后，必须采用直流系统供电的负荷，比如：通信设置、UPS等。针对以上三种直流负荷统计分析，就可以把事故状态下的直流放电容量整理计算出。一般直流系统的蓄电池（220kV的变电站）要选用两组电池的容量是150AH～200AH。直流系统的蓄电池（110kV的变电站）要选择一组电池容量是100AH～150AH。直流系统的蓄电池（35kV的变电站）要选择一组电池容量是50AH～100AH。模块数量的配置是要全部模块出额定电流总值要大于或等于最大经常负荷加蓄电池充电电流。例如：100AH的蓄电池组，它的充电电流是0.1c100=10A，在没有计算经常负荷时，选用两台额定电流5A电流的模块就可以满足对蓄电池的充电，要实现N+1冗余总共选择3台5A模块。

5）尽量避免在更换过程中对变电站设备进行遥控分、合闸操作。如必须操作，只能在变电站手动分、合闸。更换过程中密切监视直流系统电压情况。

6）直流系统改造过程中为了确保设备及人身的安全，旧直流屏不能带电移出，所以在拆除旧直流屏前应确保设备不带电。结束语

通过对变电站直流系统改造及对显示模块、告警模块、手动调压、控制方式等方面的测试，各个部分的操作和功能都得到了改善，满足相关技术要求，且蓄电池组放电容量充足，池电压均衡、平稳。改造后的直流系统满足变电站设备对直流系统可靠性、安全性、稳定性等方面的要求。为保证五常变设备的安全运行起到至关重要的作用。

参考文献