浅谈水电厂直流系统的配置和监控

吴敏

摘要：作为水电厂的重要组成部分，直流系统在水电厂运行过程中，发挥着不容忽视的重要作用。现阶段，我国水电厂直流电源系统大多采用双电双充，双母线的接线方法，这一接线方式不仅能满足当前水电厂的运行方式需求，同时还能够充分保障供电的可靠程度及稳定性。基于此，本文将对水电厂直流系统的基本配置进行详细阐述，并在全面分析直流系统绝缘监察装置的基础上，总结直流系统接地的故障处理方法，有效避免系统故障进一步扩大，实现直流系统的稳定安全运行。

关键词：水电厂;直流系统;配置

引言

直流电源装置是水电厂主要辅助设备之一。在任何情况下，都必须保证直流电源稳定、可靠和连续供电。而在直流系统实际运行过程中，问题和故障的产生往往不可避免。因此，对水电厂直流系统的配置和监控进行全面分析，并探讨其故障处理措施，也具有极强的现实意义。

1.水电厂直流系统基本特征

在直流系统运行过程中，其基本特征主要表现为以下方面：首先，直流系统的分支十分复杂，这一复杂性主要体现在直流电源系统的受控回路及受控设备等方面。其次，直流电源通常代表有极性的电源，有明确的正负极之分。另外，为确保整个电力系统运行的稳定性及安全性，水电厂的相关设备往往抗阻需求较低且需接地。为避免直流系统发生接地状况，系统工作时间不宜太长，通常以两小时为标准，必须尽快查明接地故障并设法消除。

2.水电厂直流系统配置及监控

水电厂直流电源系统里的运行主要由蓄电池，充电装置，监控装置，以及控制保护电路等内容组成。以上装置的各个元器件需按照规定方式进行组合，由此保护装置系统的运行提供可靠支撑，同时也能保证电源控制的稳定性。本厂220V直流系统由两面直流充电屏，两面馈线屏，104个蓄电池，便携式蓄电池放电仪组成。

2.1蓄电池工作状态

直流系统蓄电池的工作往往通过充电、放电以及浮充电等方式进行。因蓄电池大多在带负荷状态下运行，所以充电设备需定期为蓄电池充电，为其提供一定的直流负荷。而在浮充电方式影响下，蓄电池将与浮充电设备实现并列运作，浮充电设备除了为蓄电池供给负荷外，还会通过小电流形式实现蓄电池的充电，完成电池自放电的补充。浮充电方式不仅操作简单便于管理，同时也能进一步增加电池的使用年限，因此它已成为当下水电厂蓄电池最常见的工作方式。

2.2直流系统充电装置

在浮充电方式影响下，浮充电源，浮充电装置，硅整流器，晶闸管整流器以及蓄电池将实现并行操作。而随着浮充电源投入运营，负载由浮动电力电源完成，此时蓄电池的充电也将处于不稳定浮动状态。

2.3绝缘监控装置

为对直流系统的绝缘情况进行实时监测，必须充分保证直流系统监控装置的稳定运行。若直流系统发生一点接地，系统的正常运行工作仍能保证，但若接地状态持续时间较长，则系统的运行必将面临更多危险因素。基于此，必须在绝缘系统中安装监控装置。以220v直流系统为例，一旦任意绝缘下降到某区域数值内，则绝缘监控装置将在第一时间以光或声音信号的形式发出警告。 因水电站的电容量大小及自动化设备的高低程度存在明显差异，所以直流系统绝缘监控装置的接线也并不相同。通常情况下，绝缘监控装置分为继电式和微机型两大类。

3.水电厂直流系统接地故障危害、检测及处理方法

3.1直流系统接地故障危害

直流接地包括了一点接地和两点接地两种情况：一点接地可能造成保护及自动装罝误动或者拒动，而两点接地，除可能造成继电保护、 信号、自动装置误动或拒动外，还可能造成直流保险熔断，使保护及自动装罝、控制回路失去电源，在复 杂保护回路中同极两点接地，还可能将某些继电器短接，不能动作跳闸致，使越级跳闸，造成事故扩大。

在直流系统中，直流正、负极对地是绝缘的，在发生一极接地时由于没有构成接地电流的通路而不引起任何危害，但一极接地长期工作是不允许的，因为在同一极的另一地点又发生接地时，就可能造成信号装置，继电保护或控制回路的不正确动作。发生一点接地后再发生另一极接地就将造成直流短路。

如直流正极接地有造成继电保护误动作的可能。因为一般跳闸线圈（如出口中间继电器线圈和跳、合闸线圈等）均接负极电源，若这些回路再发生接地或绝缘不良就会引起继电保护误动作。直流负极接地与正极接地同一道理，如回路中再有一点接地就可能造成继电保护拒绝动作，使事故越级扩大。

3.2直流系统接地故障检测方法

水电厂直流电源系统通常配备相对应的直流绝缘检测仪，绝缘检测仪的工作便是对直流系统各个分支路的工作状态进行实时监测。而其工作原理通常分为注入信号和不注入信号两种。

3.3直流系统接地原因及处理方法

水电厂直流系统出现接地状态的原因较为多样化，而接地故障主要分为一点接地和两点接地两大类。一点接地现象产生时，直流系统可能会出现跳闸，设备运行停止等问题。而在系統工作过程中，直流系统的二次接地往往是由回路现象导致，而设备受潮，材料磨损等问题也极易致使直流系统出现运行故障。

本厂处理直流接地的方法是：在馈电屏绝缘监测装置内查看具体故障信息，查出是否母线及哪一条支路故障，并根据运行方式、操作情况、气候影响进行判断，瞬时切合故障支路开关，切换前考虑好必要的安全措施，防止造成设备误动。当发现某一专用直流回路有接地，及时通知维护人员，找出接地点，消除故障。

结语

作为发电厂的重要供电系统，直流系统在发电厂运行中占据着不可或缺的重要作用。直流系统的运行是否安全稳定，也直接影响着整个发电厂的运行情况。现阶段，直流系统在实际运行过程中通常具有较强的稳定性，但随着系统运行时间的增加以及各类不确定因素的产生，系统运行时的问题和故障也接踵而至。其中，尤以接地问题最为突出，面对直流系统运行故障，相关单位需不断引进先进设备，充分重视系统的检修及监测，并制定相对应的解决对策，排除系统运行风险、隐患，为水电厂的安全稳定运行保驾护航。

参考文献

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