摘要：为了解决变电站直流系统中的故障问题，该变电站在直流系统运行维护方面加强了改进措施。其中包括采用整流模块、绝缘检测单元、监控系统、电池巡检单元以及降压单元等，通过改变直流电波形频率，使之保证电压系统处于稳定的运行环境。
关键词：变电站；直流系统；运行维护；整流模块
原有变电站在直流系统中存有一定的缺陷，其中包括：接地处理以及蓄电维护，设备接地处理方式的不严谨，加大了变电站遭受雷击的危险；其次在蓄电池维护方面由于没有对蓄电池进行定期的放电以及检测，使其极大程度上降低了蓄电池的使用寿命。而现如今通过对各方面的改进，使变电站直流系统处于安全稳定的状态。
1 直流系统的基本组成元件
变电站直流系统通常由四个部分组成：交流配电单元、直流充电单元、直流馈线单元、蓄电池单元。
（1）交流配电单元主要包含两路交流输入电源，分别引自380VⅠ、Ⅱ交流低压母线。正常情况下两路交流输入电源一用一备，通过接触器或监控器实现主备功能的自动切换，当主供电源停电时，能自动投入备用电源。在交流线路上设有C和D两级防雷装置，有效地防止过电压冲击，保障充电模块正常工作。C级防雷器（FS）和D级防雷器有告警接点，当防雷器出现故障时，告警接点断开，产生告警信号。
（2）直流充电单元主要包含高频整流模块、中央监控器等。充电母线上接有5～8块高频整流模块，其中3～5个模块给合闸母线供电，另外2～3个模块给控制母线供电。这是直流系统最核心的部位，将输入的交流电源整流成直流电源进行输出。高频整流模块的基本原理是：①将输入的工频交流电经整流滤波后得到直流电压，再通过功率变换器变换成高频脉冲电压，经高频变压器和整流滤波电路最后转换为稳定的直流输出电压。②采用脉冲宽度调制（PWM）电路来控制大功率开关器件（功率晶体管、MOS管、IGBT等）的导通和截止时间，可以得到很高的稳压和稳流精度及很短的动态响应时间。③应用了软开关技术和无源功率功率因数校正（PFC）技术，所以开机浪涌基本消除，功率因数大幅提高。④采用低差自主均流技术，使各模块间均衡输出。高频整流模块一般采用N+1冗余配置，即每套直流系统有单个高频模块故障时，不会影响直流系统输出能力，如图1。
（3）直流馈线屏主要包含控制母线及合闸母线、降压硅链、绝缘监测仪、各直流馈线输出开关，Ⅰ、Ⅱ段控母及合母分段开关等。220kV变电站直流系统为220V电压等级，110kV及以下变电站直流系统为110V电压等级，合母电压高于控母电压10V～20V，合闸母线与控制母线通过降压硅链连接，合闸母线通过降压硅链给控制母线供电。降压硅链是由多只大功率硅整流二极管串接而成，利用PN结基本恒定的正向压降来产生调整电压，通过改变串入线路的PN结数量来获得一定的压降，达到电压调节的目的。
（4）蓄电池屏包含蓄电池组、蓄电池监测仪等。蓄电池组经蓄电池总熔丝，并经蓄电池总开关接在合闸母线上，正常运行时由整流模块的直流输出提供各种直流负荷，并经合母对蓄电池进行充电（浮充、均充）。当交流输入故障时，蓄电池向合闸母线供电并经硅链向控制母线供电，保持直流系统持续供电。同时，蓄电池组上装有蓄电池监测仪，对蓄电池电压、充放电电流等进行实时监测。直流系统中央监控器可对电力直流电源的各个部分电气运行参数进行实时监测，遇到故障等异常情况，发出声光报警，并通过多种数字通讯手段，将故障信息上报监控后台。监控系统的另一大作用是智能化的蓄电池充放电管理，根据电池组的容量状态调节整流模块的输出电压和限流值，使电池组容量充满。并延长电池组的使用寿命；此外还可实现两路交流输入电源的切换控制功能，保证一路交流电失效时，另一路交流电能及时供应，保证直流电源的可靠工作。绝缘监测仪接在控母及各馈线绝缘监测元件上，实现对所有直流馈线的绝缘检测。可反映各直流回路的接地情况的。
期刊文章分类查询,尽在期刊图书馆
2 直流系统对于变电站的作用
变电站采用直流供电系统的主要作用包括：能够对整个供电系统进行控制；主要是因为直流系统具有独立、稳定的运行环境，将交流电转化为直流电，减少系统内电流电磁干扰并且直流系统内的监测系统能够实时掌控整个电网运行环境，保证运行环境的稳定性。能够对电力设备进行参数调整；直流系统内的绝缘检测单元能够对设备绝缘参数进行调测，使其保证处于正常运行工作状态。其次电池巡检单元能对变电站蓄电池的工作电压进行调测，防止过大电压击穿电路，造成整个电路系统的瘫痪。其次便是能够满足双重配置的需求，直流配电系统中降压单元除了能够降低设备运行工作电压外，还能减少电流的磁效应。假设电磁继电器运行工作电压为360V，产生的电磁感应强度57Wb，长时间的工作运行便会是磁感线圈产生热量，这时降压单元便会降低电磁继电器的运行工作电压，并且其产生的电磁感应电流热效应也会随之降低，这种配置原理不但降低了工作电压而且还降低了功率损耗。
3 变电站直流系统运行维护
3.1 直流系统接地处理
直流系统接地处理方式包括悬浮接地、单点接地以及多点接地，悬浮接地是将变电站设备串联到一个接地点，然后用牵引导线将电流引入至大地。一般悬浮接地不同于其他系统的接地，主要是因为该接地方式没有形成静电回路，当遇到雷电天气时，会击穿变电站周围结构物，产生强大的静电飞弧。单点接地是将三个电力设备并联至一条回路中，然后通过牵引导线，将高压电流引入大地。例如：变电站包括3个高压系统，分别为A、B、C系统，其中系统A又包含3个子系统，在单点接地系统中，三个系统串联接入然后与C系统并联接入母线，而B系统可单独与接地母线连接，使之不构成静电回路。多点接地系统适用于工作频率低于1MHz的工作运行环境，当高压系统工作频率高于13MHz，采用单点接地方式，便会增加底线的阻抗值，使其向外辐射高频噪音。多点接地是将二次中的每个电力设备单独接地，例如：变电站系统中包括三种大型电力设备，将设备1、2、3用牵引导线独自进行接地，这种接地方式不但能够减少接地阻值，并且还能够减少设备向外辐射噪音信号。回路接地是利用了逆变器的工作运行原理，逆变器作用是将电力设备运行的高电压变为低电压，大电流转化为小电流，使其保证运行电路工作人员的安全性。
3.2 充电装置的维护处理
充电装置内的蓄电池都是由化学物质构成，所以在充放电维护处理方式上都要在正常运行状态下进行处理。保证蓄电池在充电电压控制在2.35V范围内，工作运行的充电电流控制在10A-80A/h，这样可以保证正常状态下，充电装置便会处于动态平衡状态。在后期维护处理上要对蓄电池外壳温度进行定期检测，一般为一个月一次。对于运行一年以上的蓄电池要进行专项放电，放电容量约为电池总容量的30-50%，这样保证后期蓄电池能够很好的充电。其次对于运行三年以上的蓄电池还要进行全部放电测试，查看是否存有漏电现象。
4 结语
通过对变电站直流系统的研究分析，使得笔者对变电站运行系统的维护有了更为深刻的认知。在维护管理过程中，除了保证对蓄电池充放电以外，还要对设备的接地进行处理，这样才能保证直流系统处于安全稳定的运行状态，以此提高变电站设备的利用率。
参考文献：
[1]宋旭波.变电站直流系统的运行维护对策研究[J].机械管理开发，2013，45（34）：11-12.
[2]林惠文.变电站直流系统的运行维护与接地处理[J].广东科技，2010，32（28）：16-17.
[3]郝春兵.贫液式阀控铅酸蓄电池在变电站中的运行维护[J].今日科苑，2008，67（50）：76-77.
[4]齐亚丽.大型直流电机的运行维护和管理[J].黑龙江科技信息，2008，14（58）：44-45.
论文作者:杨帅,王婧
论文发表刊物:《电力设备》2018年第33期
论文发表时间:2019/5/16
标签：系统论文; 变电站论文; 蓄电池论文; 母线论文; 电压论文; 模块论文; 单元论文; 《电力设备》2018年第33期论文;