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摘要：直流系统在变电站的运行管理中日益受到重视，投入不断加大，设备状况得到很大的改善，但对直流系统的运行维护却鲜有介绍。文章针对变电站的直流系统设备的实际情况，对直流系统的运行方式分类、运行方式间切换原则、定值整定、蓄电池维护、设备检查与事故处理等方面，介绍其经验和做法，以供参考。
关键词：变电直流系统；运行方式；运行维护；措施
直流系统是给变电站各类信号设备、保护、自动装置、事故照明、应急电源及断路器分、合闸操作提供直流电源的电源设备。直流系统是一个独立的电源，它不受系统运行方式的影响，在外部交流电中断的情况下，保证由后备电源一蓄电池继续提供直流电源的重要设备。因此直流系统的可靠与否，对变电站的安全运行起着至关重要的作用，必须加强对直流系统的日常维护。
1 运行方式的确定
1.1直流系统的组成
直流系统主要由电池屏和直流充电屏（直流屏）两部分组成。直流屏主要是由机柜、整流模块系统、监控系统、绝缘监测单元、电池巡检单元、开关量检测单元等一系列的交流输入、直流输出、电压显示、电流显示等配电单元。
整流模块系统就是把交流电整流成直流电的单机模块。监控系统是整个直流系统的控制、管理核心，主要对系统中各功能单元和蓄电池进行长期自动监测，获取系统中的各种运行参数和状态，根据测量数据及运行状态及时进行处理，并以此为依据对系统进行控制。绝缘监测单元是监视直流系统绝缘情况的一种装置，当线路对地绝缘能力降低到设定值时，就会发出告警信号。电池巡检单元对蓄电池在线电压情况巡环检测的一种设备。可以实时检测到每节 蓄电池电压的多少，某节电池电压过高或过低时，会发出告警信号。开关量检测单元对开关 量在线检测及告警节点输出的一种设备。降压单元就是降压稳压设备，是合母电压输入降压 单元，降压单元再输出到控母，调节控母电压在设定范围内。配电单元是直流屏中为实现交 流输入、直流输出、电压显示、电流显示等功能所使用的器件。
1.2运行方式
直流负荷屏输出电源一般分为：220kV线路控制保护电源、110kV线路控制保护电源、主变控制保护电源、10kV设备控制保护电源、公用信号电源、220kV设备操作电源、110kV设备操作电源、10kV设备操作电源、远动电源等。为了在最大范围内保证直流系统的运行可靠，通常实现两段母线分列运行，直流负荷断环运行。两套充电电源分别带动一部分的直流负荷，并让两段母线的直流负荷保持平衡运行，主要是为了禁止两套电源长时间运行。
直流系统在运行中各种方式的转换如下：
（1）运行方式一：该种方式就是通常使用的正常运行。#1充电装置运行在I段母线，#2充电装置运行在II段母线，母线的分段开关则安放在分闸的位置上；#1蓄电池组运行在I段母线，#2蓄电池组运行在II段母线。直接负荷就能平衡的分布在母线上。
（2）运行方式二：该种运行方式主要是在蓄电池或母线出现故障时使用的。#2充电装置或#2蓄电池组因故障无法运行，#1充电装置和#1蓄电池组就代替其运行在I段母线，母线分段开关在合闸位置，直流负荷也同样分布在两端的母线上。
2定值的确定
充电装置主要由集中控制单元、交流配电单元、充电模块、降压单元、绝缘监测单元等设备构成，当中的充电模块主要是使用n＋1的冗余模式。根据设计要求，220V的直流母线电压的合格条件范围必须在±10％内，因为装有硅堆降压装置，为了实现更加精确的报警系统，可以将高频开关电源的充电装置精度高和装有硅堆降压，因此，当直流母线电压超过±5％时，系统就会自动报警。
3系统蓄电池的维护
事实上，生产蓄电池的厂家各不相同、其维护方法和条件也有所差异、蓄电池结构不同、个体差异、或者维护人员维护业务不精等原因，蓄电池很容易发生提前失效的问题，严重时会导致整个蓄电池和电池组的损坏，会给电网的运行带来严重的威胁。
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杂质也会影响蓄电池的使用，致使端电压偏低的蓄电池电力不足，在运行中进行了大量放电之后机会使电力更加不足，从而导致蓄电池端电压下降，加剧了极板硫酸盐化，负极易产生硫酸铅的累积，蓄电池也会因此而提前失效。
生产过程中的粗制滥造也会导致蓄电池使用问题，在生产过程中，由于制造过程的离散性导致各蓄电池出现不同的容量。
在运行中，蓄电池的电池内阻会不断升高，当蓄电池重新充电时，电压就会持续上升，也会引发充电不足，当再次使用时，回充时该电池充电更加不足，如此恶性循环，只会让蓄电池提前结束使用功能，让整个系统无法正常运行。
蓄电池室的温度宜保持在（5～30）℃，最高不应超过35℃，并应通风良好。蓄电池室应照 明充足，并应使用防爆灯；凡安装在台架上的蓄电池组，应有防震措施。应定期检查蓄电池室调温设备及门窗情况。每月应检查蓄电池室通风、照明及消防设施。
3.1初始充放电
蓄电池中存在的化学因子，会使电池自动放电，电池在安装运行时，应立刻进行充电。以电压2.35V／只充电，充电电流要控制在10A／100Ah额定容量内。充电时间为一般是48小时。经过48小时的充电，就可以对整个蓄电池组进行电力测试，即以电池的额定容量的10h率电流恒流放电，以额定电压的90％及10h时间为终止条件。如果在三次检验后，电池的容量还是无法达到90％以上，就可以证明该电池是不合格的，应当更换。
3.2浮充和均充
阀控蓄电池组在正常运行中以浮充电方式运行，浮充电压值应控制在2.25V／单体，电池的充电不均匀很影响电池的工作能力，要尽量避免该类问题的发生。阀控蓄电池在一般使用的条件下是不需要充电的，在下列情况下应进行与初始充电方式相同的均充充电。
当其中一个电池的浮充电压低于2.18V／单体；整个电池组中，单体之间的浮充电压差值大于0.1V；当突发事件之后要对电池进行再次充电时；未进行均充满3个月。均充时电池组应退出运行，均充时间为10h。
3.3使用后电池容量测试和维护
为了保证电池的有效使用，应当每个月对电池的端电压及外壳温度进行检查。
并且每年进行一次放电测试，以检查电池组的容量和活化电池极板。对运行三年以内的电池每年进行放电，放电容量占电池总电量的40％；运行时间在三年以上的电池，则要进行全部电量放电测试。
放电前要将电池的电充满，均充后让电池组静止8小时才能进行放电容量测试。
如果在全部放电之后，蓄电池的电量还是无法达到80％以上的话，说明该电池已经无法在使用，应进行更换。如果一个电池组中有个别的电池无法使用，可以进行个别更换，但更换前必须活化新电池；当一组电池中有很多电池的电量都小于80％额定容量时，则要进行全部更换。充电过程中如电池温度超过45℃，必须停止充电或转换为浮充状态，以免损坏电池。
4 加强直流系统运行维护管理的几点建议
4.1 加快加强重要变电站的直流电源改造工作，更换纹波系数较大的相控电源为高频开关电源。
4.2 加强直流系统在线监测的应用研究和推广工作。对于蓄电池巡检仪应推广使用能综合蓄电池放电曲线、蓄电池端电压、内阻、容量测试等运行状态进行有效判断的在线监测装置。对于绝缘监察装置考虑使用在线式绝缘检查和便携式直流接地检测仪综合使用判断的方法。
4.3 结合变电站综合自动化改造，改直流系统环网结构为辐射型网络结构，采取直流分屏方式，保证直流回路的完整清晰。对于未更改的变电站，希望通过普查找到解环点，便于今后改造和故障查找。
4.4 定期进行蓄电池组核对性放电试验，按每二年进行一次核对性放电，运行六年以上的蓄电池组一年进行一次核对性放电试验。
4.5 每年进行一次直流二次熔丝、空开普查核对工作，确保熔丝、空开级差选配合理。
参考文献:
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[3]徐海明.直流设备检修[M].北京:中国电力出版社, 2003.
论文作者:杜扬
论文发表刊物:《电力技术》2016年第3期
论文发表时间:2016/7/14
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