摘要：目前电力直流系统特点是高频开关模块型充电装置已取代相控型硅整流充电装置，阀控密封免维护铅酸蓄电池已逐步取代了固定型铅酸蓄电池。
关键词：电力；直流 系统；维护
一、电力直流系统的维护现状
二次技术人员一般对变电站的保护回路及控制回路等比较重视，而对为继电保护回路提供电源的直流系统的重要性往往就忽视了。平时维护一般只是进行一些简单的蓄电池整组电压的测量；以及单电池的内阻值、电压值、压降值；对合母电压、控母电压、正负对地绝缘电压值的测量；仪表、仪器显示的位置、信号指示、监控装置、绝缘监查装置的状态等对直流系统进行判断。
目前电力系统中运行的直流电源设备是以《直流电源系统技术规范》、《蓄电池组技术规范》为标准的。现场检修人员因不具备相应的测试手段，难以确认设备的技术指标是否满足要求。还有由于上下级直流断路器保护动作特性不匹配，在直流系统运行过程中，当下级用电设备出现短路故障时，经常引起上一级直流断路器的越级跳闸，从而引起其他馈电线路的断电事故。
二、蓄电池的测试维护
（一）阀控式铅酸蓄电池
目前广泛应用的阀控式铅酸蓄电池是由负极板铅（pb）与正极板二氧化铅（pb02）浸入一定浓度的的硫酸（H2S04）溶液（电解液）构成。每个单体具有2V电动势，蓄电池通过串联获得所需电压；通过并联获得所需容量。其使用寿命一般为8~10年左右，从国产电池实际使用情况看，一般只有5~8年左右的寿命。
（二）蓄电池常见问题分析
1、漏液：机械损伤和制造时密封不严，或者电池寿命终止后继续使用，密封材料老化，极柱腐蚀。
2、蓄电池鼓涨：个别电池鼔涨导致电池安全阀失控。当内部压力超过一定限度时蓄电池有发生破裂的危险；一组电池鼔涨是由于环境温度高、充电故障等照成的。通常是由于充电电流过大导致蓄电池发热量大，进而导致蓄电池温度上升。
3、蓄电池过放电：过放电即超过电池放电终止保护电压之后的继续放电。过放电危害是生成（pbs04）在充电时不能完全恢复成活性物质，导致电池容量下降。根据负载电流调整放电终止保护电压。
4、电池组个别电池电压异常：电池电压小于2.1V时表明内部存在短路的可能；当电池电压大于2.5V时，内部存在断路的可能，内部连接存在虚焊，负极板极耳、汇流排产生泥状硫酸盐化。
（三）蓄电池的维护要点
1、做好日常监测工作，保证蓄电池组处于正常工作环境（电压、电流、温度、单体电池内阻）。浮充电时单体电压差最大为50mV；均充电时电流不大于0.1C；环境温度控制在5-25℃之间，通风散热良好。阀控铅酸蓄电池的“贫液”式设计，使得电池对环境温度非常敏感（每增加10℃，寿命减少以半）。所以，良好的运行环境非常重要；单体电池的内阻值的测试，应在日常对直流系统级蓄电池组维护时测试，一般对单体蓄电池内阻值的要求，是取整组单体电池内阻值的平均值作为参考值，测试时单体电池内阻值越是接近参考值的电池状态越好，反之越是与参考值数值相差越大的标示此蓄电池内的（pbs04）活性物质在充电时不能完全恢复，导致电池容量下降。
2、每年作一次容量核对性放电，50％-100％C。
3、发现异常电池及时处理，对此电池要加强观察，必要时如果有同一厂家、同一型号、同一生产批号的蓄电池，将其更换。如没有（同一厂家、同一型号、同一生产批号的蓄电池）应尽快申请新蓄电池组，对其更换。
4、对阀控电池不宜采用整组电池充电的方式对个别电池补充电，以防止其他正常电池被过充。
5、注意电池间的连接电阻，在1C的放电电流下，每二个单体电池极柱间的电压降应小于8mV。
6、对充电机要求纹波系数小，并有温度补偿（-3~6mVC）；由于电池品牌、型号及电池状况的不同，应根据实际情况通过监控模块重新调整电池充电参数，以保证电池处于良好工作状态。
（四）电池巡检仪
在许多厂站都安装有电池巡检仪，电池巡检仪作为在线监测装置，可实时发现落后或故障电池，并可监测电池组的温度是否处于正常范围内。但直流系统工作时输出电流较小，电池容量的不足或漏液、破损很难通过电池巡检仪发现，而电池内阻和电池容量的在线测试，准确度依旧不高，其测量精度和可靠程度通常只能用于定性分析。
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（五）重点经验交流
一般来说，大多数维护人员只是对单体电池进行电压测量、外观渗漏检查、电池连接条腐蚀检查、室温检测；但是对单体电池外壳及极柱测温，电池连接条紧固检测，单体电池内阻检查往往忽视了。
三、充电模块的测试维护探讨
（一）技术规程方面的要求
DL/T724-2000《电力系统用蓄电池直流电源装置运行与维护技术规程》第5.3条中，GB/T19826-2005《电力工程直流电源设备通用技术条件和安全要求》第5.2和6.3条中，《国家电网十八项重大反事故措施》第13.2.1.1中，对充电装置的稳压精度、稳流精度、纹波系数、充电机效率、蓄电池容量等技术指标及试验方法都有明确的规定及技术要求。所以，《国家电网十八项重大反事故措施》第13.2.1.2中明确要求：应定期对充电、浮充电装置进行全面检查，校验其稳压、稳流精度和纹波系数，不符合要求的，应及时对其进行调整，以满足要求。
（二）充电模块技术参数对设备影响
1、充电模块纹波系数过高危害：变电站的直流系统正常供电时大都运行于“浮充”方式下。纹波系数是指输出中的交流电压与直流电压的比值，交流成分属于高频范畴，高频幅值过高会影响设备的寿命，甚造成逻辑错误或导致保护推动。因此，要求直流装置输出电压纹波系数不大于1%的技术要求。
2、充电模块稳压精度、稳流精度过高危害：会造成直流输出稳定性差和功率不足，影响微机保护装置的正常工作，造成蓄电池组的欠充电或过充电，降低蓄电池组的使用寿命。
3、充电模块输出功率的不足会造成输出电压下降，若电压下降过大会导致比较电路基准值的变化、充电电路时间变短等一系列问题，从而影响到微机保护的逻辑配合，甚至逻辑功能判断失误。尤其是在事故要求直流电源输出有足够的容量和稳定性。
（三）充电模块稳压精度、稳流精度、纹波系数等技术指标测试方法
1、充电装置，应满足稳压精度优于0.5%、稳流精度优于1%、输出电压纹波系数不大于1%的技术要求。
2、试验内容主要是通过调压装置将充电机交流输入电压的额定电压±10%内变化，通过负载调整装置，使充电机的直流输出电压及输出电流在规定范围内变化，在调整范围内测量电压、电流及纹波值，通过计算，得到充电机的稳压精度、稳流精度及纹波系数、充电机效率等。还可借助充电机特性及蓄电池组测试仪进行测试。
四、直流断路器匹配特性检查探讨
在直流回路中，熔断器、断路器是直流系统各出线过流和短路故障主要的保护元件，可作为馈线回路供电网络断开和隔离之用。其选型和动作值整定是否适当以及上下级之间是否具有保护的选择性配合，直接关系到能否把系统的故障限制在最新范围内。这对防止系统破坏、事故扩大和主设备严重损坏至关重要。
（一）小型直流断路器的级差配合要求
《国家电网十八项重大反事故措施》规定各级熔断器的定值整定，应保证级差的合理配合。上、下级熔体之间额定电流值，应保证2-4级级差，电源端选上限，网络末端选下限。为防止事故情况下蓄电池组总熔断器无选择性熔断，该熔断器与分熔断器之间，应保证3-4级级差。
直流系统发生越级跳闸或越级熔断事故的根本原因就是小型直流断路器的级差配合不正常造成的。当短路电流大时也有可能造成越级跳闸的事故。要彻底解决小型直流断路器越级跳闸或直流熔断器无选择性的越级熔断，就要测试小型直流断路器和熔断器安秒特性。
（二）电力直流系统中小型直流断路器和熔断器配合的建议
1、交直流断路器不能混用：由于交直流的燃弧及熄弧过程不同，额定值相同的交直流断路器开断路直流电源的能力并不完全一样，用交流断路器代替直流断路器或交、直流断路器混用是保护越级误动的主要原因之一
2、为了保证级差配合最好选择按同一型号、同容体材料确定上、下级差，从而保证满足选择性，对不同厂家、型号的熔断器配合，应加大级差。
3、熔断器采用热效应原理，而断路器是磁效应与热效应相结合，安秒特性曲线不同，配合级差也不同。对于断路器之间、断路器与熔断器之间的级差配合不应照搬熔断器的配合规定。
五、结语
随着我国电力工业的不断进步，电力系统向超高压、大容量方向发展，为这些大容量电力设备提供控制、保护、信号、操作电源，直流系统的安全、可靠、经济运行就必须提到一个新的高度。、针对实际需要建立一个新的完善的直流系统维护方案与制度越来越必要。
论文作者:李大军
论文发表刊物:《电力设备》2019年第1期
论文发表时间:2019/6/21
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