摘要：变电站直流系统作为变电站最为可靠的可控电源，其在变电站实际运行过程中，具有非常重要的保障作用。本文针对目前变电站直流系统运行过程存在的主要问题及原因进行深入分析并提出应对措施，对变电站直流系统的现场维护提供有效指导。
关键词；变电站；直流系统；运行现状；存在问题
1、直流系统的构成
1.1整流模块系统
电力整流模块就是把交流整流成直流电的模块，通常是可以通过电流的大小来标称，按设计理念的不同也可分为：风冷模块、独立模块、自冷模块，自能风冷模块等。它可以多台并联使用，实现了N+1的设计。模块的输出有100V、220V稳定可调的直流电压。
1.2监控系统
监控系统是整个直流系统的控制、管理核心，其主要的任务是：对系统中各个功能单元和蓄电池长期自动监测，获取系统中的各种运行参数和状态，根据测量的数据及运行状态记录进行处理，并以此为依据对系统进行控制，实现电源系统的全自动管理，保证其工作的连续性、可靠性和安全性。
1.3绝缘监测单元
直流系统的绝缘监测单元是监视直流系统绝缘情况的一种装置，可实时监测线路对地电阻情况，此数值可根据具体的情况设定。当线路对地绝缘降低到设定值时，就会发出警告信号。直流系统绝缘监测单元目前有母线绝缘监测、支路绝缘监测等。
1.4电池巡视单元
电池巡视单元就是对蓄电池在线电压情况循环检测的一种设备。可以实时监测到每节蓄电池电压的多少，当某一节电池的电压高过或低过设定时，就会发出报警信号，并能通过监控系统显示出是哪一节蓄电池发生故障。
1.5开关量监测单元
开关量检测单元是对开关量在线检测及告警干节点输出的一种设备。比如在整个系统中，某一路断路器发生故障跳闸或者某一路熔断器熔断后，开关量监测单元就会发出警告信号，并能通过监控系统显示出是哪一路断路器发生故障跳闸或者是哪一路熔断器熔断。
1.6降压单元
降压单元就是降压稳压设备，是合母电压输入到降压单元，降压单元再输出到控母，调节控母电压在设定范围内（110V或220V）。当合母电压变化时，降压单元自动调节，以保证输出电压的稳定。降压单元目前有两种，一种是有级降压硅链，一种是无级降压斩波。有级降压硅链有5级降压和7级降压两种，电压调节点都是3.5V，也就是说合母电压每升高或下降3.5V时降压硅链就自动调节以稳定控母电压。无级降压斩波就是一个降压模块，它比降压硅链体积小，它没有固定的电压调节点，所以输出电压也比降压硅链要稳定。
2 变电站直流系统问题分析
2.1蓄电池的维护问题
蓄电池的失效现象在变电站直流系统运行过程中时有发生，有可能造成整个电池组的损坏，严重影响到电网的安全运行。出现这个问题的主要原因包括了蓄电池结构不同，并且电池组中存在着电池的个体差异、产家种类多、维护方法不正确、经验不足等等。在蓄电池运行中发现的主要问题有：
1）爬碱爬酸现象的出现。蓄电池放电过程中，当其输出电压降低到零后，电池中的大量硫酸铅会被吸付在电池阴极的表面位置，从而形成阴极硫酸盐化现象。同时，在硫酸铅形成过程中，会对电池自身的充电与放电产生一定的不利影响，本身就是绝缘体。基于此，硫酸盐在电池阴极板上的吸附量越多，则电池自身的内阻就会越大，此时电池充电与放电性能也随之降低，影响电池的应用寿命；
2）浮充电状态对对电池的应用寿命也会产生一定的影响。实践中可以看到，当前多数蓄电池均处于一种长期只充电，而不放电状态，即浮充电状态，这种工作状态非常不合理。
期刊文章分类查询,尽在期刊图书馆据统计数据显示，电池长期处于这种不合理状态，会导致蓄电池自身的阳极极板出现严重钝化现象，蓄电池内阻会随之急剧增大，从而导致蓄电池自身的容量偏离标准容量，蓄电池自身所能提供的后备供电时间和本身的使用寿命，也随之减少；
3）蓄电池出现少数的单体失效，并且出现漏液、电池鼓肚的现象。这主要是因为在蓄电池生产过程中制造精度的离散型使得某些电池产生个体差异，并且有可能由于充电电压和电流控制不当，在充电后期，会出现热失控现象。如果电池内部热量产生的速率超过了其在一定环境条件下的散热能力，电池的温度将会持续上升，致使电池的塑料外壳变软，最后导致外壳破裂或融化。
2.2充电装置中的问题
1）模块的稳压、稳流纹精度、纹波系数不满足要求。这种情况长期存在，会导致蓄电池出现长期欠压或过充电，严重影响蓄电池寿命，极端情况下将导致继电保护装置误动或告警信号误发；
2）无人值守情况下，单个充电模块故障不能发出告警信号，影响故障处理甚至危及直流系统的安全运行。
2.3绝缘监察装置存在的问题
最初的绝缘监察装置会受到直流系统的接线方式的影响，起到的绝缘警告作用并不明显，仅支持母线报警，而对指路报警没有指示作用，仍需要用支路断电查找接地点。绝缘监察装置主要问题有插件损坏、烧毁、整个装置出现死机。当绝缘监察装置死机后，会导致同一母线下的多支路电源馈线同时电压下降但却无法出现正确报警，进而威胁整个电网的用电安全。不少绝缘监察装置采用的辐射型检测原理，构成环网结构，无法形成网络拓扑结构结构，能够对失地情况进行报警，但无法反应正确选线的问题。
2.4直流系统接线问题
直流系统的馈电网络有环形供电和辐射供电两种方式，环网结构虽然能够一定程度上节约设计成本，但实际上会产生一些问题：环网结构会出现电容耦合和感应耦合的干扰问题；空开熔丝出现上下级难以配合问题；造成绝缘监察和查找失地的困难，不利于查找故障点。
2.5上下级配合的问题
在直流回路中，空开熔丝上下级配合问题也比较突出，空气开关以及熔断器都是保护直流系统电路安全的，如果配型不当，则会使得直流系统的断路器不能够及时切断故障，以致越级跳闸，扩大故障范围。
3 改善直流系统运行质量的对策
1）加强加快变电站的电源改造工作，确保充电装置的稳压、稳流精度、纹波系数等满足规程要求。定期对蓄电池进行放电试验，保证蓄电池的质量，尽量排除蓄电池的个体性差异。
2）应对充电设备进行全面的检查：尤其是各种计量表的显示情况，交流、直流输入电压以及直流输出电流，有无异常运行噪声，绝缘状态是否良好，各保护信号是否正常。交流电源中断情况下，为确保控制母线电压值的稳定，蓄电池组将不间断地向直流母线供电。当蓄电池组中的额定量放出容量超过20%时，在其恢复交流电源正常供电以后，应当采取手动、自动等启动方式，将充电设备打开，根据出厂之规定和操作要求，对蓄电池组正常充电即可；或者按照恒流限压、恒压充电以及浮充电方式，对蓄电池组充电。
3）实践中可以看到，直流系统自身的绝缘性能可能会对直流系统产生一定的影响，甚至会对变电所自身的安全可靠性产生一定的影响。当变电所因绝缘降低而导致接地极发生短路现象时，其后果更为严重。实践中，为确保该系统的安全运行，以免出现直流绝缘性能下降等现象。实际操作过程中，应当对直流系统的二次设备绝缘性能进行严格控制；尽可能地将其他设备用直流和保护、断路器控制用直流分开；户外端子箱以及操作机构等，应采用有效的防尘、密封、防水、防潮的结构；将前后带门的封闭式结构用于主控室内的控制、保护屏；要经常性地对直流系统的绝缘水平进行监视；户外电缆沟及电缆隧道要有良好的排水设施。
4）对于直流电路中的空开熔丝上下级配型问题要有严格的配合整定。不同类型的空开断开特性不同，应注意整理配合选型的统一，避免因个体差异出现的上下级无法配型。并且每年进行一次空开普查核对工作，确保空开选配合理。
4.结语
智能电网是电力发展的主要方向，逐渐涌现出更多数字化变电站，成为电网运行的重要组成部分。为提高变电运行可靠性，对雷击影响进行研究，明确主变保护以及防雷措施，降低雷击对线路以及设备的影响，确保变电运行的安全性。
参考文献
[1]徐海明.直流设备检修[M].北京中国电力出版社，2003.
[2]王瑞军.变电站直流系统改造技术探讨[J].内蒙古科技与经济，2011（11）.
论文作者:丁磊,宋志祥,关宇航
论文发表刊物:《电力设备》2017年第25期
论文发表时间:2017/12/20
标签：蓄电池论文; 系统论文; 电压论文; 变电站论文; 电池论文; 单元论文; 模块论文; 《电力设备》2017年第25期论文;