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
当今，随着经济的发展和人民生活水平的提高，我国电网的规模越来越大，电力设施的分布也越来越广，这就使变电站直流运行方面存在着许多薄弱的环节，因此，当务之急是对变电站直流系统运行的问题进行深入的研究和分析，找出相应的管理措施加强对变电站直流系统管理，从而确保变电站运行的安全，为整个电力系统健康、稳定、安全的运行提供坚实的保障。
1 变电站直流系统概述
无论是在电厂或变电站，直流系统是非常重要的能源供给系统，它是保障通讯、调度、控制、保护、照明正常工作的动力中心。它以蓄电池为储能元件，以充电机为能量变换器件，通过馈线分配向不同的负载提供电源。在有市电的情况下，交流电源通过充电机向蓄电池充电，同时向负载提供电源。当交流失电或直流系统故障时，由蓄电池组向负载持续提供电源。一旦直流系统出现故障，导致变电站失电，所有通讯、调度、控制、保护、照明将停止工作，变电站将面临瘫痪，并面临发生重大事故，造成重大损失的风险。直流电源是变电站的心脏；电池是电源的最后屏障。高频开关开关电源整流模块（充电装置）是一个能量转换器，作为电源的功率器件工作在开关状态，其特点是频率高、功耗低、工作效率高、体积小、输入范围宽，通过闭环系统调节，使输出电压保持稳定。充电装置是直接影响蓄电池运行稳定性和使用寿命的重要因素，要求充电装置具有较好的波纹系数、稳流精度和稳压精度。正常蓄电池为浮充状态，充电装置输出电压略高于蓄电池端电压，蓄电池有很平的外特性，如果充电装置输出电压波纹系数高、电压不稳，将影响直流负荷的正常运行，尤其是目前广泛采用微机型保护和安全自动装置。所谓绝缘监察设备，实际上就是指对直流系统正极、负极电源绝缘情况进行监察的一种装置和设备。当直流绝缘明显下降时，会被检测出来，某极对地电阻上升到预设值以后，绝缘监察设备发出预警信号。
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：
2.1.1 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；
2.1.2 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。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；
2.1.3 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
2.2.1 模块的稳压、稳流纹精度、纹波系数不满足要求。
期刊文章分类查询,尽在期刊图书馆这种情况长期存在，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；
2.2.2 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
变电站在电力系统中处于核心的地位，变电站直流运行的安全是
电力系统运行的基础。所以，必须坚持从全局出发和统筹兼顾的原则，从各个方面对影响变电站直流系统安全运行的因素进行分析和研究，找出合理、科学的措施，加强对变电站直流系统运行的管理，并保证管理环节的精细化和科学化。只有这样，才能为变电站直流系统安全正常的运行提供保障，才能确保整个电力系统电力生产和供应的安全性和可靠性。
参考文献
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[3]马立方.变电站直流系统故障分析与处理[J].现代商贸工业，2011（15）.
论文作者:田贵,裴建波,贾可君,姚婷
论文发表刊物:《电力设备》2017年第10期
论文发表时间:2017/8/7
标签：变电站论文; 蓄电池论文; 系统论文; 电池论文; 装置论文; 电压论文; 电源论文; 《电力设备》2017年第10期论文;