摘要：变电站在运行过程中，各开关控制、自动装置、继电保护和信号设备等需要具有稳定的电源来保持其正常的运行，而这部分操作电源则需要由直流系统来进行提供。所以要保证变电站设备的安全稳定运行，首先需要保证直流系统运行的稳定和安全性，这是保证电力系统电力正常供应的基础。一旦直流系统出现故障，则会导致大面积的长时间停电事故发生，只有在直流系统正常运行的情况下，即使母线全部失压，也能提供足够的电压和容量来保证变电站的正常运行。因此，在变电站运行过程中，直流系统起着十分重要的作用，通过直流馈线屏输出的电源较多，所以确保其直流系统的可靠性是十分必要的。
关键词：变电站；直流系统；运行与维护
1 直流系统的基本概念及优势
1.1 直流系统的基本概念
1）直流母线：直流电源屏内的正、负极主母线。
2）合闸母线：直流电源屏内供断路器电磁合闸机构等动力负荷的直流母线。
3）直流馈线：直流馈线屏至直流小母线和直流分电屏的直流电源电缆。
4）均衡充电：用于均衡单体电池容量的充电方式，一般充电电压较高，常用作快速恢复电池容量。
5）浮充电：保持电池容量的一种充电方法，一般电压较低，常用来平衡电池自放电导致的容量损失，也可用来恢复电池容量。
1.2 直流系统的优势
1）输出电压稳定。与交流电网无关，供电可靠性高，电压稳，容量大；
2）单个直流屏有二路交流输入（自动切换），加上蓄电池，相当于有三路电源供电。作为独立可靠的直流操作电源，即使变电站交流系统全部停电，仍能在一段时间内可靠地给部分重要设备供电，是最稳定、最可靠的直流电源。
3）假如用交流电源，当系统发生短路故障，电压会因短路而降低，使二次控制电压也降低，严重时会因电压低而使断路器跳不开。所以，控制回路使用直流电源比交流电源更加可靠。
2 蓄电池直流系统运行方式
（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。直流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II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段的母线上。
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3 变电站直流系统问题分析
3.1 蓄电池维护问题
由于厂家种类较多、维护方法和要求不同、蓄电池结构不同、个体差异、维护人员对蓄电池的维护经验不足等原因，蓄电池的早期失效现象时有发生，造成蓄电池个体甚至整组电池的损坏，给电网的安全运行造成严重的影响。
蓄电池运行中发现的主要问题有：
（1）蓄电池开路造成开关无法合闸。
（2）蓄电池出现爬酸爬碱现象，引起绝缘下降报警。
（3）部分变电站蓄电池出现单体失效，主要现象有电池鼓肚、漏液等。
（4）部分变电站由于综合原因造成蓄电池整体失效。
由于蓄电池单体差异、蓄电池结构及维护等问题在投运时间不长的情况下，出现了整体失效，具体现象为在站用变停电后在较短时间内出现蓄电池电压降到告警电压198V，电池已基本报废。
3.2 充电故障分析
充电机作为变电站直流系统中的一个重要组成部分，工作人员常常会忽视对其的维护和保养，从而使得其电压整定不合理，并且会受到变电站系统相控电源的影响，从而导致充电机内出现较大损耗，使得内部元器件温度升高，严重的可能会烧坏充电机，最终影响到变电站直流系统的正常运行。
蓄电池作为一种备用的应急电源，在变电站出现电力失电的情况下，蓄电池能够作为应急电源进行供电，但是一旦对蓄电池的维护保养不到位，那么蓄电池的稳定性就无法得到保证，蓄电池组常见的问题主要有：蓄电池组是由多个蓄电池组成，如果其中有蓄电池的规格与其他规格不一致，那么就会出现充电不均匀，从而对蓄电池使用寿命造成损伤；蓄电池作为一个串联的整体，如果其中一台蓄电池的容量下降，那么就会使得全组的容量不稳定；此外，蓄电池组每年都需要进行深度放电测试，如果没有进行测试便无法保障其稳定性。
3.3 变电站直流系统运行中的接地故障
在变电站直流系统中出现接地系统故障问题，主要的原因首先有材料质量问题，比如：部分二次回路的绝缘材料本身质量就不过关，绝缘材料的绝缘性比较弱，在直流系统运行过程中，就容易出现接地故障。变电站直流系统还受到外界环境的影响，为了确保变电站能减少对人类生活环境的影响，许多的变电站都建在人烟稀少的地区，一方面由于大型动物的影响，造成变电站直流系统出现故障；另一方面一些小的动物对带电回路产生严重影响，造成带电回路出现接地故障，进而无法正常运行。除此之外，还有人为的破坏，比如：工程误碰或者挖掘过程中出现损坏电路的现象，上述现象都能造成直流系统的接地故障。
4 变电站直流系统的运行维护
4.1 强化充电设备运行维护
在变电站中，如果由于没有合理地设置监控系统的运行参数，充电设备中的蓄电池将会发生充电不足、过充电等问题。同时在相控型充电设备的影响下，会造成直流系统纹波参数超标的情况。此外，逆变电源谐波对充电设备造成影响，也会对纹波、电压等造成干扰。因此，在直流系统的运行维护中，应当对充电设备进行运行维护，以保证蓄电池的稳定安全。
4.2 微机监控设备的维护
在变电站的日常运行中，一旦发现微机监控设备出现故障，应及时找出出现故障的原因，应采取有效措施进行解决。根据相关规范及标准把系统调试完毕后，退出微机监控设备。经再次测试与检查，如果没有发现问题，方可重新投入运行。
4.3 重视蓄电池运行维护
在变电站直流系统的运行维护当中，蓄电池的运行维护十分重要。因此，要对蓄电池进行合理的设计，从而确保其具有良好的寿命和容量。然而在实际应用中，时常会发生安装维护不到位、使用操作不恰当的情况。因此，在蓄电池的运行维护中，应进行不断的优化和改进，加强蓄电池的日常巡查工作，对蓄电池的绝缘电阻、外观、报警信号、运行环境、单体电压、运行温度等，都要进行详细地检查。目前变电站全部使用阀控铅酸蓄电池，还要定期进行核对性的充放电试验。
4.4 直流系统接地的处理
直流系统发生接地可能造成保护的误动或拒动，应尽速快消除，恢复正常。直流系统接地后，应记录时间、接地极、接地检测装置提示的支路号和绝缘电阻等信息，应立即停止站内相关工作，检查直流接地是否由站内工作引起。正常应由继保人员，采用专用仪器进行查找。紧急情况下，可用试拉的方法寻找接地回路，先拉接地检测装置提示的支路，接地不能消失再拉其他支路，并按照先次要后重要、先户外后户内的顺序逐路进行。试拉支路时应尽量缩短停电时间，一般不超过3秒，并注意信号变化。
5 结语
综上所述，直流系统对应急电源、信号设备、断路器的分合闸操作等提供电源服务，使交流供电系统处于一个安全的状态。直流系统不仅仅在变电站中的得到使用，在水力发电厂、火力发电厂中均得到广泛使用。但是，随着电网规模的复杂化，直流系统在运行的过程中难免会出现故障现象，无法确保电网安全，因此，为了避免该问题，就更需加强直流系统日常维护力度。
参考文献：
［1］陈肇辉.变电站直流系统接地故障的处理方法［J］.广东科技，2008（20）.
［2］周徐达，俞大明，陆建忠，陆晖.变电站直流系统交流侵入问题的分析与对策［J］.供用电，2009（04）.
［3］王艳.浅析变电站直流系统接地的危害及处理方法［J］.电力职业技术学刊，2011（02）.
论文作者:刘桂华
论文发表刊物:《防护工程》2019年11期
论文发表时间:2019/9/17
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