新形势下分析变电站直流系统的维护

新形势下分析变电站直流系统的维护

摘要：直流系统作为变电站的“心脏”，应在保证直流系统最大供电可靠性的原则下，根据变电站实际情况制定直流系统运行维护方法，确保直流系统安全可靠运行。

关键词：变电站； 直流系统；蓄电池； 运行维护

0 引言

直流系统是变电站的一个重要组成部分，直流系统可靠运行是电网安全、稳定、连续运行的保证。近年来大量新技术、新设备运用在直流系统中，因此，探讨直流系统运行维护中的主要问题有现实的意义。

变电站直流系统的实际情况，对直流系统的运行方式确定、定值整定、蓄电池维护、设备检查及事故处理等几方面进行探讨。

1直流系统设备状况

变电站的直流系统均采用双电双充、单母线分段的方式。电池全部采用阀控铅酸蓄电池，充电装置大部分为智能高频开关电源充电装置，少数为相控整流充电装置，负荷开关均为直流空气开关。直流负荷均采用环形供电网络，每个环的电源分别接在两段母线上。如图l所示。

2 运行方式的确定

直流负荷屏输出的电源一般有：“110 kV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、110 kV设备操作电源、10kV设备操作电源、远动电源等。

为保证直流系统有最大的可靠性，正常情况下，两段母线分列运行，直流负荷断环运行。两套充电电源系统各带一部分直流负荷并使两段母线的直流负荷基本平衡，禁止两套充电系统长期并列运行。同时贯彻近后备原则，例如：主变控制保护电源与10 kV设备控制保护电源应分别由两段母线供电。

直流系统各种运行方式及切换：

（1）运行方式一：此种方式为正常运行方式。#1充电装置运行在I段母线，#2充电装置运行在II段母线，母线分段开关在分闸位置；#1蓄电池组运行在I

段母线，#2蓄电池组运行在II段母线。直流负荷均衡分布在两段母线上。

（2）运行方式二：当某一充电装置或某一组蓄电池因故退出运行时采用。

#2充电装置或#2蓄电池组退出运行时，#1充电装置和#l蓄电池组运行在I段母线，母线分段开关在合闸位置，直流负荷均衡分布在两段母线上。

（3）运行方式三：当I段直流母线因故退出运行时采用。

当I段直流母线因故退出运行时，#1充电装置和#1蓄电池组必须退出运行，#2充电装置和#2蓄电池组运行在II段母线，母线分段开关在分闸位置，直流负荷均在II段直流母线上。(II段母线退出运行时的操作，类推。)

（4）运行方式四：当#1充电装置和#2蓄电池组同时因故退出运行时采用。

此时，#1充电装置和#2蓄电池组必须退出运行，舵充电装置运行在II段母线，#1蓄电池组运行在I段母线，母线分段开关在合闸位置，直流负荷均衡分布在两段母线上。(当#2充电装置和#1蓄电池组同时因故退出运行时的操作，类推。)

（5）运行方式五：变电站站用电交流电源全部失压时采用。

此时，#1、#2充电装置组必须退出运行，#1、#2蓄电池分别供I、II段母线，#1蓄电池组运行在I段母线，#2蓄电池组运行在II段母线，母线分段开关在分闸位置，直流负荷均衡分布在两段母线上。

运行方式间的转换原则

（1）不应因方式转换而导致失压和可靠性降低；

（2）两组充电机不能长时间并列运行，两组电池不应长时间并列运行；

（3）两组降压硅堆始终投自动；

（4）充电装置停电时，先合母线分段开关，观察负荷转移至另外一台充电装置后，再将该充电装置停直流输出，最后停交流电源；

（5）充电装置送电时，开启充电装置后，使充电模块的输出电压稍微高于蓄电池的端电压，逐一合上充电模块的输出开关，调整充电装置的输出电压，观察其输出电流是否随之变化，若是，将母线分段开关分开，调整充电装置的输出至合适的电压；

（6）直流母线I段和II段并列前，必须检查两段母线的绝缘应良好，两段母线电压值在正常范围；

（7）同一直流负荷的两路电源在转移负荷时，必须先合母联开关，再转换负荷开关(注意负荷电流的变化)，再分母联开关。

3定值的整定

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组成，其中充电模块采用n+1冗余模式，定值表见表1。

根据规程，220 V直流母线电压合格范围为±10％，因为装有硅堆降压装置，为了增大报警的灵敏度，考虑到高频开关电源充电装置精度高和装有硅堆降压，我们设置直流母线电压超过±5％即报警。另外，母线绝缘降低报警也可设置为正负电源对地电压小于30 V。

4蓄电池维护

阀控式密封铅酸电池虽称为免维护电池，根据实际运行经验，为保证放电容量和延长使用寿命，我们必须对其进行定期充放电和日常的维护工作。

（1）初始充放电

蓄电池因内部的化学反应会造成自放电，电池在安装后应尽快进行初始均充充电(恒压限流)。以电压2.35 V／只充电，充电电流不能大于10 A／100 Ah额定容量。充电时间为48 h。经过48 h的初始均充后，应对电池组进行标准的蓄电池容量测试，即以电池的额定容量的10 h率电流恒流放电，以额定电压的90％及10 h时间为终止条件(如为100A时，放电电流为10 A)。若经过3次标准核容试验，电池的容量仍达不到额定容量的90％以上(新电池)，可判断该电池不合格，应予更换。

(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，浮充电压值宜控制为2.25V／只，欠充对电池的使用寿命影响很大，应避免此种情况的发生。阀控蓄电池在正常使用的条件下是不需要均充充电的，在下列情况下应进行与初始充电方式相同的均充充电。①任意一个电池浮充电压低于2.18 V／单体②在一组电池内，单体之间的浮充电压差值大于0.1 V。(说明：出现①②情况时，可以对问题电池单独进行活化，也就是用初始充放电的方法反复均充前可对电池作40％额定容量的放电，放电电流为10小时率恒流，均充最多进行三次。)③紧急事故放电后要求在最短的时间内对电池再充电。④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10 h。

(3)使用后电池容量测试和维护

每月测量单体电池的端电压及外壳温度。须每年进行一次放电试验，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容量为全容量40％的放电试验；对运行时间超过三年的电池，应每年进行全核对性放电试验。放电前应对电池进行均充，均充后让电池组静止8小时才能进行放电容量测试。经过3次全核对放电试验后，蓄电池容量仍然达不到额定容量的80％以上，可认为电池使用寿命已到，应进行更换。当一组电池中有个别电池容量不足，可个别更换，但更换前必须活化新电池；当一组电池中有较多电池(占数量的1／3以上)低于80％额定容量，应整组进行更换。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。

5设备检查与事故处理

(1)变电站交流电源停电时，充电装置退出了运行，这时应尽可能地停用可以停用的直流负荷，同时应密切监视蓄电池组的端电压不得低于放电终止电压。在接近放电终止电压前，应采取转移或停用负

荷的办法。

(2)定期检查、记录蓄电池组的每个电池的端电压和外壳温度，对超标的应予以更换，电压超标的标准：超过平均电压的±10％。测量电池的端电压时，严禁将充电机退出运行，此时应降低充电机的输出电压，使得蓄电池组刚好处于放电状态。

6 结语

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，但对直流统的运行维护却鲜有介绍。变电站的直流系统设备情况，对直流系统的运行方式分类、运行方式问切换原则、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。只要我们规范直流电源系统的运行管理，认真学习和执行有关直流系统的规程规定．就可以提高变电站直流系统运行维护管理水平。

注：文章内所有公式及图表请用PDF形式查看。