直流系統(tǒng)的基本運(yùn)行與維護(hù)

劉劍飛

【摘要】在我國當(dāng)前經(jīng)濟(jì)體系飛速發(fā)展的過程中，我國的科學(xué)技術(shù)也在這一過程中得到了極大的提升，在這一情況下，變電站本身的運(yùn)行以及維護(hù)可靠性、穩(wěn)定性、安全性有著越來越高的要求。變電站自身的直流系統(tǒng)運(yùn)行必須要建立起完善的運(yùn)行與維護(hù)措施，才能夠使得變電站的運(yùn)行效率得到提升。本篇文章主要針對直流系統(tǒng)的基本運(yùn)行以及維護(hù)進(jìn)行了全面詳細(xì)的探討，以期為我國直流系統(tǒng)變電站的發(fā)展作出貢獻(xiàn)。

【關(guān)鍵詞】直流系統(tǒng)；運(yùn)行；維護(hù)

1、引言

直流電源在變電站之中處于核心地位，其自身為斷路器的分合閘以及回路儀表、繼電保護(hù)措施、事故照明等方面提供了相應(yīng)的直流電源，而也正是由于由于直流電源本身所起到的作用，促使直流電源成為了整個變電站二次系統(tǒng)中的心臟所在，它為變電站二次系統(tǒng)的正常運(yùn)行提供了較高的保障。但是在實(shí)際安裝的過程中，其技術(shù)人員本身沒有對于變電站的直流系統(tǒng)加以重視，日常維護(hù)過程中也僅僅只是簡單的進(jìn)行一些電壓測試、絕緣監(jiān)測等。在這樣的情況下，直接導(dǎo)致直流系統(tǒng)自身的運(yùn)行穩(wěn)定性完全不可控，存在著較大的安全隱患。下文主要針對直流系統(tǒng)的基本運(yùn)行以及維護(hù)進(jìn)行了全面詳細(xì)的探討。

2、典型GZDW直流系統(tǒng)的組成及工作原理

電力系統(tǒng)現(xiàn)在使用的高頻開關(guān)電源整流系統(tǒng)比較老式直流系統(tǒng)的最大區(qū)別是模塊化配置，比如GZDW型智能高頻開關(guān)直流電源系統(tǒng)根據(jù)功能可劃分為高頻開關(guān)整流模塊、監(jiān)控模塊、配電監(jiān)控模塊、調(diào)壓硅鏈模塊、絕緣監(jiān)測模塊、交流配電單元、蓄電池監(jiān)測儀、蓄電池組、饋電單元幾部分。下面簡單分析各個部分的工作原理和功能。

交流配電單元：直流系統(tǒng)本身在實(shí)際運(yùn)行的過程中，通常都是兩路交流電同時輸入到其中，在正常情況下，交流電的具體輸入切換開關(guān)都是直接處在自動的狀態(tài)之上。也就是說其中一路是保持著正常工作的狀態(tài)，而另外一路則是處于一個備用的狀態(tài)，交流電在傳輸期間，主要是通過空氣開關(guān)、交流接觸器、避雷器這幾個部分來達(dá)到相應(yīng)的充電模塊之中。

高頻開關(guān)充電模塊：三相三線交流電380VAC經(jīng)三相整流橋整流后變成脈動的直流，在濾波電容和電感組成的LC濾波電路的作用下，輸出約520VDC（2.34X220）左右的直流電壓，再逆變?yōu)楦哳l電壓并整流為40KHZ的高頻脈寬調(diào)制脈沖電壓波，最后經(jīng)過高頻整流，濾波后變?yōu)?20VDC或110VDC的直流電壓，經(jīng)隔離二極管隔離后輸出，一方面給蓄電池充電，另一方面給直流負(fù)載提供正常工作電流。充電模塊內(nèi)部有監(jiān)控板能監(jiān)視、控制模塊運(yùn)行情況。由于充電模塊本身具有CPU，充電模塊也可以脫離監(jiān)控模塊獨(dú)立運(yùn)行。

調(diào)壓硅鏈模塊：充電模塊本身在進(jìn)行蓄電浮充的過程中，所呈現(xiàn)出來的輸出的電量通常在240VDC左右，而實(shí)通常情況下，選電池均充過程中的數(shù)值則為250VDC范圍內(nèi)，并且這部分電量直接輸送到合閘母線之中，蓄電池在這期間主要是利用電池總保險(xiǎn)的位置來進(jìn)行輸送。在正常情況下，其調(diào)壓硅鏈的控制開關(guān)運(yùn)行狀態(tài)都是處在自動的操作檔之上，在電壓經(jīng)過降壓處理之后，也就僅僅只有220VDC左右，同時其電量直接輸送到控制母線之上，通過以上這兩個部分所構(gòu)成的便稱之為直流輸出系統(tǒng)。如果在自動調(diào)壓模塊對電路控制的是過程中出現(xiàn)了故障，便可以利用手動的方式來進(jìn)行調(diào)整，保持輸出能夠處在一個科學(xué)合理的限制范圍之內(nèi)。實(shí)際上，調(diào)壓硅鏈模塊本身共計(jì)分為五組，每一組通過10個硅二極管所構(gòu)成，每個硅二級管能夠降低0.7V電壓，那么每一組能夠直接降低至少7V，而由五組硅二極管構(gòu)成的調(diào)壓硅鏈模塊也就能夠下降5X7V=35V電壓。此外，調(diào)壓硅鏈模塊在設(shè)計(jì)的過程中，有著較大的余度，在與其連接的電流短時間超出額定功率的2-3倍情況下，不會出現(xiàn)硅鏈模塊燒毀的情況。如果在直流系統(tǒng)正常運(yùn)行的過程總，其調(diào)壓鏈模塊完全斷開，那么控制母線在這一過程中也就完全失去電壓，所有二次設(shè)備設(shè)備中都不存在電源?，F(xiàn)目前所應(yīng)用的界限方式，實(shí)際上就是在控制母線之上也掛上一個相應(yīng)的充電模塊，并且將其設(shè)置為手動控制的狀態(tài)，輸出的電壓調(diào)整成為220V，這部分模塊是作為調(diào)壓硅鏈模塊損壞的時備用。

配電監(jiān)控模塊：主要是對交流輸入和直流輸出的監(jiān)控，可檢測三相交流輸入電壓，蓄電池組端口電壓，蓄電池充/放電電流，合閘母線電壓，控制母線電壓，負(fù)載總電流；并且實(shí)現(xiàn)空氣開關(guān)跳閘，防雷器損壞，蓄電池組電壓過高/過低，蓄電池組充電過流，蓄電池組熔絲斷，合閘母線過/欠壓，控制母線過/欠壓，各輸出支路斷路等故障告警。

絕緣監(jiān)測模塊：用于監(jiān)控直流系統(tǒng)電壓及其絕緣情況，在直流系統(tǒng)出現(xiàn)絕緣強(qiáng)度降低（220V直流電壓系統(tǒng)一般為低于25KW，110V直流電壓系統(tǒng)一般為低于7KW）等異常情況下，發(fā)出聲光告警，并能找出對應(yīng)的支路號和對應(yīng)的電阻值。

監(jiān)控模塊：用于對充電模塊的監(jiān)控板、配電監(jiān)控模塊、絕緣監(jiān)測模塊等下級智能監(jiān)控模塊實(shí)施數(shù)據(jù)搜集并加以顯示；也可根據(jù)系統(tǒng)的各種設(shè)置參數(shù)進(jìn)行告警處理、歷史數(shù)據(jù)管理等；同時對這些處理結(jié)果加以判斷，根據(jù)不同的情況進(jìn)行電池管理，輸出控制和故障回叫等操作；此外還包括LCD、鍵盤等人機(jī)界面設(shè)備；可實(shí)現(xiàn)與后臺機(jī)的通訊，將數(shù)據(jù)上傳。蓄電池組：作為全站直流系統(tǒng)的后備電源，在充電模塊停止工作時，蓄電池?zé)o間斷的向直流母線送電；此外，在電磁式斷路器進(jìn)行合閘操作時，合閘電流大于100A，此時蓄電池成為合閘電源。

3、直流系統(tǒng)的運(yùn)行與維護(hù)

我國目前絕大多數(shù)的電力系統(tǒng)變電站都是處在一個無人值守的狀態(tài)下，GZDW型智能高頻開關(guān)所控制的直流電源系統(tǒng)能夠直接利用監(jiān)控串口以及相應(yīng)的變電站后臺來進(jìn)行監(jiān)控，并且實(shí)現(xiàn)實(shí)時通訊的需求，從而調(diào)度端的方式來達(dá)到直流系統(tǒng)運(yùn)行的三遙目的。但是，為了能夠使得變電站的高度可靠性，依然要定期的進(jìn)行日常檢查以及清掃等措施。通常情況下，220KV及以上的直流變電站必須要每天進(jìn)行一次檢查，而110KV的變電站則只需要七天內(nèi)至少進(jìn)行兩次巡檢工作即可。

在下列情況出現(xiàn)之后，務(wù)必要對巡視工作進(jìn)行強(qiáng)化：安裝了大量的新設(shè)備；高溫季節(jié)、高峰時期、電磁開關(guān)動作頻繁；較為嚴(yán)重的雷雨天氣；直流系統(tǒng)以及蓄電池運(yùn)行狀況出現(xiàn)問題；特殊情況。

4、直流系統(tǒng)絕緣故障和處理

（1）分清接地故障的極性，粗約分析故障發(fā)生的原因：長時陰雨天氣，會使直流系統(tǒng)絕緣受潮，室外端子箱、機(jī)構(gòu)箱、接線盒是否因密封不良進(jìn)水等；站內(nèi)二次回路上有無人員在工作、是否與工作有關(guān)。（2）將直流系統(tǒng)分成幾個不相聯(lián)系的部分，即用分網(wǎng)法縮小查找范圍。（3）對于不太重要的直流負(fù)荷及不能轉(zhuǎn)移的分路，利用“瞬停法”（一般不應(yīng)超過3s），各站應(yīng)根據(jù)本站情況在現(xiàn)場運(yùn)規(guī)中制定拉路順序；對于較重要的直流負(fù)荷，用轉(zhuǎn)移負(fù)荷法，查找該分路所帶回路有無接地。（4）如果接地點(diǎn)是在GZDW系統(tǒng)內(nèi)，可以采用逐段排除來確認(rèn)告警具體位置。具體方法是：依次抽出充電模塊；斷開各功能單元和母線間的熔斷器連接；斷開蓄電池接入開關(guān)。分段、分步測量故障母線同保護(hù)地間的電壓狀況。通常，GZDW系統(tǒng)出廠后發(fā)生電氣故障可能性較小，在找出“故障段”后，其故障點(diǎn)多可通過目測直接發(fā)現(xiàn)。

5、結(jié)束語

綜上所述，相比較而言直流系統(tǒng)比二次回路更加便捷、簡單，其自身在運(yùn)行的過程中，僅僅是需要對其加以響應(yīng)的重視，并且在日常工作中對于其中的部分直流知識加以掌握和實(shí)際應(yīng)用額度重視，充分了解其中所存在的各方面操作規(guī)范，就能夠切實(shí)有效的做到直流系統(tǒng)的可靠、穩(wěn)定運(yùn)行。

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