變電站直流電源運(yùn)行與維護(hù)的探討

鐔盟 柴小軍 覃玉龍 楊曉強(qiáng)

摘要：變電站直流電源系統(tǒng)可以對(duì)繼電控制、保護(hù)、計(jì)算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)、交流不間斷電源、事故照明等方面提供電源。直流電源對(duì)變電站的正常運(yùn)行具有重要作用。在變電站運(yùn)行過程中，變電站運(yùn)行人員在保證變電站正常運(yùn)行的過程中，應(yīng)當(dāng)加強(qiáng)對(duì)直流電源系統(tǒng)的維護(hù)。對(duì)直流電源系統(tǒng)的維護(hù)可以保證供電系統(tǒng)能夠提供安全可靠的電力。就變電站直流電源的運(yùn)行和維護(hù)進(jìn)行簡單分析，以期能夠?qū)ψ冸娬菊＿\(yùn)行有積極的作用。

關(guān)鍵詞：變電站;直流電源;維護(hù)

中圖分類號(hào)：TM63 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1007-0079（2014）32-0206-02

直流電源系統(tǒng)在變電站中屬于一種電源設(shè)備，其能夠?yàn)樽冸娬镜母黝愋盘?hào)設(shè)備、自動(dòng)裝置、事故照明、應(yīng)急電源及斷路器分、合閘操作保護(hù)提供直流電源。直流電源的運(yùn)行是一個(gè)獨(dú)立運(yùn)作的電源設(shè)備，在其運(yùn)行過程中，不會(huì)受到其他設(shè)備的影響，即使在外部交流電源中斷的情況下，直流電源同樣能夠保證后備電源蓄電池繼續(xù)提供直流電。無論是何種變電站，直流電源可以有效保證對(duì)繼電的保護(hù)、斷路器不間斷、自動(dòng)裝置正確運(yùn)行。直流電源對(duì)蓄電池具有特殊的作用。當(dāng)蓄電池處于充電狀態(tài)時(shí)，交流電源或者直流系統(tǒng)出現(xiàn)故障后，可以直接向直流電機(jī)、保護(hù)裝置、自動(dòng)化、照明系統(tǒng)、控制、通信以及電磁結(jié)構(gòu)提供能量，以此來保障各項(xiàng)設(shè)備的正常運(yùn)行，不影響供電局的正常供電。可見，直流電源運(yùn)行的可靠性，對(duì)變電站的安全運(yùn)行起著重要作用。因此，變電站在日常的維護(hù)工作中應(yīng)當(dāng)加強(qiáng)對(duì)直流電源的維護(hù)。

一、直流電源的組成

直流電源主要由直流充電屏和蓄電池屏組成。機(jī)柜、監(jiān)控系統(tǒng)、整流模塊系統(tǒng)、電磁巡檢單元、降壓單元、開關(guān)量檢測單元、絕緣監(jiān)測單元以及直流輸出、電壓顯示、一系列的交流輸入和電流顯示等配電單元構(gòu)成直流屏。交流電整流被整流模直流成單擊模塊?？刂?、管理的核心為直流電源的監(jiān)控系統(tǒng)。監(jiān)控系統(tǒng)度直流電源各個(gè)設(shè)備測量的數(shù)據(jù)和運(yùn)行狀態(tài)進(jìn)行監(jiān)控。在設(shè)備運(yùn)行出現(xiàn)問題時(shí)，根據(jù)監(jiān)控到的數(shù)據(jù)及時(shí)處理。絕緣監(jiān)測單元主要的作用是在直流電源絕緣系統(tǒng)出現(xiàn)問題時(shí)，可以及時(shí)發(fā)出警告信號(hào)。蓄電池對(duì)在線電壓的巡檢情況進(jìn)行檢測時(shí)，主要由電池巡檢單原來完成。[1]電池巡檢單元可以對(duì)每節(jié)蓄電池進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)控。當(dāng)蓄電池出現(xiàn)問題時(shí)就會(huì)發(fā)出警告信號(hào)。開關(guān)量在線監(jiān)測以及輸出過程中的檢測任務(wù)由開關(guān)檢測單元來進(jìn)行。降壓單元在直流電源中，主要的作用就是對(duì)電源系統(tǒng)中的電壓進(jìn)行降壓。當(dāng)電壓超出控制范圍時(shí)，就會(huì)將電壓降到一定程度，以此來控制電源中的電壓。直流屏中的電流的輸入、輸出以及電壓的顯示任務(wù)則由配電裝置來完成?？梢姡谥绷麟娫粗?，其各個(gè)設(shè)備在電源中具有各不相同的作用。

二、閥控蓄電池組的運(yùn)行和維護(hù)

在變電站中，閥控式鉛酸蓄電池由于具有體積小、使用壽命長、放電特性良好、密封程度高、維護(hù)工作量小以及自放電系數(shù)小等特點(diǎn)，被廣泛應(yīng)用于變電站的直流電源中。

1.蓄電池組的運(yùn)行

在蓄電池運(yùn)行過程中，為延長蓄電池的使用壽命，在最初使用時(shí)應(yīng)將電池充好電。在正常運(yùn)行中，一項(xiàng)必備的工作就是監(jiān)視蓄電池組和每一節(jié)蓄電池的電壓值。同時(shí)，還應(yīng)認(rèn)真監(jiān)測蓄電池組直流母線、浮充電流值和蓄電池組對(duì)電阻值的影響狀況。變電站內(nèi)置有一組蓄電池，蓄電池不能退出運(yùn)行，不能核對(duì)性的全電站進(jìn)行放電，因此只能將10h率電流橫放放出的電流容量的50%，蓄電池處于放電狀態(tài)時(shí)電壓應(yīng)保持在2V×N。[2]蓄電池放電后使用10h率的電流進(jìn)行恒流限壓充值，以此來保證蓄電池內(nèi)的容量。及時(shí)發(fā)現(xiàn)蓄電池中的缺陷。變電站內(nèi)有兩組蓄電池時(shí)，可以任意選取其中的一組蓄電池對(duì)全站進(jìn)行放電，放電后同樣使用10h率的直流恒流放出，直至蓄電池兩端的電壓降到1.8V×N，停止放電2h后，在對(duì)蓄電池進(jìn)行充電，充電的順序?yàn)楹懔飨迚撼潆?，然后是恒壓充電，最后是浮充電程序。這樣反復(fù)操作多次，將蓄電池的容量蓄滿，查找蓄電池中存在的缺陷。當(dāng)蓄電池對(duì)全站進(jìn)行3次放電之后，蓄電池的額定容量始終達(dá)不到80%時(shí)，就可以確定蓄電池的使用年限已到，應(yīng)及時(shí)更換變電站的蓄電池。[3]在更換的過程中，應(yīng)將蓄電池充放電的詳細(xì)情況記錄好，以便下次蓄電池使用的對(duì)照。

2.蓄電池日常運(yùn)行的檢查

對(duì)蓄電池日常運(yùn)行狀況的檢查，變電站應(yīng)當(dāng)建立運(yùn)行檢查的記錄。值班人員跟班進(jìn)行檢查。檢查的主要內(nèi)容包括：控制變電站的母線電壓、電流;合閘時(shí)母線電壓;蓄電池充電電壓和浮充電流;蓄電池端的電壓;對(duì)蓄電池的溫度以及外觀、衛(wèi)生和連接情況進(jìn)行檢查。詳細(xì)的檢查可以及時(shí)發(fā)現(xiàn)蓄電池存在的缺陷。做好相關(guān)的記錄工作，在蓄電池出現(xiàn)問題時(shí)，可以根據(jù)記錄的信息發(fā)現(xiàn)問題的原因，并可以及時(shí)解決。當(dāng)然，對(duì)蓄電池檢查，除了對(duì)日常運(yùn)行狀況的檢查，檢修人員還應(yīng)對(duì)蓄電池定期檢查，通常情況下為每季度一次。季度檢查的內(nèi)容主要包括：對(duì)母線的電流、電壓進(jìn)行控制;合閘時(shí)母線的電壓;浮充電流和充電電壓;蓄電池端的電壓;蓄電池的開路電壓;蓄電池的電阻;環(huán)境溫度以及蓄電池的一些其他必備的檢查。對(duì)蓄電池日常運(yùn)行的檢查是為了保證蓄電池日常正常的工作，定期檢查是對(duì)蓄電池使用壽命最好的檢測。將使用年限將近的蓄電池及時(shí)更換下來。

3.閥控蓄電池的運(yùn)行維護(hù)及故障處理

檢查人員在蓄電池運(yùn)行的過程中，對(duì)蓄電池的日常檢查應(yīng)當(dāng)保持在半個(gè)月一次。檢查蓄電池內(nèi)部連接情況的同時(shí)還應(yīng)對(duì)蓄電池內(nèi)部是否出現(xiàn)腐蝕進(jìn)行檢查，查看蓄電池個(gè)體是否有滲漏和變形，蓄電池絕緣電阻是否有所下降以及相關(guān)液體是否有溢出的情況。蓄電池內(nèi)部出現(xiàn)問題時(shí)，應(yīng)及時(shí)的處理，避免由此引起其他的問題。結(jié)合實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)，就以下幾種常見問題及維護(hù)措施介紹如下：

（1）蓄電池在充電時(shí)電流過大是引起閥控蓄電池殼體出現(xiàn)異常的主要原因。因?yàn)殡娏鬟^大，電壓增加到一定程度時(shí)，蓄電池的內(nèi)部就會(huì)出現(xiàn)短路和局部放電，嚴(yán)重的情況還會(huì)引發(fā)溫度超高，使得閥控失靈。蓄電池出現(xiàn)這種情況時(shí)，應(yīng)當(dāng)采取措施將蓄電池的電壓降下來，防止安全閥體出現(xiàn)堵死。

（2）蓄電池浮充電壓保持正常時(shí)，一旦蓄電池放電，蓄電池的內(nèi)部就會(huì)出現(xiàn)失水干涸的現(xiàn)象，導(dǎo)致蓄電池內(nèi)部的電解質(zhì)發(fā)生變化，影響電壓值。因此，在此情況下應(yīng)更換蓄電池。

（3）當(dāng)蓄電池柱上出現(xiàn)硫化現(xiàn)象時(shí)，應(yīng)立即清除，有必要的情況下還應(yīng)涂抹凡士林。

（4）蓄電池在放電時(shí)，若是單個(gè)電池電壓過低，應(yīng)解除放電狀態(tài)，必要時(shí)還可以對(duì)單個(gè)電池進(jìn)行充電，直至恢復(fù)其容量。在整個(gè)蓄電池組出現(xiàn)個(gè)別電池落后，而又無法恢復(fù)容量時(shí)，應(yīng)將整個(gè)電池組全部更換。

（5）當(dāng)蓄電池使用年限將至?xí)r，應(yīng)對(duì)蓄電池的運(yùn)行狀態(tài)嚴(yán)密監(jiān)控，存在任何問題時(shí)應(yīng)立即更換。

三、固定型鉛酸蓄電池組的運(yùn)行及維護(hù)

1.鉛酸蓄電防火

變電站鉛酸蓄電池門上一般都會(huì)標(biāo)明“蓄電池室，嚴(yán)禁煙火”字樣。在蓄電池室表明這些字樣的原因主要在于鉛蓄電池在充電和運(yùn)行的過程中，蓄電池達(dá)到2.3V時(shí)，正極板和負(fù)極板會(huì)分別產(chǎn)生出一定量的氧氣和氫氣，產(chǎn)生的氣體會(huì)隨著蓄電池電壓的增加而逐漸上升，氣體的量也會(huì)逐漸增加。在蓄電池充電完畢時(shí)，蓄電池兩端的電壓就會(huì)達(dá)到2.5V以上，這時(shí)氣體量就會(huì)達(dá)到最大。若在這一階段氣體遇到火花，極容易出現(xiàn)爆炸事故。因此，蓄電池室要求所有進(jìn)出人員不準(zhǔn)吸煙。蓄電池?zé)o論在何種狀況下遇見火花，都會(huì)造成危險(xiǎn)事件。

2.鉛酸電池組放電的方式

10h率容量是鉛蓄電池通常采用的放電方式，蓄電池的放電容量達(dá)到70%以上時(shí)，蓄電池組的單個(gè)電池電壓降到1.85V以上，整個(gè)蓄電池組的電壓值降到95%，電解液的比重是蓄電池放電時(shí)的最小值。當(dāng)蓄電池電壓降到1.16V時(shí)，則可以認(rèn)為蓄電池放電完畢。若是超過這種狀態(tài)，蓄電池就會(huì)出現(xiàn)過度放電，使電池板出現(xiàn)硫化，對(duì)蓄電池的使用壽命造成一定的影響。

3.鉛蓄電池室防腐蝕

保證直流電源運(yùn)行的可靠性，防止蓄電池室內(nèi)的一切事物遭到腐蝕，蓄電池室內(nèi)的一切事物應(yīng)當(dāng)涂以防酸漆。蓄電池室內(nèi)的基本建筑結(jié)構(gòu)，應(yīng)根據(jù)蓄電池的特點(diǎn)選用合適的材料，防止出現(xiàn)腐蝕現(xiàn)象。蓄電池組在運(yùn)行的過程中，由于產(chǎn)生一定的反應(yīng)會(huì)對(duì)一些物件起到腐蝕的效果。因此，蓄電池在正常運(yùn)行的過程中，工作人員應(yīng)當(dāng)根據(jù)特殊情況，對(duì)某些物件進(jìn)行必要的防腐蝕保護(hù)。

4.鉛蓄電池組的充電方式

鉛蓄電池組的正常充電方式主要包括三種：第一種是正常充電。正常充電也可稱為定期充電、放電。鉛蓄電池的正常充電包括恒流交電法、低壓恒壓充電法以及分級(jí)定流交電法。變電站每年都固定對(duì)蓄電池進(jìn)行充電。定期充電是蓄電池正常運(yùn)行的保障。第二種是浮充電。當(dāng)前，大部分變電站蓄電池普遍采用浮充電方式運(yùn)行。已經(jīng)充滿的蓄電池和充電裝置并聯(lián)在一起，蓄電池就可以正常的運(yùn)行。浮充電不僅給母線上補(bǔ)充電荷，還以小電流來蓄補(bǔ)局部自放電蓄電池，正常的浮充電在蓄電池的兩端保持2.1V左右的電壓。根據(jù)浮充電運(yùn)行的方式，蓄電池組一般情況可以使用8年以上。個(gè)別地區(qū)根據(jù)本地的的情況更換蓄電池。第三種是均衡充電。將蓄電池組單個(gè)電池的電壓保持均衡，蓄電池上部與下部的電解液密度在均衡的狀況下就是均衡充電。蓄電池組在有的情況下會(huì)出現(xiàn)個(gè)別電池硫化的現(xiàn)象，電壓的比重不容易上升，在這種情況下也應(yīng)當(dāng)法采取必要的措施使得蓄電池均衡充電

5.鉛蓄電池組日常運(yùn)行巡檢與定期檢查

鉛蓄電池的日常巡檢與閥控蓄電池組的檢查項(xiàng)目類似。同樣需要做好記錄及相關(guān)的維護(hù)工作，以保證鉛蓄電池的正常運(yùn)行。在鉛蓄電池出現(xiàn)任何問題影響其運(yùn)行時(shí)，應(yīng)及時(shí)更換，避免鉛蓄電池影響變電站的正常工作。當(dāng)然，在蓄電池充電的過程中，由于會(huì)產(chǎn)生一定量的氣體，容易導(dǎo)致電解液水分減少，使得蓄電池液面降低，并且硫酸在這一過程中雖有所減少，但是其損失量較少。因此，在檢查鉛蓄電池的過程中，注意及時(shí)補(bǔ)充液面至原來的高度，補(bǔ)充的液體只需合格的純水就可以，無需加入其他溶液。這樣就可以保證鉛蓄電池內(nèi)液體的比重，使得其充電內(nèi)液體充足，延長使用壽命。

四、充電設(shè)備的運(yùn)行和維護(hù)

當(dāng)前，各地區(qū)變電站的充電設(shè)備均采用高頻開關(guān)電源。變電站根據(jù)直流負(fù)荷以及蓄電池容量的不同，選擇相應(yīng)的充電模塊。充電模塊通常會(huì)采用插、拔式，變電站的一只模塊相當(dāng)于一臺(tái)充電機(jī)。模塊的輸入端分別接在備用的交流電源上，而輸出端則接在直流電源的母線上。充電設(shè)備在運(yùn)行中，若是失去一路交流電，另一路的交流電可以正常運(yùn)行。當(dāng)充電模塊發(fā)生故障時(shí)，并不會(huì)影響其正常的運(yùn)行。直流電運(yùn)行出現(xiàn)故障時(shí)，就會(huì)將信號(hào)傳送到監(jiān)控中心，由監(jiān)控人員通知檢修人員對(duì)直流電進(jìn)行檢修。在實(shí)際情況下，一般都會(huì)直接更換模塊?？梢姡冸娬臼褂贸潆娔K運(yùn)行，不僅維護(hù)工作量較小，變電站的直流電源還可以正常的運(yùn)行。

五、結(jié)語

現(xiàn)今，在直流電源不斷被完善的過程中，為保證變電站直流電源的正常運(yùn)行，檢修人員的檢修質(zhì)量也應(yīng)當(dāng)提升，以此來增強(qiáng)變電站直流電源更好的運(yùn)行。掌握好的維護(hù)經(jīng)驗(yàn)，才能更好地保證變電站整個(gè)電網(wǎng)的安全。

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（責(zé)任編輯：孫晴）