直流電源系統(tǒng)的檢修與維護

摘 要：本文基于直流電源系統(tǒng)對電力系統(tǒng)安全的重要性，提出了做好直流電源系統(tǒng)檢修與維護的必要，首先簡介了變電站直流電源系統(tǒng)的組成，緊接著對蓄電池組、充電設(shè)備、直流屏裝置的維護要點展開分析，最后結(jié)合具體實例，詳細分析了直流電源系統(tǒng)的檢修措施，以及直流系統(tǒng)的反措與升級。

關(guān)鍵詞：直流電源系統(tǒng)；檢修；維護；反措

引言：

直流電源是電力系統(tǒng)的重要組成，承擔著為系統(tǒng)內(nèi)部的電力負荷、繼電保護和安全自動裝置、通信設(shè)備等提供不間斷電源的重任。當電力系統(tǒng)因故失去交流電源時，能夠保電力設(shè)備能夠正常工作，

國家電網(wǎng)公司一直高度重視直流電源系統(tǒng)的檢修與維護工作，不斷督促完成直流電源的反措，加強直流電壓系統(tǒng)的技術(shù)監(jiān)督。

一、變電站直流電源系統(tǒng)簡介

變電站直流電源是一種能夠持續(xù)為電力設(shè)備提供直流電源，并可以獨立操作的電源設(shè)備，直流電源的使用不受變電站運行方式的影響，因此能夠作為變電站交流系統(tǒng)的后備電源。直流電源系統(tǒng)主要包括直流電源（蓄電池組）、充電設(shè)備（充電裝置、硅整流設(shè)備等）、直流負荷三個部分，為了提升直流電源系統(tǒng)的檢修與維護水平，有必要從設(shè)備驗收、運行維護、巡視檢查、缺陷及異常處理、技術(shù)管理、培訓等方面加強管理。

二、直流電源系統(tǒng)的維護

變電站直流電源一旦出現(xiàn)故障，可能引起變電站內(nèi)繼電保護和安全自動裝置等二次設(shè)備誤動作、信號設(shè)備誤發(fā)信號、斷路器拒絕動作等，引起更加嚴重的故障，因此，有必要做好直流電源系統(tǒng)的檢修與維護，提升電網(wǎng)安全運行水平。

2.1 蓄電池組的維護

變電站蓄電池組數(shù)量眾多，具有較大的系統(tǒng)維護量。根據(jù)要求，220kV及以上變電站應(yīng)滿足兩組蓄電池、兩臺高頻開關(guān)電源或三臺相控充電裝置的配置要求，在蓄電池組的運行和維護過程中，基于蓄電池存在單體結(jié)構(gòu)差異，應(yīng)該注重以下方面：

2.1.1 做好蓄電池組的投運前檢查

在投運前，應(yīng)定期檢查蓄電池端電壓偏差值和內(nèi)阻偏差值，確保是否在0.05V范圍內(nèi)，蓄電池內(nèi)阻偏差不超過10%，連接條的壓降不大于8毫伏；檢查防酸電池硫酸和蒸餾水的合格證，必要時應(yīng)對配置的電解液進行化驗；對蓄電池進行核對性充放電試驗，在三次充放電循環(huán)內(nèi)其容量應(yīng)達到額定容量的100%，否則為不合格。

根據(jù)現(xiàn)場經(jīng)驗，雖然國標對蓄電池端電壓偏差值有嚴格的要求，但經(jīng)過長時間的使用和損耗，加之定期檢查工作落實不力，目前變電站內(nèi)存在較為普遍的蓄電池端電壓偏差值超標現(xiàn)象。以福建省某220kV變電站的直流電源系統(tǒng)評價為例，在對兩組蓄電池進行檢查的過程中，第一組蓄電池有3個電壓偏差值超標；第二組蓄電池有5個電壓偏差值超標。

2.1.2 嚴格控制蓄電池的浮充電方式和運行參數(shù)

浮充電運行的蓄電池組，除制造廠有特殊規(guī)定外，應(yīng)采用恒壓方式進行浮充電。浮充電時，嚴格控制單體電池的浮充電壓上、下限，防止蓄電池因充電電壓過高或過低而損壞。

浮充電運行的蓄電池組，應(yīng)嚴格控制所在蓄電池室環(huán)境溫度不能長期超過30攝氏度，防止因環(huán)境溫度過高使蓄電池容量嚴重下降，運行壽命縮短。

進行定期核對性放電試驗，確切掌握蓄電池的容量

新安裝或大修中更換過電解液的防酸蓄電池組，在第一年內(nèi)，每半年進行一次核對性放電試驗。運行一年以后的防酸蓄電池組，每隔一、兩年進行一次核對性放電試驗。

新安裝的閥控密封蓄電池組，應(yīng)進行全核對性放電試驗。以后每隔三年進行一次核對性放電試驗。運行了六年以后的蓄電池組，每年做一次核對性放電試驗。

2.2 蓄電池充電設(shè)備的維護

在變電站的日常運行過程中，蓄電池一直處于浮充狀態(tài)，需要通過充電設(shè)備進行充電。充電設(shè)備在投運前的檢測項目主要包括：絕緣電阻測量；電壓調(diào)整功能試驗；穩(wěn)流、穩(wěn)壓精度、紋波系數(shù)、均流等主要指標測試；限流及限壓特性試驗；保護及報警功能試驗。

對微機型充電設(shè)備，還應(yīng)增加下列試驗項目：并機均流試驗；控制程序試驗；顯示及檢測功能試驗；三遙功能試驗。

2.3 直流屏與監(jiān)測裝置的維護

直流監(jiān)測裝置包括絕緣、電壓、閃光、絕緣在線、監(jiān)控機、電壓調(diào)節(jié)裝置、端電池調(diào)節(jié)器等，直流屏的種類也有很多，以變電站中常見的GZDW系列高頻開關(guān)的直流電源柜為例，如下圖1所示：

圖1：GZDW系列高頻開關(guān)的直流電源柜

如上圖1所示，該GZDW系列高頻開關(guān)的直流電源柜包括高頻開關(guān)充電模塊、集中參數(shù)控制、降壓裝置、兩路交流自切等模塊，電池組正常情況下處于浮充狀態(tài)，經(jīng)過降壓裝置降壓夠向被控設(shè)備供電，集中參數(shù)控制器用來控制蓄電池的充電過程，交流I和交流II為恒流主充電、均充電兩路交流，通過集中控制器可以設(shè)定兩路交流的自切，從而實現(xiàn)對單體充電模塊的集中控制。

在對直流屏設(shè)備的維護中，應(yīng)該注重以下幾個方面：

2.3.1定期進行巡視和檢查

確保三相交流輸入電壓平衡，未出現(xiàn)缺相。檢查屏內(nèi)輸入的保護信號是否正常，各輸入輸出的模擬量量值是否正確、光字牌指示是否正確、蓄電池的浮充狀態(tài)是否正常等。

2.3.2 密切關(guān)注微機監(jiān)控器狀態(tài)

微機監(jiān)控器是整個直流電源系統(tǒng)的核心部件，經(jīng)過長時間的運行，如果未能做好維護工作，很有可能出現(xiàn)死機、黑屏等情況，微機監(jiān)控器一旦出現(xiàn)故障，將對整個系統(tǒng)造成巨大影響，因此，必須密切關(guān)注微機監(jiān)視器的情況，確保其顯示、控制、自診斷等功能正常。

三、直流電源系統(tǒng)的故障處理

3.1 直流電源系統(tǒng)的檢修

為降低直流電源系統(tǒng)的故障率，排除事故隱患，直流電源系統(tǒng)檢修以運行維護、定期檢測、故障處理等為主要內(nèi)容；運行單位應(yīng)定期開展直流電源運行分析，制訂預防直流電源系統(tǒng)事故的預案。

按照國家電網(wǎng)公司的規(guī)定，蓄電池、充電裝置、直流屏主要元器件及監(jiān)察裝置的檢測周期為每年至少一次，其中，蓄電池的檢測項目主要包括：電壓、內(nèi)阻、溫度等；充電裝置的檢測項目主要包括：穩(wěn)壓、穩(wěn)流、交流輸入、直流輸出等。監(jiān)察裝置的檢測項目主要包括：外觀、參數(shù)設(shè)置、顯示值、動作值、回路及信號等。

根據(jù)現(xiàn)場經(jīng)驗，蓄電池檢修過程中，常見的問題包括：電壓偏差值超標、蓄電池負極柱爬酸、蓄電池極板出現(xiàn)彎曲、短路、開路、硫化等。充電設(shè)備常見的問題包括：未進行直流充電裝置的穩(wěn)壓、穩(wěn)流精度和紋波系數(shù)、并機均流測試；未采取防止降壓裝置開路造成控制母線失壓的措施等。

例如，某110kV變電站在對直流系統(tǒng)進行的日常巡視過程中，發(fā)現(xiàn)該站所有的開關(guān)紅綠燈都熄滅了，再檢查微機監(jiān)控器時，發(fā)現(xiàn)微機監(jiān)視器正常，且顯示的所有單體電池和電池組的電壓值正常。經(jīng)過仔細的排查，發(fā)現(xiàn)輸出電壓的導線與蓄電池的連接處出現(xiàn)松脫現(xiàn)象，引起直流母線失電，導致所有的開關(guān)紅綠燈都熄滅。

3.2 直流電源系統(tǒng)的反措

為防止直流系統(tǒng)事故，國家電網(wǎng)公司先后出臺了《預防直流電源系統(tǒng)事故措施》（國家電網(wǎng)生[2004]641號）、《直流電源系統(tǒng)技術(shù)監(jiān)督規(guī)定》（國家電網(wǎng)技[2005]174號）及有關(guān)規(guī)程、規(guī)定。

目前，直流電源系統(tǒng)的反措主要包括：系統(tǒng)配置、運行方式、供電方式、直流回路使用空氣斷路器、熔斷器的要求、充電裝置反措要求、蓄電池的反措要求、絕緣監(jiān)察裝置及失地檢測裝置、事故預案開展情況等。

目前，福建省電力公司定期進行直流電源系統(tǒng)的反措抽查并進行通報，就相應(yīng)的檢查內(nèi)容和存在問題進行詳細通報，要求相關(guān)變電站根據(jù)反措要求進行詳細的整改。例如，根據(jù)福建省反措要求，兩組蓄電池的變電站直流母線應(yīng)采用分段運行方式，每段母線分別由獨立的蓄電池組供電，并在兩段直流母線之間設(shè)置聯(lián)絡(luò)斷路器或隔離開關(guān)，正常運行時斷路器或隔離開關(guān)處于斷開位置；但在檢查時發(fā)現(xiàn)，泉州某變電站部分負載的接線方式設(shè)計成可由兩段母線相互供電的方式，

運行時有可能造成兩段直流母線并列運行，針對這種情況進行了通報，并要求相應(yīng)的變電站對運行方式進行嚴格規(guī)定，避免并列運行。

結(jié)語：

隨著我國建設(shè)堅強智能電網(wǎng)的進程不斷推進，直流電源系統(tǒng)的安全穩(wěn)定可靠日益重要，做好直流電源系統(tǒng)的檢修與維護，對提升直流電源系統(tǒng)運行可靠性、發(fā)現(xiàn)事故隱患、降低直流系統(tǒng)故障率起到重要作用，因此，直流電源系統(tǒng)的運行人員應(yīng)該充分掌握直流電源系統(tǒng)的工作原理，不斷加強自身學習，提升自我專業(yè)素養(yǎng)，全方位的關(guān)注直流電源系統(tǒng)的檢修與維護，確保變電站安全供電。

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[5]電力工程直流電源設(shè)備通用技術(shù)條件及安全要求GB19826-2005.

作者簡介：

鄭章杰（1977.07-） 男， 大學本科，，福建宏瑞建設(shè)工程有限公司 工程師。