变电所的直流系统和直流屏
变电站直流系统介绍及常见故障处理
工程技术科技创新导报 Science and Technology Innovation Herald54DOI：10.16660/ki.1674-098X.2019.26.054变电站直流系统介绍及常见故障处理赵青(国网湖北省电力有限公司宜昌供电公司 湖北宜昌 443000)摘 要：直流系统在变电站中为控制、信号、保护、自动装置、UPS （交流不间断电源）、断路器、隔刀及事故照明等提供操作控制回路线圈动作电源。
如果电力系统直流电流消失，最直接影响是变电站内继电保护系统将失去系统保护机会。
各种由直流电源提供操作控制回路的断路器无法自动跳闸，给变电站带来巨大的危害，直流系统如同变电站的中枢神经，它运行可靠与否，对变电站的安全运行起着至关重要的作用。
本文就变电站内常见直流接地问题及查找故障方法作全面概述，对实践工作有一定指导意义。
关键词：直流系统 接地 拉合法中图分类号：TM862 文献标识码：A 文章编号：1674-098X(2019)09(b)-0054-021 直流系统介绍变电站直流系统主要由三部分组成：充电装置、蓄电池、直流负荷。
直流屏是一种全新的数字化控制、保护、管理、测量的新型直流系统，直流屏内含交流配电模块、充电模块、绝缘监察、电池巡检、调压、微机中央信号等功能。
主机配置液晶触摸屏，各种运行状态和参数均以数字和汉字显示，方便简洁。
主要相关模块有以下几个单元：交流配电单元、充电模块、绝缘监察、电池巡检、调压模块、微机监控等等。
（1）交流配电单元，它主要有两个作用，其一是引入交流电源并实现充电；其二是实现互相切换交直流电源。
（2）充电模块，将三相交流电380V转变为220V直流电压，一方面对蓄电池进行充电和提供合闸输出，另一方面经过直流馈电屏为各直流负荷供电。
（3）绝缘监察核心目标是对绝缘数值大小进行监测，当发现直流屏各直流母线、各直流支路的对地绝缘数值在规定的整定数值条件下，就发生告警显示，通知运行值班人员；另一方面在直流电压过、欠或直流系统绝缘强度降低等情况也会发出报警信号。
变电站直流系统讲解
蓄电池：阀控式密封铅酸蓄 电池
■ 该蓄电池组运行过程中充电方式通常有三种： ■ （1）初充电 ■ （2）浮充电 ■ （3）均衡充电
■ （1）初充电：
■ 新安装的蓄电池或大修中更换的蓄电池第一次充电， 称为初充电。初充电电流为1.0倍I10（10小时率放 电电流），单体电池充电电压到2.3~2.4V时电压平 衡，电压下降即可投运，即转为浮充运行。
电池巡检单元
开关量检测单元
■ 开关量检测单元是对开关量在线检测及告警干节点输出的一 种设备。比如在整套系统中哪一路断路器发生故障跳闸或者 是哪路熔断器熔断后开关量检测单元就会发出告警信号，并 能通过监控系统显示出是哪一路断路器发生故障跳闸或者是 哪路熔断器熔断。目前开关量检测单元可以采集到1-108路 开关量和多路无源干节点告警输出。
■ 蓄电池在充电和放电过程中，端电压的变化很大，放电时，酸性蓄电池 每个蓄电池的端电压由2V下降到1.75-1.8V；充电时则由2.1升高到2.6-2.7。 为了维持直流母线电压的稳定，在充放电过程中必须调整电压。在电力 系统中，多采用端电池调节器，用来调节接到母线上蓄电池的数目，以 维持直流母线的电压。为此，将全部蓄电池分为两部分，一部分固定不 调的基本蓄电池，另一部分是可调的端电池。在充放电过程中，通过改 变段电池的数目，达到维持母线电压基本稳定的目的。
直流系统的用途
■ 广泛应用于水力、火力发电厂，各类变电站 和其它使用直流设备的用户(如发电厂、变电 站、配电站、石化、钢铁、电气化铁路、房地 产等)，为信号设备、保护、自动装置、事故 照明及断路器分、合闸操作提供直流电源，它 也同样广泛的应用于通信部门、计算机房、医 院、矿井、宾馆，以及高层建筑的可靠应急电 源，用途十分广泛。
■ 还有直流系统的心脏是蓄电池，对蓄电池进行 科学的维护是直流系统的核心工作。
变电所操作电源要求
变配电所操作电源1.1 直流系统设计要求蓄电池的直流系统采用220、110、48V三种电压。
(1)变电所的直流母线，宜采用母线或分段单母线的接线。
采用分段单母线时，蓄电应能切换至任一母线。
(2)重要变电所的操作电源，宜采用一组110V或220V固定铅酸蓄电池组或镉镍蓄电池组。
作为充电、浮充电用的硅整流装置宜合用一套。
其他变电所的操作电源，宜采用成套的小容量镉镍电池装置或电容储能装置。
(3)供一级负荷的配电所或大型配电所，当装有电磁操动机构的断路器时，应采用220V 或110V蓄电池组作为合、分闸直流操作电源；当装有弹簧储能操动机构的断路器时，宜采用小容量镉镍电池装置作为合、分闸操作电源。
(4)中型配电所当装有电磁操动机构的断路器时，合闸电源宜采用硅整流，分闸电源可采用小容量镉镍电池装置或电容储能。
对重要负荷供电时，合、分闸电源宜采用镉镍电池装置。
当装有弹簧储能操动机构的断路器时，宜采用小容量镉镍电池装置或电容储能式硅整流装置作为合、分闸操作电源。
采用硅整流作为电磁操动机构合闸电源时，应校核该整流合闸电源能保证断路器在事故情况下可靠合闸。
(5)蓄电池组的容量，应满足以下要求：1)全所事故停电1h的放电容量；DL/T5044-2004电力工程直流系统设计技术规程(无人值班2h)。
2)事故放电末期最大的冲击负荷容量。
小容量镉镍电池装置中的镉镍电池容量，应满足分闸、信号和继电保护的要求。
(6)当采用蓄电池组作直流电源时，由浮充电设备引起的波纹系数不应大于5％；电压许波动应控制在额定电压的5％范围内。
放电末期直流母线电压下限不应低于额定电压的85％，充电后期直流母线电压上限不应高于额定电压的115％。
(7)交流整流电源作为继电保护直流电源时，应符合以下要求：1)直流母线电压，在最大负荷时保护动作不应低于额定电压的80％，最高电压不应超过额定电压的115％，并应采取稳压、限幅和滤波的措施。
电压允许波动应控制在额定电压5％范围内，波纹系数不应大于5％。
浅谈变电站的直流系统
成的 ， 而且可以多次循环使用 ， 使用方便 ， 且有较 大的容量 。因此 ， 蓄电池作为可靠 的直流 电源 ， 在 变电站得到广泛的应用。 （ ） 一 铅酸蓄电池类型 铅酸蓄 电池根据其使用范围、 极板结构 、 容量 和性能等可分为很多类型和不 同形式。 １ ．固定型开 口式铅酸蓄电池 。由于该种蓄电 池的固有缺点 ， 现代工程建设 中已不采用。 ２ 防酸隔爆式铅酸蓄电池。变 电站内较少使 ．
０ ． ｎ具有高吸液性 ， ． ０ ｉ， ４ ９ 可吸收足够的电解液 ， 而且稳定性 、 耐腐蚀性 良好 。由于电解液被吸附在 隔板中而无 自由流动 的电解液 ，因而蓄电池可安 装在任意的位置 。 （ ） 二 蓄电池充电方式和充电设备的选择
充电装置是直流系统 的心脏部分， 其可靠性是 直流系统安全运行 的重要保证 。变电站 的蓄电池 组经常按浮充 电方式运行。
２ ０ 年 第 １ 期 ０８ １ （ 总第 １２期） ０
沿
海
企
业
与
科 技
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Ｃｕ ｌｔｖ ｌ ｍｕ ａｉ ｅｙ Ｎ０．０ １２
Ｃ ＯＡＳ ＴＡＬＥＮｒ ＲＰ Ｉ ＥＳＡＮＤ Ｓ Ｉ Ｅ Ｒ Ｓ Ｃ ＥＮＣ ＆ＴＥ Ｅ ＣＨＮ０Ｌ ０ＧＹ
一
、
引 言
气体将会被 释放 ， 证 了电池 的安全 ， 保 而 蓄电池是一种储能装 置 ，它能把 电能转化为 放值 时 ， 化学能储存起来 ，又能把储存 的化学能转化 为电 在正常情况下处于全密封状态 。 （） ４ 隔板 由超细玻璃纤维制成 ， 纤维直径可达 能。这种可逆 的转换过程是通过充 、 电循环来完 放
对于阀控式密封铅 酸蓄电池 ，电池经荷 电出 厂， 新装不需要初充 电 ， 但一般要进行补充充 电才 用， 不作介绍。 具体参数 ３ 消氢式铅酸蓄电池 。 ． 变电站内较少使用 ， 不 可投入运行 。补充充电采用恒压限流法 ， 应根据制造厂提供 的技术文件确定 。补充充电结 作介绍。 即可转为浮充运行 。 ４ 阀控式密封铅酸蓄电池 ，即我们 常说的免 束 ， ． １ 充电设备选择原则 ． 维护蓄电池。它是 国内近年来生产使用 的新一代 （） １充电装置宜选用硅整流装置。 （） ２硅整流装置能在 １％～０ ％额定电流范围 ０ １０ 蚀性气体 ，可任意放置使用 ，目前使用愈来愈广 泛。 内 自动稳 压运 行 ， 经常 运行 损 耗极 小 。变 电站只有
浅析变电站交直流系统的工作原理
浅析变电站交直流系统的工作原理摘要：电力作为最基础的资源如今已成为我们必不可少的生活资源，而作为电力系统中最重要的组成部分之一变电站的稳定、可靠运行是保障客户安全用电的关键所在，变电站交直流系统作为变电站中不可或缺的重要系统它是变电站安全、稳定运行的重要保障之一，所以，只有变电站运行人员熟悉掌握其原理以及运维要求才能更好的维护好变电站交直流系统。
本文通过对某35kV变电站交直流系统的浅析，希望能够对变电站运维人员提供一定的帮助。
关键词：变电站交直流系统、工作原理、运维要求1、变电站交直流系统的主要组成部分1.1、变电站交流系统变电站交流系统主要给主变冷却系统、消防系统、交流不间断电源（UPS）、隔离开关操作电源、蓄电池充电机电源、照明、生活用电、检修试验电源等提供电源支持，以35kV拥有两台站用变的某变电站交流系统为例。
其原理图如图-1所示：图-1某35kV变电站交流系统原理图由上图可知，其主要构成部分为:供电线路及供电母线、熔断器、站用变压器、电流互感器、断路器、低压开关以及0.4kV母线等。
变电站交流系统在变电站中的作用是无可替代的，它为变电站的稳定运行提供了可靠的安全保障。
系统中各部分的主要作用如下：（1）供电线路及供电母线：10kV某出线、35kVⅡ段母线为交流系统提供两路可靠的电源。
（2）熔断器：熔断器在交流系统中主要起到保护作用。
当系统内发生故障产生的电流超过熔断器自身的额定工作电流后熔断器熔断对整个交流系统起到保护的作用。
（3）站用变压器：站用变压器主要是转换电压的作用，在此交流系统中将10kV、35kV高电压转换成0.4kV的低电压。
（4）电流互感器：电流互感器采集低压侧电流，对系统进行电流监测，当出线异常电流是发送相关的信号，为保护交流系统稳定运行提供保障。
（5）断路器：开断、关合、承载电流，进行日常停送电操作。
（6）低压开关：低压侧停送电操作。
（7）0.4kV母线：为低压侧负荷提供电源。
变电站交直流系统、一次系统及五防
统一监控平台
UPS电源系统 直流电源系统 通信电源系统
综自监控
UPS电源通信规约 直流电源通信规约 通信电源通信规约
UPS电源系统 直流电源系统
综自监控
高速以太网
通信电源系统
一体式触摸式监控器 IEC61850规约
MODBUS
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减少传统变电站交、直流系统用两个ATS的模式。 一体化监测与诊断系统提供了实时在线监测系统，使得报
充电模块开﹑关机， 均﹑浮充状态 开关状态等状态量
熔芯熔断 开关跳闸 防雷器击穿 监控器故障 直流设备故障 充电模块故障 绝缘监测仪故障等开关 量
系统监控单元
直流系统故障
交流缺相，过﹑欠压
母线过欠﹑压
集
蓄电池过﹑欠压
中Leabharlann 正﹑负母线对地电压降低母线绝缘降低
监
模块通讯故障
上位机
控
模块故障
开关状态数字信号
单
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控制回路用直流为什么比用交流可 靠？
1、输出电压稳定。
2、单个直流屏有二路交流输入（自动切换），加 上蓄电池，相当于有三个电源供电。
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！
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二、直流系统的组成及各部件的作 用 1、直流系统的基本概念
统大的可靠运行。
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站用电源系统
一路交流 二路交流
充电器
ATS
UPS电源系统 直流电源系统 通信电源系统
ATS
UPS监控模块 站内交流设备 直流监控模块 直流用电设备 通信监控模块 通信电源设备
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综自后台
10kv变电所直流屏工作原理
10kv变电所直流屏工作原理
10kV变电所直流屏是变电所中的重要设备，它的主要作用是将交流电转换为直流电，以满足特定设备或系统对直流电的需求。
直流屏通常由整流器、滤波器、直流配电柜等部分组成。
首先，10kV交流电通过变压器降压后进入整流器。
整流器通常采用可控硅等元件，将交流电转换为脉冲状的直流电。
整流器的工作原理是通过控制可控硅的导通角来控制输出直流电压的大小。
这样可以实现对直流电压的调节和稳定输出。
接下来，直流电经过滤波器进行滤波处理，去除脉冲中的高次谐波和杂散波，使直流电变得更加稳定和纯净。
滤波器通常由电感和电容组成，通过对电流和电压的响应来平滑直流电压波形。
最后，经过整流和滤波处理的直流电进入直流配电柜，由配电柜对直流电进行分段、分支、保护和监测，最终送达到需要使用直流电的设备或系统。
总的来说，10kV变电所直流屏的工作原理是通过整流器将交流电转换为直流电，再经过滤波器进行滤波处理，最终通过直流配电
柜对直流电进行分配和管理，以满足特定设备或系统对直流电的需求。
这样的设计可以保证直流电的稳定输出，满足设备对电能的要求。
直流屏重要性
变电站直流系统重要性
在发电厂和变电站中，直流系统担负着控制、信号、保护、五防装置重要负载的供电，所以直流系统可靠性是极为重要的。
特别在事故状态下，电池组是保护能源的唯一供给者。
如果变压器发生故障，而保护装置由于没有直流电源不能及时切除故障，可能造成变压器烧毁。
如果变电站内10kV电缆，10kV母线发生短路故障，而10kV进线总开关由于没有直流电源不能跳闸，造成供电局开关跳闸，电力公司必然现场调查，如果造成供电局线路跳闸引起其他用户停电而造成损失的，有可能被问责。
一般大厦办公楼变电站直流电源有直流屏供给，有很高的可靠性，平时靠变电站380V交流对蓄电池充电，使蓄电池经常处于饱满状态，一旦发生电气事故，蓄电池立即输出直流电源，使保护装置动作，切除故障设备，保持正常电气设备继续运行。
但是蓄电池是有使用寿命的，一般国产电池3～5年，进口电池5～7年。
寿命长短与使用环境，定期维护和定期充放电有关。
在DL/T724-2000《发电厂变电所蓄电池直流电源装置运行与维护技术规程》，第6.3.3.a中规定，“发电厂或变电所中只有一组电池，不能退出运行、电池组端电压不得低于2V×n”。
所以变电站运行值班人员要经常检查直流电压是否正常，直流屏没有异常报警。
一旦发现蓄电池有漏液，接线桩头氧化腐蚀，电池电压低于规定，监控屏显示报警或蓄电池充不进电等老化现象，应该及时更换蓄电池。
保证变电站安全运行。
为防止蓄电池端电压、特性曲线、内阻不一致，促使新电池恶化，应该9节蓄电池同时更换。
上海新光工程技术有限公司张耀龙。
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变电所的直流系统和直流屏
一、主要设计原则
变电所直流系统及直流屏典型设计的主要原则为：
（1）直流系统采用220、110、48V三种直流电压等级。
对330KV及以下变电所采用110V 或220V直流电压。
对500KV变电所，当为弱电间接控制方式时，拟采用110V与48V组合或220V与48V组合。
（2）接线方式采用单母线分段接线。
变电所的蓄电池组均不设端电池。
（3）蓄电池组按GF型固定型防酸隔爆式铅酸蓄电池进线编制。
蓄电池容量规格为：200、300、400、500、600Ah。
蓄电池数量根据直流系统电压等级而定，对220V取104~107个；对110V取52~53个；对48V取23~24个。
（4）直流配电屏内的操作和保护设备采用空气开关或刀开关（组合开关）和熔断器。
屏内铜母线为绝缘铜母线。
直流系统应能承受的短路电流按10KA以下不小于5KA考虑（该短路电流值是根据长江电源厂的GF型蓄电池按IEC规定方法进行短路电流试验实测结果）。
（5）绝缘监察装置和电压监察装置拟选用南京电力自动化设备厂制造的ZYJ-1型绝缘监察装置。
每段母线装设一套。
（6）直流控制信号馈线有中间继电器（DZ-810/A型）监视和信号灯监视两种接线。
DZ-810/A继电器（内有发光二极管）直接装在馈线模拟线上，有触点引出。
采用自动空气开关时，馈线失电监视是利用自动空气开关的辅助接点和钮子开关组成的信号回路方式来实现。
（7）事故照明采用由直流母线引出事故照明馈线直接供电的方式，变电所不装设事故切换装置。
（8）直流配电屏及充电整流屏的结构采用封闭定型屏（高2260mm，宽800mm，深600mm）。
充电整流屏高度仍定为2260mm，宽与深尺寸视容量大小，按制造厂提供的尺寸考虑。
主直流屏上部开有600mm小门，门上装仪表，以便检修。
屏后有门，屏内电缆及导线采用耐潮、耐热，阻燃特性好的材料，动力与控制电缆均从屏底部引接。
直流分电屏前后开门。
二、直流系统方案
变电所直流屏有三种类型，即D型（信号灯监视）、J型（继电器监视）和K型（馈线为自动空气开关）。
每一种类型均分48V、110V和220V三种直流电压等级。
蓄电池组有一组和两组方案。
充电装置有1、2、3个三种方案，全部组合共80个方案。
变电所直流系统接线方式特点
三、GZDW微机监控高频开关直流电源
1、概述
GZDW系列微机监控高频开关直流电源屏是应用当代先进的电力电子技术和计算机监控技术开发的成果。
集成国内各类直流电源的特长。
根据电力工程直流系统的技术要求和实际需要开发的最近产品。
适用于电力系统发电厂，变电站，水电站，邮电通信，冶金，水泥，化工，电气化铁路作为断路器分合闸，继电保护，自动控制，灯光和音响信号，事故照明等不间断直流电源。
特别适合在无人值班变电站的使用。
2、系统特点
1）静音设计，噪声＜40dB；
2）全抽屉式结构，均可带电插拔，在线维护；
3）系统全模块化，简洁、直观，任意组屏；
4）面向用户的开放式、模块化软件设计；
5）多协议、多标准的通讯及网络接口，实现“四遥”功能；
6）微机智能化监控及管理，按充电曲线完成对蓄电池的充电、均充、浮充、转换的全过程；
7）监控模块内置灵敏、可靠、完善的系统及模块保护，实现全方位双重保护；
8）配置电池检测仪可完成对蓄电池端电压、电动势的检测和异常告警；
9）多台高频开关充电模块并联运行，N+1热备份，自动均流；
10）主监控均退出工作，高频开关充电模块进入自主运行模式，输出V、I为参数设定
值；
11）主微机监控模块热备份运行，以提高系统的可靠性；
12）主调压模块热备份运行，以保证供电的连续性；
13）可选用调压模块与高频开关恒压模块热备份方式；
14）调压模块、恒压模块均按自主工作模式设计，监控模块故障不影响其正常工作；
15）直流系统分路绝缘装置的特点是分布方式，模块化结构，采用直流霍尔传感器监测，无需注入任何信号，可同时在线监测多个支路的绝缘状况，显示接地日期时间、回路编号、接地极性、支路接地电阻。
在已有支路接地告警时，仍可监测到新的支路接地告警。
16）系统配置完善的四级防雷体系；
17）大屏幕平板液晶触摸显示器，标准接口配置；
18）100%进口半导体器件，严格的器件筛选及老化；
19）工作电压~380V±20%，在电力供应不稳定场合亦可正常工作；
20）抗共模、差模干扰，辐射电磁干扰，静电电场干扰。
3、系统注要技术性能指标及参数
4、直流屏柜体尺寸
柜体深度L：600 800
柜体宽度W：800 1000 1200 柜体高度H：2260 2360。