直流电源系统的检修与维护

直流电源系统的检修与维护
作者：郑章杰
来源：《科学与财富》2015年第24期
摘要：本文基于直流电源系统对电力系统安全的重要性，提出了做好直流电源系统检修与维护的必要，首先简介了变电站直流电源系统的组成，紧接着对蓄电池组、充电设备、直流屏装置的维护要点展开分析，最后结合具体实例，详细分析了直流电源系统的检修措施，以及直流系统的反措与升级。

关键词：直流电源系统；检修；维护；反措
引言：
直流电源是电力系统的重要组成，承担着为系统内部的电力负荷、继电保护和安全自动装置、通信设备等提供不间断电源的重任。

当电力系统因故失去交流电源时，能够保电力设备能够正常工作，
国家电网公司一直高度重视直流电源系统的检修与维护工作，不断督促完成直流电源的反措，加强直流电压系统的技术监督。

一、变电站直流电源系统简介
变电站直流电源是一种能够持续为电力设备提供直流电源，并可以独立操作的电源设备，直流电源的使用不受变电站运行方式的影响，因此能够作为变电站交流系统的后备电源。

直流电源系统主要包括直流电源（蓄电池组）、充电设备（充电装置、硅整流设备等）、直流负荷三个部分，为了提升直流电源系统的检修与维护水平，有必要从设备验收、运行维护、巡视检查、缺陷及异常处理、技术管理、培训等方面加强管理。

二、直流电源系统的维护
变电站直流电源一旦出现故障，可能引起变电站内继电保护和安全自动装置等二次设备误动作、信号设备误发信号、断路器拒绝动作等，引起更加严重的故障，因此，有必要做好直流电源系统的检修与维护，提升电网安全运行水平。

2.1 蓄电池组的维护
变电站蓄电池组数量众多，具有较大的系统维护量。

根据要求，220kV及以上变电站应满足两组蓄电池、两台高频开关电源或三台相控充电装置的配置要求，在蓄电池组的运行和维护过程中，基于蓄电池存在单体结构差异，应该注重以下方面：
2.1.1 做好蓄电池组的投运前检查
在投运前，应定期检查蓄电池端电压偏差值和内阻偏差值，确保是否在0.05V范围内，蓄电池内阻偏差不超过10%，连接条的压降不大于8毫伏；检查防酸电池硫酸和蒸馏水的合格证，必要时应对配置的电解液进行化验；对蓄电池进行核对性充放电试验，在三次充放电循环内其容量应达到额定容量的100%，否则为不合格。

根据现场经验，虽然国标对蓄电池端电压偏差值有严格的要求，但经过长时间的使用和损耗，加之定期检查工作落实不力，目前变电站内存在较为普遍的蓄电池端电压偏差值超标现象。

以福建省某220kV变电站的直流电源系统评价为例，在对两组蓄电池进行检查的过程中，第一组蓄电池有3个电压偏差值超标；第二组蓄电池有5个电压偏差值超标。

2.1.2 严格控制蓄电池的浮充电方式和运行参数
浮充电运行的蓄电池组，除制造厂有特殊规定外，应采用恒压方式进行浮充电。

浮充电时，严格控制单体电池的浮充电压上、下限，防止蓄电池因充电电压过高或过低而损坏。

浮充电运行的蓄电池组，应严格控制所在蓄电池室环境温度不能长期超过30摄氏度，防止因环境温度过高使蓄电池容量严重下降，运行寿命缩短。

进行定期核对性放电试验，确切掌握蓄电池的容量
新安装或大修中更换过电解液的防酸蓄电池组，在第一年内，每半年进行一次核对性放电试验。

运行一年以后的防酸蓄电池组，每隔一、两年进行一次核对性放电试验。

新安装的阀控密封蓄电池组，应进行全核对性放电试验。

以后每隔三年进行一次核对性放电试验。

运行了六年以后的蓄电池组，每年做一次核对性放电试验。

2.2 蓄电池充电设备的维护
在变电站的日常运行过程中，蓄电池一直处于浮充状态，需要通过充电设备进行充电。

充电设备在投运前的检测项目主要包括：绝缘电阻测量；电压调整功能试验；稳流、稳压精度、纹波系数、均流等主要指标测试；限流及限压特性试验；保护及报警功能试验。

对微机型充电设备，还应增加下列试验项目：并机均流试验；控制程序试验；显示及检测功能试验；三遥功能试验。

2.3 直流屏与监测装置的维护
直流监测装置包括绝缘、电压、闪光、绝缘在线、监控机、电压调节装置、端电池调节器等，直流屏的种类也有很多，以变电站中常见的GZDW系列高频开关的直流电源柜为例，如下图1所示：
图1：GZDW系列高频开关的直流电源柜
如上图1所示，该GZDW系列高频开关的直流电源柜包括高频开关充电模块、集中参数控制、降压装置、两路交流自切等模块，电池组正常情况下处于浮充状态，经过降压装置降压够向被控设备供电，集中参数控制器用来控制蓄电池的充电过程，交流I和交流II为恒流主充电、均充电两路交流，通过集中控制器可以设定两路交流的自切，从而实现对单体充电模块的集中控制。

在对直流屏设备的维护中，应该注重以下几个方面：
2.3.1定期进行巡视和检查
确保三相交流输入电压平衡，未出现缺相。

检查屏内输入的保护信号是否正常，各输入输出的模拟量量值是否正确、光字牌指示是否正确、蓄电池的浮充状态是否正常等。

2.3.2 密切关注微机监控器状态
微机监控器是整个直流电源系统的核心部件，经过长时间的运行，如果未能做好维护工作，很有可能出现死机、黑屏等情况，微机监控器一旦出现故障，将对整个系统造成巨大影响，因此，必须密切关注微机监视器的情况，确保其显示、控制、自诊断等功能正常。

三、直流电源系统的故障处理
3.1 直流电源系统的检修
为降低直流电源系统的故障率，排除事故隐患，直流电源系统检修以运行维护、定期检测、故障处理等为主要内容；运行单位应定期开展直流电源运行分析，制订预防直流电源系统事故的预案。

按照国家电网公司的规定，蓄电池、充电装置、直流屏主要元器件及监察装置的检测周期为每年至少一次，其中，蓄电池的检测项目主要包括：电压、内阻、温度等；充电装置的检测项目主要包括：稳压、稳流、交流输入、直流输出等。

监察装置的检测项目主要包括：外观、参数设置、显示值、动作值、回路及信号等。

根据现场经验，蓄电池检修过程中，常见的问题包括：电压偏差值超标、蓄电池负极柱爬酸、蓄电池极板出现弯曲、短路、开路、硫化等。

充电设备常见的问题包括：未进行直流充电
装置的稳压、稳流精度和纹波系数、并机均流测试；未采取防止降压装置开路造成控制母线失压的措施等。

例如，某110kV变电站在对直流系统进行的日常巡视过程中，发现该站所有的开关红绿灯都熄灭了，再检查微机监控器时，发现微机监视器正常，且显示的所有单体电池和电池组的电压值正常。

经过仔细的排查，发现输出电压的导线与蓄电池的连接处出现松脱现象，引起直流母线失电，导致所有的开关红绿灯都熄灭。

3.2 直流电源系统的反措
为防止直流系统事故，国家电网公司先后出台了《预防直流电源系统事故措施》（国家电网生[2004]641号）、《直流电源系统技术监督规定》（国家电网技[2005]174号）及有关规程、规定。

目前，直流电源系统的反措主要包括：系统配置、运行方式、供电方式、直流回路使用空气断路器、熔断器的要求、充电装置反措要求、蓄电池的反措要求、绝缘监察装置及失地检测装置、事故预案开展情况等。

目前，福建省电力公司定期进行直流电源系统的反措抽查并进行通报，就相应的检查内容和存在问题进行详细通报，要求相关变电站根据反措要求进行详细的整改。

例如，根据福建省反措要求，两组蓄电池的变电站直流母线应采用分段运行方式，每段母线分别由独立的蓄电池组供电，并在两段直流母线之间设置联络断路器或隔离开关，正常运行时断路器或隔离开关处于断开位置；但在检查时发现，泉州某变电站部分负载的接线方式设计成可由两段母线相互供电的方式，
运行时有可能造成两段直流母线并列运行，针对这种情况进行了通报，并要求相应的变电站对运行方式进行严格规定，避免并列运行。

结语：
随着我国建设坚强智能电网的进程不断推进，直流电源系统的安全稳定可靠日益重要，做好直流电源系统的检修与维护，对提升直流电源系统运行可靠性、发现事故隐患、降低直流系统故障率起到重要作用，因此，直流电源系统的运行人员应该充分掌握直流电源系统的工作原理，不断加强自身学习，提升自我专业素养，全方位的关注直流电源系统的检修与维护，确保变电站安全供电。

参考文献
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[5]电力工程直流电源设备通用技术条件及安全要求GB19826-2005.
作者简介：
郑章杰（1977.07-）男，大学本科，，福建宏瑞建设工程有限公司工程师。