变电站直流系统的运行管理
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摘要：直流系统是变电站的重要组成部分，关系到变电站的安全性和可靠性。文章主要对直流系统进行了概述，并对直流系统中蓄电池的故障维护，以及其他设备的维护进行了介绍和分析。
关键词：变电站 直流系统 蓄电池
直流系统是为各类设备、操作提供直流电源的电源设备，是变电站的重要组成部分。变电站建设直流系统主要是为了保障电力系统运行的稳定性和安全性。直流系统的可靠性、安全性直接影响到变电站的可靠安全，因此对直流系统运行维护进行探讨研究，有很重要的实际意义。
一、直流系统
变电站的直流系统是为各类设备、操作等提供直流电源的电源设备，是变电站的重要部分，主要用于自动装置、信号装置、开关控制、事故照明、系统监控等。变电站的直流系统是独立的操作电源，因此系统运行方式是不会影响直流系统的，即便是外部交流电突然中断，其后备电源——蓄电池也会继续供电，保证供电的持续稳定。
直流系统主要由电池屏和直流屏（直流充电屏）构成。直流屏主要是由机柜、整流模块、降压单元、监控模块、电池巡检单元、绝缘监测单元、开关量检测单元和一系列的交流输入、直流输出等配电单元。
电池屏是一个可以摆放多节电池的机柜，目前使用比较多的电池是阀控式密封免维护铅酸电池。一般情况下，电池屏中的电池是由2～12V的电池以9节到108节以串联的方式组成，其对应电的电压输出也就是110V或220V。
整流模块主要是把交流电通过整流转换成直流电的一个单机模块，通常是以通过电流大小来标称（如2A模块、5A模块、10A模块、20A模块等），按设计理念的不同也可以分为：独立风道模块、风冷模块、自能风冷模块、自冷模块和自能自冷模块。
监控系统是对整个直流系统进行控制和管理的核心。主要功能是：长期自动对系统中各功能模块及蓄电池的状态和参数进行监测，获取系统中的各种运行参数和状态，根据测量得到的数据及运行状态及时进行处理，并以此为依据对系统进行控制，实现电源系统的全自动管理，保证其工作的连续性、可靠性和安全性。
直流系统绝缘监测单元是一种监视直流系统绝缘情况的装置，可实时监测线路对地漏电阻，此数值可根据具体情况设定。当线路对地绝缘降低到设定值时，系统就会发出告警信号。目前直流系统绝缘监测单元有母线绝缘监测、支路绝缘监测两种。
降压单元就是一个降压稳压设备，是合母电压输入降压单元，降压单元再输出到控母，调节控母电压在设定范围内（110V或220V）。当合母电压发生变化时，降压单元就会自动调节，以保证输出电压稳定。
二、蓄电池的故障及维护
一般220kV变电站基本配置了200～300Ah两组蓄电池。但目前大部分的单位缺少一些必要的专业仪器对蓄电池的状态和参数进行全面细致的检测。
（一）蓄电池常见的故障
变电站蓄电池组在运行过程中可能会出现失效的现象，如现场浮充电压过高或过低、短路、内阻偏大、硫酸盐化、极板软化、失水等，已经失效的电池经常表现为以下三种情况：
1.工作时的蓄电池组容量达不到其标称容量。很多情况会导致蓄电池容量下降，达不到标称容量。硫酸盐化会逐渐在电池负极表面形成一层致密坚硬的硫酸铅层，不仅本身溶解度大幅度下降，难以参加反应，同时堵塞了电解液和深层活性物质的接触通道，从而导致了电池容量下降。板栅腐蚀也会导致电池容量下降。目前生产上使用的合金有传统铅锑合金、低锑或超低锑合金、铅钙系列。上述三种合金铸成的板栅，在蓄电池的充电过程中都会被氧化，最后导致丧失支撑活性物质的作用而使电池失效；电池的骨架板栅由铅合金制作而成，虽然其有很强的抗腐蚀能力，但长期浸泡在酸性电解液当中，仍然会使起发生金属腐蚀，以至于发生板栅裂隙甚至断裂，导致容量的下降。蓄电池组容量不足的问题可以通过容量测试或内阻在线测试等方法及时发现维护。
2.蓄电池短路。蓄电池正负极板间本来应该由隔膜（板）隔开，但如果有焊渣或穿透，则正负板相连，就会形成短路，严重的短路可导致该单体电压变为零。如果电池出现短路的现象常常会导致热失控现象。
3.个别电池开路，蓄电池组无容量输出。开路一般发生在汇流排焊接以及极柱焊接和端子焊接阶段，表现形式通常不是完全断路，而是虚焊，这时在该虚焊处会产生很大的内阻，导致电池容量下降。电池有可能一开始各方面都正常，在用了一段时间后发生虚焊现象，这通常是由于在焊接时没有焊好，存在裂隙，过在使用过程中，这一区域将产生尖端腐蚀，致使裂隙以较快的速度加大。变电站系统故障后，这时如果连蓄电池组都失效，不起作用的话，所造成的后果是十分严重的。
（二）蓄电池的维护
1.蓄电池的选择。蓄电池的选型要结合变电站的实际情况，选择适合的电池容量配置。在考虑电池的容量时，要把变电站的经常性直流负荷和交流失电后变电站事故照明的负荷两者结合起来考虑。值得注意的是，绝不能将不同厂家和不同容量的电池安装在一起使用。
与此同时，对于主充电设备模块的选择，要选择具有实时监控和智能化管理功能的高质量的主充电设备模块。这样运行维护人员可以了解直流系统实时的工作状况。在具有在质量的主充电设备模块的同时要有足够的备用模块，当主充电设备出现故障时，备用模块能够自动投入使用，以保证蓄电池不会因模块故障而造成过放电。
2.蓄电池使用前维护措施。蓄电池在投入使用前对运行参数进行设置。严格按照产品说明书的规定对浮充电压、温度补偿系数、转浮充数据、均充电压、交流过压值、交流欠压值以及充电限流值等这些参数进行设置，对这些参数的设置对蓄电池的使用非常重要，并且还应根据变电站的实际情况与厂家沟通。
3.日常工作维护。周围环境的温度对蓄电池的放电容量、自放电、使用寿命、内阻等方面都有较大影响。蓄电池室温应控制在22℃～25℃之间，这不仅可以延长蓄电池的使用寿命，还能保证蓄电池具有最佳的容量。
运行维护人员需每天检查蓄电池室运行情况及各种参数并做记录，如有突变是查明原因并及时处理。并应妥善保存检查测试记录数据，每运行一段时间，将运行的数据与原始数据进行比较，如发现异常情况应及时处理。同时为了保证电池容量充足，每年要进行一次容量恢复试验，活化电池内的活化物质，恢复电池的容量。
三、结语
直流系统是变电站的重要组成部分，关系到变电站的安全性和可靠性，在保证直流系统供电需求的前提下，结合变电站的实际情况制定直流系统的运行维护方法，保证直流系统的安全性、可靠性，提高变电站的运行管理维护水平。