直流系统维护探讨

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摘 要：该文简单介绍番禺局的直流系统及接线方式，并结合番禺局的直流系统介绍了定期维护的工作内容、方式、周期等，针对蓄电池、充电机等发现的问题，提出改进维护方法、方式及相关建议。

关键词：蓄电池 充电机 绝缘监察装置 直流系统

中图分类号：TM7 文献标识码：A 文章编号：1674-098X（2013）04（c）-0065-02

直流系统是电力生产中至关重要的组成部分之一，保证发电、输配电系统中的一次设备安全稳定运行。所以直流系统维护具有重要意义，该文结合番禺局的直流系统探讨下直流系统的维护。

1 直流系统的简介

直流系统是电力生产中至关重要的组成部分之一，可保证发电、输配电系统中的一次设备安全、稳定运行。当交流系统故障时，应能保证及时消除故障并恢复供电和正常运行。现年来大量新技术、新设备运用在直流系统中，包括智能型高频开关充电装置、微机型绝缘监测装置等，具有安全可靠组装灵活，维护简单，采用辐射网络等特点。

从结构上来看，直流系统通常由充电屏、馈电屏、电池屏组成。从电气角度上来看，直流系统通常由充电设备、蓄电池（包括蓄电池巡检装置）、综合监控装置、调压装置、进出馈线回路、绝缘监测、信号指示回路等电气单元组成。

2 番禺直流系统的常用接线方式

根据《广州供电局变电站直流系统技术规范》直流系统的接线有以下要求：

（1）变电站直流系统从直流母线馈出供电网络，宜采用辐射状网络供电。110 kV以上间隔配置两路出线。

（2）断路器按电压等级环路供电，遵循控制和保护分开原则。环路的数目与该电压等级的母线数相等，环路上的元件较多时可在环加装分段刀闸。

（3）对10 kV开关室按每台变压器对应的10 kV母线设置一个环路，并保证控制和保护分开。回路总数小于10时可只设一个环路。

（4）断路器操作机构宜由站内交流电源供电。其动力电源由直流电源提供时，可按环路方式供电，一个电压等级设置一个环路。

（5）番禺局的直流系统常用接线方式主要有2种。

控母和合母合一的接线方式。优点：（a）控母与合母（蓄电池）直接连接，可靠性高。（b）无调压装置，充电装置元件少，故障率低，易维护。（c）允许放电深度浅，蓄电池寿命长。（d）电池个数少，可少5.5%。缺点：（a）母线电压变化大，蓄电池进行均充时，控母电压接近允许上限值（即比额定电压高10%）。（b）由于无调压装置，故适用于电压变化小的蓄电池。（c）放电深度浅，放电时间短，要达到相同的放电量，则增加一级蓄电池容量。

控母和合母分开的接线方式。优点：（a）放电时间长，即允许停电时间更长（b）由于调压装置，控母电压变化小，能控制±3%以内，适用于充放电时，电压变化大的蓄电池。缺点：（a）由于控母电源从合母经调压装置取得，调压装置发生故障，控母电压将消失或过大，使设备控制失灵，或造成设备损坏等，可靠性差。（b）多了调压装置，使设备复杂，造价增加；（c）蓄电池个数多，造价提高；（d）放电深度深，寿命短。

3 直流系统维护方法

3.1 绝缘状态

检查正、负母线对地的绝缘值。运行中的直流母线对地绝缘电阻值应不小于10 MΩ。若有接地现象，应及时处理。

3.2 电压及电流

运行中的直流电源装置，运行人员主要监视交流输入电压值、充电装置输出的电压值和电流值、蓄电池组电压值、直流母线电压值、浮充电流值及绝缘电压值等是否正常。

3.3 信号报警

检查直流电源装置上的信号灯、报警装置：

a）直流电源装置空载时，额定电压为220 V，用25 kΩ电阻；额定电压为110 V，用7 kΩ电阻；额定电压为48 V，用1.7 kΩ电阻。分别使直流母线接地，应发出声光报警。

b）直流母线电压为非整定值时，应发出低压或过压信号及声光报警。充电装置的输出电流为额定电流的105%～110%时，应具有限流保护功能。

c）装有微机型绝缘监察仪的直流电源装置，任一支路的绝缘状态或接地都能监测、显示和报警。

d）远方信号的显示、监测及报警应正常。

3.4 自动装置监视

自动调压装置若不正常，启动手动调压装置，退出自动调压装置，检修。

若微机监控器运行不正常应退出运行，然后检修。微机监控器退出运行后，直流电源装置仍能正常工作，运行参数现场进行调整。

3.5 直流断路器及熔断器监视

运行中，若直流断路器跳闸或者熔断器熔断，应发出报警信号。应尽快找出事故点，分析事故原因，立即处理和恢复运行。

若需更换直流断路器或熔断器，应按图纸设计的产品型号、额定电压和额定电流选用。

3.6 操作方法

（1）查找直流接地点时，应断开直流熔断器、直流断路器或断开专用端子对到直流熔断器的连接。

（2）操作前，先停用由该直流熔断器、直流断路器或该专用端子对控制的所有保护装置，在直流系统恢复后，恢复保护装置运行。

（3）所有独立的保护装置应设有直流电源断电自动报警回路，并接入变电站自动化和集控系统。

3.7 阀控蓄电池运行中电压偏差值及放电终止电压应符合规定（见表1）。

蓄电池放电后立即充电，以免容量不能恢复。放电电压不得低于蓄电池终止电压，避免深度放电。正常使用的电池不得打开安全阀。电池在进行串、并联连接及装卸时，应防止电池短路，工具必须绝缘，螺栓须拧紧。测时做好绝缘措施。

新安装或大修后的阀控蓄电池组，应进行全核对性放电试验，以后2～3年试验一次，运行6年以上的应每年试验一次。

4 直流系统问题

下面结合番禺局的直流系统分析下直流系统的常见问题。

番禺局现运行的变电站共40个，在这40个直流系统中，有硅链调压32个、无硅链调压8个；使用220 V直流的23个、110 V直流的17个。全部都有监控系统。

直流系统常见问题分为蓄电池、充电机以及其他三大类。

4.1 蓄电池维护发现的问题

目前投运的免维护蓄电池因厂家不同，维护方法和要求不同，蓄电池结构不同，维护人员维护经验不足等原因，蓄电池失效现象时有发生，造成蓄电池个体甚至整组电池损坏，严重影响电网安全运行。蓄电池运行维护中的主要问题有：

（1）蓄电池出现爬酸爬碱现象，引起绝缘下降报警。

（2）蓄电池单体失效，现象有电池鼓肚、漏液等。

（3）部分变电站由于综合原因造成蓄电池整体失效。由于蓄电池结构及维护等问题在投运后短时间内出现整体失效。

缺乏维护是阀控密封铅酸蓄电池提前损坏的重要原因。阀控式铅酸蓄电池推广应用时间短，运行维护人员对其特性了解不深只知道比开放式有免维护的优点，误认为不用维护。常年使用却从不检测，导致个别蓄电池损坏，从而引发整组蓄电池损坏的例子有不少。如果维护人员对蓄电池加以正常维护，应不会损坏。

4.2 充电机维护发现的问题

（1）充电机电压、电流的日常定值整定问题。维护检查时发现充电机的日常定值没有达到相关要求。充电装置应具有过流、过压、欠压、绝缘监察、交流失压、交流缺相等保护及声光报警功能。其日常整定值见下表2。

（2）充电机固有程序设定与蓄电池个数搭配不当引起的蓄电池充电电压过高，引起过充。如某变电站蓄电池固有52个，均充电压却固定整定为120 V，易引起蓄电池过充。

（3）充电机模块失效现象。模块失效的原因很多，检查发现不少模块失效的原因是由散热器失效引起。这是由于部分厂家的散热器随模块工作起就同时工作，运时间行长，加之生产制造工艺的缺陷，散热器易老化从而失效。增加一个温控器即可极大地延长散热器以及充电模块的使用寿命。

4.3 其他问题

（1）直流系统接线问题。按照《广州供电局变电站直流系统技术规范》，变电站直流系统从直流母线馈出供电网络，宜采用辐射状网络供电。不少绝缘监察装置在馈线屏采用辐射型，但到下一级回路又接上小母线，构成环网结构，而现场大部分绝缘监察装置都是采用辐射型检测原理，造成接地时能报警却无法正确选线。

（2）蓄电池没有专用的蓄电池室，早期设计不合理，在主控室安装蓄电池，一旦电池爆炸后果不堪设想。

（3）蓄电池数目过多，造成母线电压过高。如使用110 V直流系统，却安装56个2 V的电池，造成母线电压达115 V。

5 加强直流系统运行维护管理

（1）对无专用蓄电池室的变电站增加专用蓄电池室，并把蓄电池组迁往专用蓄电池室。

（2）结合变电站综合自动化改造，改直流系统环网结构为辐射型网络结构，采取直流分屏方式，保证直流回路的完整清晰。对于未更改的变电站，希望通过普查找到解环点，便于今后改造和故障查找。

（3）散热器无温控系统的充电模块，要增加温控系统。

（4）蓄电池组要定期做好核对性放电。

（5）加强充电装置的运行定值管理，按照相关要求整定好运行定值，并由专职人员核对及管理。

参考文献

[1] 董明，魏秉政.变电站直流系统运行现状及存在问题分析[J].继电器，2006（2）.

[2] 林金秀.浅谈直流系统中两种典型接线的选择[J].福建电力与电工，1999（12）.