阐述变电站直流系统验收关键点

邹莲

摘 要：直流系统是变电站系统中非常重要的组成部分，在直流系统的作用下，整个电网的稳定及安全运行才能得到一定保证。近几年来，随着我国科学技术的快速发展，直流系统中引入了某些新型技术及设备，这给变电站中直流系统的运行与维护带来了一定影响，因此，为了进一步促进变电站的安全运行，本文主要从直流系统的简介、不足及配置等方面作以下相关分析。

关键词 变电站；直流系统；验收；维护

中图分类号：TM411文献标识码： A

引言

直流系统主要是有直流电源（蓄电池组直流电源，复式整流直流电源，硅整流电容储能直流电源 ，相控直流电源，高频开关直流电源）和主输出开关，分输出开关及导线组成。它对变电站的安全运行有着非常重要的意义，因此，必须对其引起重视。结合笔者的工作经验就变电站直流系统运行与维护展开相关论述。

一、直流系统的简介

变电站中的直流系统是一种能向各种设备提供直流电源的、可独立操作的电源设备，可为开关控制、事故照明、信号设备以及系统监控等提供一定保障，其通常不会受到系统运行方式的影响。如果系统的外部交流电出现忽然中断现象，可通过蓄电池向直流系统供电，从而使系统得以正常运行。通过监控系统，可对蓄电池中各功能模块的状态与参数进行监测，从而可对直流系统进行有效的控制与管理，并可对电源系统进行有效的安全与自动化处理，进而可保证变电站的连续性与可靠性运行。

二、当前变电站直流电源系统存在的不足

1) 电力系统推广无人值班变电站后，调度或直流专责维护人员无法及时了解现场直流设备和蓄电池组的工作状态、运行性能，发现直流电源系统的隐患，直到出现直流故障时才去处理,此时,事故已经扩大。

2) 蓄电池组各单体电池的电压不均衡，有些电压过高、有些则过低，蓄电池组的使用寿命严重缩短。

3) 蓄电池核对性放电试验费时、费力，难以按时保质保量完成，且无法实时反映蓄电池的平时运行状态及其性能变化趋势。

4) 目前，现场直流设备的控制和维护，容易误操作，安全隐患较多。

过去，电力系统的各个变电站都有人值守，可以对直流设备的运行状态进行定期检查，因而可以及时发现并处理其出现的异常现象，保证变电站的安全稳定运行。目前，电力系统推广无人值班变电站，虽然调度中心可以通过远动通道获取变电站运行情况的实时信息，但是对于直流部分只能得到少量的重要信息（包括：遥信量——充电机交流电源故障，充电机故障，直流绝缘接地，直流电源电压异常；遥测量——控母电压）。它不能反映直流系统运行的详细信息，特别是它不能发现系统刚刚开始出现异常运行的情况，直到长期的异常运行发展为故障时才上发调度，此时，事故已经扩大。目前，对直流设备运行控制和维护也是由维护人员现场进行，容易误操作，安全隐患较多；核对性放电费时、费力，变电站多，维护人员少，显然无法保证按期按量完成，且无法实时反映蓄电池的平时运行状态及其性能变化趋势。另外，现有蓄电池组运行，从技术上讲也存在一些缺陷，直流系统的蓄电池组一般由几十只至一百多只单体蓄电池串联而成，串联状态下的蓄电池组虽然充放电电流是一致的，但由于电池的参数、外部环境及单体自放电的差异，使得蓄电池组各单体电池的电压实际并不均衡，有些电压过高、有些则过低，造成蓄电池组中某些单体蓄电池出现过充或欠充，容量减少，而且随着时间的推移，将进一步加深蓄电池参数的不一致性，正是这种恶性循环极大地缩短了蓄电池组的使用寿命。

三、直流系统的配置

1 蓄电池的选择

本站采用阀控式密封铅酸蓄电池。该类蓄电池正常使用时保持气密和液密状态，当内部气压超过预定值时，安全阀自动开启，释放气体，当内部气压降低后安全阀自动闭合，同时防止外部气体进入蓄电池内部，使其密封。蓄电池在使用寿命期限内，正常使用情况下，无须补加电解液，没有酸雾和氢体排出，为无人值班变电站广泛选用的蓄电池。

1.1 蓄电池个数的选择

蓄电池主要技术参数为：单体电池额定电压 2V

单体电池浮充电电压 2.23~2.27V

单体电池均衡充电电压 2.30~2.35V

根据规程，按浮充电运行时，直流母线电压为 1.05 选择蓄电池个数：

n=1.05Un/Uf

式中：Un——直流系统标称电压，为 110V；

Uf——单体蓄电池浮充电电压，取 2.23V。

由此计算出n=1.05×110/2.23=52，即每组蓄电池个数为52只。

1.2 蓄电池容量选择及检验

先进行本站直流负荷的统计：变电站500kV部分采用 1个半断路器接线，220kV部分采用双母线双分段接线，35kV采用单母线接线。本站终期规模如下：主变压器：4台1000MVA， 500kV出线：9回，220kV出线：14回，35kV电容器：12 组，35kV电抗器：12组，站用变：3 台。

根据以上数据进行电池组容量选择， 按直流系统设计规程， 无人值班站、综自站蓄电池选择按事故全停状态下放电2h进行检验：

Cc=Kk×Cs .x/Kcc

式中，Cc——蓄电池 10h 放电率计算容量 (Ah)；

Cs .x——事故全停状态下相对应的持续放电时间的放电容量(Ah)；

Kk——可靠系数，取 1.40；

Kcc——容量系数，在指定的放电终止电压 1.75V下，对应事故放电时间 2h，可通过查下阀控式密封铅酸蓄电池[胶体(单体2V)的容量选择系数表得出 Kcc=0.66。

根据上式计算得 Cc=1.40×(140.8×2)/0.66=597.3 (Ah)，根据 Cc 的数值，可选定蓄电池10h放电容量为800Ah。下面对选定的蓄电池容量进行校验：校验事故放电末期，蓄电池再承受冲击负荷的电压水平，事故放电末期的放电率Km为：

Km=Is /C10=140.8/800=0.176

式中，Is——事故放电末期的事故放电电流 (A)

事故放电末期的冲击系数 Kchm 为：

Kchm=Ichm/C10=35.6/800=0.045

式中，Ichm 为事故放电末期可能发生的最大冲击电流，对本站分析确定最严重情况为事故放电末期发生 220kV母差保护动作，此时考虑最大可能 12 组断路器跳闸，其冲击电流合计为 35.6A。

根据 Kchm值及Km值，查蓄电池持续放电冲击放电曲线得单个蓄电池放电终止电压 Uchm为1.91V，则直流母线电压为：

Um=nUchm=52×1.91=99.32>0.9Ue

经校验，选用容量为800Ah的蓄电池能满足本站的要求。

2 充电模块的配置

根据直流系统负荷统计表，经常性负荷电流为115A。

充电模块额定电流为 20A，根据计算经常性负荷电流值115A可知应选用6个充电模块可以满足要求。高频开关电源的充电模块采用 N+1热备份方式，即 6+1=7个。

结论为本站选用20A的充电模块，按7个/组配置。

4 结束语

直流系统是变电站稳定而有效运行的重要设备，因此，在变电站的日常运行中，应通过监控系统对直流系统的运行及维护加强控制与管理，一旦发生问题，应及时采取有效措施进行相应处理，以使变电站的供电安全得到有效保证。

参考文献

[1]高凌宇.变电站直流监控系统的实现[J].中国科技财富,2011（10）

[2]吴晖,梁青云.基于GPRS技术的变电站直流设备监控系统[J].电力自动化设备,2009（5）

[3]黄敏，刘卫华.浅谈变电站直流系统的运行维护管理[J].北京电力高等专科学校学报（自然科学版），2010（11）.

[4]邱欣.变电站直流系统中蓄电池的运行与维护[J].中国科技纵横，2011（6）.

[5]国家电力调度通信中心编著.国家电网公司继电保护培训教材（下册）［M］.北京：中国电力出版社，2009

[6]尹星光、何铭宁、徐玉凤等.直流接地巡检装置误、漏选线问题分析［J］.继电器，2008（10）.