GZDW直流系統的運行與維護

【摘要】直流系統是變電站的關鍵設備系統，對電力系統安全運行具有特殊重要性，在正常運行和事故情況下都必須保證不間斷地供電。

【關鍵詞】直流系統；工作原理；運行維護

【中圖分類號】V351.31 【文獻標識碼】A 【文章編號】1672—5158（2012）08-0128-02

在變電站中直流電源是核心，為斷路器分合閘及二次回路中的儀表、繼電保護和事故照明等提供直流電源，它是變電站整個二次系統的心臟，為二次系統的正常運行提供動力。

1.典型GZDW直流系統的組成及工作原理

直流系統主要由充電模塊、控制單元、直流饋電單元（合閘回路、控制回路、保護回路、信號回路、公用回路以及事故照明回路等）、降壓單元、絕緣監測、蓄電池組等組成。其中最主要的設備就是充電模塊和蓄電池組。近年來，隨著電力技術的發展，

高頻開關模塊型充電裝置已逐步取代相控型充電裝置，而閥控式密封鉛酸蓄電池已逐步取代固定型鉛酸蓄電池。電力系統現在使用的高頻開關電源整流系統比較老式直流系統的最大區別是模塊化配置，比如GZDW型智能高頻開關直流電源系統根據功能可劃

分為高頻開關整流模塊、監控模塊、配電監控模塊、調壓硅鏈模塊、絕緣監測模塊、交流配電單元、蓄電池監測儀、蓄電池組、饋電單元幾部分。

2.直流系統的運行與維護

現在電力系統的變電站一般都是綜合自動化的，GZDW型智能高頻開關直流電源系統可通過監控串口與變電站后臺的監控實現通訊。但還是需要定期進行一般性的清掃、日常檢查等工作。

由于直流電壓為220VDC，在日常維護中，即使無交流電源接入，系統也處于帶電狀況。考慮到220V電源對操作人員及設備安全均有一定的危險性，直流回路最怕正極和負極間短路，工作時應戴絕緣手套，使用絕緣工具，必須防止麻痹大意所造成的人身或系統事故。

2.1 蓄電池室的管理

基本要求：保障室內環境的溫度、相對濕度、潔凈度、靜電干擾、噪聲、強電電磁干擾等要素符合機房內電源設備和控制設備的要求，保障設備的性能的穩定、運行可靠、生產安全，保障控制設備的正常供電和蓄電池的應急放電；保障設備的機械性能完好，設備電氣性能符合標準要求，設備運行穩定可靠，與設備相關的技術資料、原始記錄齊全。蓄電池組室應安裝空調保證溫度應在25℃左右，溫度對蓄電池的壽命影響較大，若在35℃及以上的持續溫度下運行，預期壽命減少一半。溫度過低，充電時產生氫氣使內壓增高，電解液減少，蓄電池壽命也將縮短。

2.2 充電裝置的運行及維護

運行維護人員應定期對充電設備進行如下的巡視檢查：三相交流輸入電壓是否平衡或缺相，運行噪聲有無異常，各保護信號是否正常，直流輸出電壓值（合母、控母）和電流值是否正確，各充電模塊的輸出電流是否均流，正負母線對地的絕緣是否良好，裝置通訊是否正常等。

運行維護人員特別要注意雷電發生后應及時檢查直流裝置的防雷裝置和充電裝置工作是否正常；每月對充電裝置作一次清潔除塵工作。充電裝置內部故障時，應及時把故障充電裝置取下退出運行，這就是模塊化配置的好處，在設計上采用N+1的方式，少一個充電裝置不影響運行，應及時把壞的充電裝置返廠家修理，這期間加強對直流裝置的巡視。

2.3 蓄電池的運行及維護

220KV及以上變電站一般裝設兩組蓄電池，可互為備用。因220KV及以上變電站的繼電保護裝置是雙重化的，因此，直流系統也宜相應的設置兩組，分別對兩套保護及跳閘線圈供電，以利系統安全運行。

當電網事故，必然使交流輸入電壓下降，當充電模塊不能正常工作時，蓄電池無間斷的向直流母線送電，毫不影響直流電源屏的對外功能，保證二次設備和斷路器的正確動作，確保電網的安全運行。而作為最后保障的蓄電池，如果其容量的不足將會產生嚴重后果。所以，蓄電池的重要性就就可想而之了，其維護、在線監測一直是大家最為關心的問題電池巡檢儀作為在線監測裝置，可實時發現落后或故障電池，并可檢測電池組的溫度是否處于正常范圍內，但直流系統工作時輸出電流較小，電池容量的不足或漏液、破損很難通過電池巡檢儀發現，而電池內阻和電池容量的在線測試，準確度依舊不高，其測量精度和可靠程度通常只用于定性分析。所以還是需要運行維護人員對蓄電池進行巡視。

巡視項目如下：檢查蓄電池連接片有無松動和腐蝕現象，殼體有無滲漏和變形，是否清潔；極柱與安全閥周圍是否有酸霧溢出；絕緣電阻是否下降；蓄電池溫度是否正常25℃左右；測試單只蓄電池電壓和內阻（一般為幾～十幾mΩ）是否正常。

通常以標準溫度25℃下10h放電率（110）的容量為蓄電池的額定容量。核對性放電用110的放電電流放電5小時，2V的蓄電池端電壓不低于2V則蓄電池容量合格。全核對性放電用110的放電電流放電10小時，2V的蓄電池端電壓不低于1.8V則蓄電池容量合格。新安裝的蓄電池在補充電后，應進行全核對性放電實驗，以考核電池容量。變電站只有一組蓄電池時，在運行中一般用核對性放電來考核蓄電池的容量是否合格，周期可為1-2-2-1方式。即新投運1年內進行一次，此后每2年進行一次，運行5年后每年進行一次。

3.常見系統故障的原因及處理

3.1 閥控蓄電池的故障和處理

1）閥控蓄電池殼體鼓脹變形

造成的原因有：充電電流過大，充電電壓超過了2.4VXN（2V為單體的電池個數）；蓄電池內部有短路或局部放電等造成溫升超標；閥控失靈使蓄電池不能實現高壓排氣，內部壓力超標等。處理方法：進行核對性放電，容量達不到額定值80%以上的蓄電池應進行更換；運行中減少充電電流，降低充電電壓，檢查安全閥體是否堵死。

2）浮充電時，蓄電池電壓偏差較大（大于平均值±0.05V）

造成的原因：蓄電池制造過程分散性大；存放時間長，又沒按規定補充電。處理方法：質量問題，應更換不合格產品；存放問題，應按要求進行全容量反復充放2～3次，使蓄電池恢復容量，減少電壓的偏差值。

3）運行中浮充電壓正常，但一放電，電壓很快下降到終止電壓值

造成的原因：蓄電池內部失水干，電解物質變質。處理方法是更換蓄電池。

4）核對性放電時，蓄電池放不出額定容量

造成的原因：蓄電池長期欠充電，單體蓄電池電壓浮充時低于2，23-2，28V，造成極板硫酸鹽化；深度放電頻繁（如每月一次）；蓄電池放電后沒有立即充電，極板硫酸鹽化。處理方法：浮充電壓運行時，單體蓄電池電壓應保持在2.23-2.28V；避免深度放電；對核對性放電達不到額定容量的蓄電池，應進行3次核對性放電，若容量仍達不到額定容量的80%以上，應更換蓄電池組。

3.2 系統監控故障和處理

GZDW系統監控模塊核心由工控主板組成，監控模塊作為系統數據存儲處理的中心，匯集了系統所需的全部數據和信息。通常造成監控告警的主要原因有：

（1）系統硬件、軟件故障；（2）錯誤的系統設置；（3）用戶端產生的告警信息。

日常維護中大部分告警信息都可通過監控器的相應記錄進行查詢。系統電氣故障應更換相應器件，用戶端故障則由各制造商作出相應處理。受直流系統的工作環境和操作過程影響，少數情況下外界干擾或監控內部硬件“瞬間故障”可能造成系統誤告警或監控死機現象。出現無法自動恢復的軟件故障可通過系統菜單中所提供的“初始化”功能對監控器進行重新設置，需注意的是初始化后系統參數必須重新輸入。所以系統調試開通后，應記錄下所需的參數設置。如“初始化”無法排除系統故障，則必須將其退出運行，由廠方專業人員進行檢查修復。

3.3 直流系統絕緣故障和處理

直流系統的正、負母線絕緣電阻均不能低于規定門限值，當任何一點出現接地故障時將會打亂變電站的整個正常運行秩序，造成控制、信號、保護的嚴重紊亂，必須迅速排除故障，以免出現兩點同時接地短路而造成的直流系統熔斷器熔斷及使斷路器出現誤動、拒動等。

GZDW系統絕緣監測有母線監察和支路巡查兩種方式。母線監測式僅監測母排同保護地間絕緣電阻的變化情況。支路巡查則可同時監測母排和各支路的絕緣狀況，并作出相應告警。

4.結束語

直流系統相對于繼電保護是比較簡單的，只要我們從上到下重視它，認真學習和執行電力系統關于直流系統的規程規定，是完全可以做到安全運行的。

參考文獻

[1]國家電網公司《直流系統運行規程》

[2]國家電網公司《直流電源系統管理規范》