變電站直流系統(tǒng)基建施工質(zhì)量對(duì)運(yùn)行可靠性提升的探研

摘要：變電站直流系統(tǒng)的可靠性是變電站安全穩(wěn)定運(yùn)行的先決條件之一。文章分析了直流系統(tǒng)現(xiàn)存問(wèn)題，從基建施工階段入手，探討如何改進(jìn)變電站直流系統(tǒng)施工質(zhì)量，提升后期運(yùn)行可靠性。

關(guān)鍵詞：可靠性；直流系統(tǒng)；蓄電池；充電裝置

中圖分類號(hào)：TM912 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1006-8937（2013）08-0122-02

直流系統(tǒng)是變電站中最重要的一部分，直流系統(tǒng)基建施工質(zhì)量及可靠性將直接影響變電站日后的安全穩(wěn)定運(yùn)行。隨著電力系統(tǒng)規(guī)模不斷擴(kuò)大和系統(tǒng)運(yùn)行方式日益復(fù)雜，對(duì)變電站直流系統(tǒng)電源質(zhì)量和可靠性的要求也越來(lái)越高，即要求直流系統(tǒng)能滿足任何復(fù)雜的繼電保護(hù)和自動(dòng)裝置及對(duì)開(kāi)關(guān)電器的控制、操作的可靠性要求。為確保系統(tǒng)安全穩(wěn)定運(yùn)行，在變電站建設(shè)施工過(guò)程就要對(duì)直流系統(tǒng)的施工質(zhì)量及施工過(guò)程進(jìn)行嚴(yán)格控制，本文將從變電站基建施工階段著手，探討直流系統(tǒng)施工質(zhì)量對(duì)后期運(yùn)行可靠性提升的可行方案，做到變電站全過(guò)程、全壽命管控。

1 直流系統(tǒng)的重要性

變電站直流系統(tǒng)電源，主要作用是在正常運(yùn)行時(shí)，給一次設(shè)備的控制回路、信號(hào)系統(tǒng)、通信系統(tǒng)、繼電保護(hù)及自動(dòng)裝置等設(shè)備提供工作電源；在一次設(shè)備故障時(shí)，給繼電保護(hù)及自動(dòng)裝置、信號(hào)系統(tǒng)、斷路器的控制回路供電，保證它們的可靠動(dòng)作；在站用電源中斷后，給事故照明供電，以保證事故、保安負(fù)荷的工作。因此，要求直流電源系統(tǒng)必須獨(dú)立、可靠、安全穩(wěn)定。

繼電保護(hù)和安全自動(dòng)裝置對(duì)電網(wǎng)的安全運(yùn)行至關(guān)重要，各級(jí)保護(hù)的正確動(dòng)作與否將直接影響到電網(wǎng)的安全和健康水平。但如果保護(hù)裝置失去直流電源，將不能在設(shè)備故障時(shí)準(zhǔn)確切除故障，有使事故擴(kuò)大的可能，危險(xiǎn)性不言而喻。

目前，110 kV及以下變電站逐步實(shí)現(xiàn)無(wú)人值守，這對(duì)直流系統(tǒng)安全可靠、維護(hù)方便性方面也提出更高要求。因此，提高變電站基建階段直流電源施工質(zhì)量，將直接影響后期直流系統(tǒng)運(yùn)行可靠性，進(jìn)而提高電網(wǎng)運(yùn)行的穩(wěn)定性、可靠性。

2 現(xiàn)階段直流系統(tǒng)運(yùn)行存在主要問(wèn)題

目前，我省500 kV變電站按照三充兩蓄配置、220 kV 變電站按照雙充雙蓄配置、110 kV及以下變電站采用單充單蓄配置、對(duì)于重要的110 kV變電站也采用雙充雙蓄配置。在多年的運(yùn)行中，直流系統(tǒng)發(fā)揮了重要的作用，為設(shè)備安全運(yùn)行提供了條件，但也暴露了一些問(wèn)題。

2.1 蓄電池容量及壽命

現(xiàn)有蓄電池多采用閥控鉛酸蓄電池，一些變電站在投產(chǎn)運(yùn)行一段時(shí)間后，出現(xiàn)部分蓄電池接線螺栓處滲液、爬酸，電池容量急劇下降，甚至個(gè)別蓄電池?fù)p壞，蓄電池固有的容量及壽命往往達(dá)不到產(chǎn)品銘牌標(biāo)稱，給后期運(yùn)行維護(hù)造成困擾。

個(gè)別蓄電池容量下降甚至損壞，短時(shí)間內(nèi)還不至于影響變電站安全運(yùn)行，但如果后期運(yùn)行維護(hù)再不到位，不能及時(shí)更換容量不滿足要求的蓄電池，隨著整組蓄電池容量的下降，那么直流系統(tǒng)的整體容量將不再滿足變電站安全運(yùn)行的要求，給系統(tǒng)安全埋下隱患。該情況對(duì)于采用單充單蓄配置的110 kV及以下變電站尤為嚴(yán)重。

2.2 充電裝置

變電站蓄電池組大部分處于充電狀態(tài)，不同種類的蓄電池浮充電壓的設(shè)置及充電機(jī)端口電壓的實(shí)測(cè)對(duì)蓄電池組的壽命有重要意義。充電模塊的紋波系數(shù)、穩(wěn)流精度、穩(wěn)壓精度及均流度都應(yīng)符合國(guó)網(wǎng)公司的技術(shù)要求。充電模塊還應(yīng)滿足N+1冗余配置要求。

在實(shí)際運(yùn)行中，充電裝置的運(yùn)行穩(wěn)定性問(wèn)題及與綜自系統(tǒng)后臺(tái)通信中斷是常見(jiàn)問(wèn)題。

2.3 其它配套

①對(duì)于無(wú)人值守變電站，直流系統(tǒng)運(yùn)行情況主要靠綜自系統(tǒng)上報(bào)，如果直流系統(tǒng)不能很好的與綜自系統(tǒng)進(jìn)行通訊反饋，我們將不能第一時(shí)間了解直流系統(tǒng)在運(yùn)作中暴露的問(wèn)題。直流系統(tǒng)與綜自后臺(tái)管理機(jī)在數(shù)據(jù)采集，信息傳輸主要問(wèn)題有兩類，一類是通訊中斷，一類是誤報(bào)告警。通訊中斷、誤報(bào)告警等現(xiàn)象，給日常運(yùn)行造成極大不便，也威脅到直流系統(tǒng)的安全運(yùn)行。②直流系統(tǒng)輔助元件損壞較頻繁，特別是直流饋電屏上的空開(kāi)指示燈損壞的幾率非常高，直流缺陷中基本上有30%的缺陷都是在處理空開(kāi)指示燈的缺陷。由于指示燈更換起來(lái)比較麻煩，有的還是直接連在直流母線上，更換的危險(xiǎn)性也很高。

2.4 直流空氣斷路器

①直流空氣斷路器極差配合。早期投運(yùn)變電站直流空開(kāi)采用不同廠家、不同型號(hào)的問(wèn)題，存在直流空開(kāi)級(jí)差配合不滿足要求的現(xiàn)象。在同一支路的空氣斷路器有不同廠家的產(chǎn)品，其動(dòng)作性能，是否配合無(wú)法保證。站內(nèi)空開(kāi)廠家型號(hào)多樣化，主要是各種類型保護(hù)，測(cè)控的廠家空開(kāi)配置不同，各種廠家空開(kāi)安秒特性未經(jīng)校核。②個(gè)別變電站存在直流饋線屏空開(kāi)配置數(shù)量有限，無(wú)法滿足輻射式供電要求。

2.5 防潮、失地

直流系統(tǒng)是個(gè)不接地系統(tǒng)，當(dāng)直流系統(tǒng)發(fā)生接地時(shí)會(huì)引起繼電保護(hù)的誤動(dòng)或拒動(dòng)及直流電動(dòng)機(jī)的異常甚至損壞。故而直流系統(tǒng)的防潮、防失地工作顯得尤為重要。

3 原因分析及基建施工階段采取的措施

3.1 蓄電池分析

影響影響蓄電池容量及壽命的原因有以下幾個(gè)方面：

①蓄電池組在安裝投運(yùn)之前，安裝調(diào)試人員如果未進(jìn)行蓄電池核對(duì)性充放電試驗(yàn)，未對(duì)電池進(jìn)行活化，將大大影響電池的容量和使用壽命。②在基建階段，直流電源僅在后期調(diào)試階段使用，施工人員未重視直流電源充電管理，將直流充電屏所有電源關(guān)掉，特別是交流的充電電源，造成蓄電池長(zhǎng)期沒(méi)有充電，蓄電池經(jīng)過(guò)長(zhǎng)時(shí)間的自放電后，質(zhì)量遭到損壞。③蓄電池組的容量和壽命與使用環(huán)境息息相關(guān)。蓄電池從廠家發(fā)貨到現(xiàn)場(chǎng)開(kāi)始施工，這期間蓄電池的存貯環(huán)境將大大影響日后蓄電池組的使用壽命，特別是南方省市施工現(xiàn)場(chǎng)潮濕高溫，存貯蓄電池室是否裝設(shè)空調(diào)，空調(diào)是否正常開(kāi)啟，空調(diào)溫度的設(shè)定是否合理，是否裝設(shè)通風(fēng)裝置等都將產(chǎn)生影響。環(huán)境溫度過(guò)高可能造成電池失水，從而降低電池容量、縮短使用壽命，而這些條件在基建施工階段都因條件限制無(wú)法完全滿足要求。④蓄電池產(chǎn)品要選擇標(biāo)準(zhǔn)、質(zhì)量符合要求的廠家。蓄電池訂貨技術(shù)協(xié)議簽訂時(shí)，要求廠家出廠時(shí)要進(jìn)行篩選，要保證到站的蓄電池內(nèi)阻基本一致，端電壓偏差在合格范圍內(nèi)。

3.2 充電裝置分析

充電裝置出現(xiàn)故障或缺陷，發(fā)生故障或缺陷主要原因有以下幾點(diǎn)：

①充電裝置廠家產(chǎn)品的運(yùn)行穩(wěn)定性較差，產(chǎn)品質(zhì)量、制造工藝都有待于進(jìn)一步提高。因此，必須加大對(duì)設(shè)備入網(wǎng)的監(jiān)督審察力度，盡量采用質(zhì)量?jī)?yōu)質(zhì)的產(chǎn)品，售后服務(wù)好的廠家。②合格的充電模塊，紋波系數(shù)、穩(wěn)流精度、穩(wěn)壓精度及均流度指標(biāo)都應(yīng)符合國(guó)網(wǎng)公司的技術(shù)要求。但由于前期施工試驗(yàn)不到位，對(duì)充電模塊的穩(wěn)壓穩(wěn)流、紋波等試驗(yàn)不全或未配置穩(wěn)壓穩(wěn)流、紋波等試驗(yàn)儀器，在施工階段不能將不合格、不穩(wěn)定的裝置甄別、消缺，也將對(duì)后期運(yùn)維造成不良影響。

3.3 其它配套分析

①直流系統(tǒng)與綜自系統(tǒng)通訊問(wèn)題，主要原因是直流系統(tǒng)廠家與綜自系統(tǒng)廠家通訊規(guī)約不匹配，會(huì)產(chǎn)生誤報(bào)文或引起通訊中斷，影響正常運(yùn)行。現(xiàn)在成熟的設(shè)備廠家比較多，各廠家間的通信聯(lián)系不匹配問(wèn)題多有存在，故在設(shè)備設(shè)計(jì)訂貨階段就應(yīng)該予以提前考慮。

②其他附屬設(shè)施分析。廠家提供的指示燈質(zhì)量不過(guò)關(guān)是造成指示燈損壞率高的主要原因。因此，必須加大對(duì)設(shè)備入網(wǎng)的監(jiān)督審察力度，盡量采用質(zhì)量?jī)?yōu)質(zhì)的產(chǎn)品，售后服務(wù)好的廠家。設(shè)備經(jīng)過(guò)運(yùn)輸、搬動(dòng)等過(guò)程，造成指示燈接觸不良，端子松動(dòng)等現(xiàn)象，在施工過(guò)程中未重新檢查、擰緊，則會(huì)產(chǎn)生安裝質(zhì)量問(wèn)題，是另一重要原因。

3.4 直流空氣斷路器分析

根據(jù)國(guó)家電網(wǎng)公司頒布的直流電源系統(tǒng)評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)中關(guān)于直流回路使用空氣斷路器、熔斷器的要求：一個(gè)變電站直流回路空氣斷路器或熔斷器未選用同一制造廠系列產(chǎn)品問(wèn)題、使用前應(yīng)進(jìn)行動(dòng)作電流或安秒特性核實(shí)。而目前施工隊(duì)伍因大部分尚無(wú)專用的直流斷路器測(cè)試儀，現(xiàn)場(chǎng)人員暫用繼電保護(hù)測(cè)試儀進(jìn)行抽檢，就造成了試驗(yàn)效果不理想。

因此變電站直流系統(tǒng)直流空氣斷路器上、下級(jí)配置都不同程度的存在不是同一廠家、不是同一系列的問(wèn)題要從源頭抓起。通過(guò)把好新投運(yùn)變電站設(shè)計(jì)、圖審、技術(shù)協(xié)議簽定、標(biāo)準(zhǔn)化驗(yàn)收等環(huán)節(jié)避免此類問(wèn)題產(chǎn)生。

3.5 防潮、失地原因分析

①南方省市春季多雨，夏季高溫潮濕，空氣濕度大造成設(shè)備絕緣降低，是產(chǎn)生直流系統(tǒng)失地的主要原因。防潮的第一要?jiǎng)?wù)是除濕，現(xiàn)在變電站直流充電系統(tǒng)、電池組在運(yùn)行中基本處于空調(diào)房?jī)?nèi)，濕度總體可控。防潮主要任務(wù)在于施工階段直流系統(tǒng)環(huán)境濕度的控制。在施工階段如能在設(shè)備進(jìn)場(chǎng)、安裝的同時(shí)將主控室空調(diào)系統(tǒng)同步建立，這將會(huì)極大的改善直流設(shè)備的貯存、調(diào)試環(huán)境。②在臺(tái)風(fēng)及暴雨天氣，戶外刀閘機(jī)構(gòu)箱、開(kāi)關(guān)機(jī)構(gòu)箱以及開(kāi)關(guān)端子箱防雨包扎是設(shè)備防潮、防失地薄弱點(diǎn)。因此基建施工中，加強(qiáng)對(duì)戶外設(shè)備箱門(mén)密封圈質(zhì)量監(jiān)控，并裝設(shè)端子箱加熱器，能減少因端子箱或機(jī)構(gòu)受潮引起的直流失地。③蓄電池巡檢儀配置，一定程度上可以對(duì)蓄電池單體進(jìn)行監(jiān)測(cè)，但也帶來(lái)不少負(fù)面的因素，如引起失地，采樣不準(zhǔn)或設(shè)備頻繁損壞增加檢修人員大量的消缺工作。針對(duì)這種現(xiàn)狀，必須加強(qiáng)該設(shè)備的入網(wǎng)管理，選用成熟設(shè)備。

4 結(jié) 語(yǔ)

綜上分析，若在基建施工過(guò)程中，從設(shè)備選型、設(shè)計(jì)、審核、安裝、試驗(yàn)、驗(yàn)收等各個(gè)環(huán)節(jié)加強(qiáng)直流系統(tǒng)的全過(guò)程管理，直流系統(tǒng)可能產(chǎn)生的故障大部分能被提前消除。

首先，設(shè)備入網(wǎng)管理方面要根據(jù)電力系統(tǒng)直流電源技術(shù)委員會(huì)推薦的產(chǎn)品，從中選取技術(shù)成熟、性能穩(wěn)定、制造工藝精良以及售后服務(wù)良好的廠家。其次，設(shè)計(jì)審核階段，要按《國(guó)家電網(wǎng)公司十八項(xiàng)電網(wǎng)重大反事故措施》及其它相關(guān)技術(shù)要求把好關(guān)，并做好技術(shù)交底。施工過(guò)程中，要求施工隊(duì)伍配齊直流系統(tǒng)所需試驗(yàn)設(shè)備，施工現(xiàn)場(chǎng)編制切實(shí)可行的施工方案、規(guī)范現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)驗(yàn)收標(biāo)準(zhǔn)作業(yè)書(shū)，并認(rèn)真做好新投產(chǎn)變電站的直流驗(yàn)收工作，依照新修訂的驗(yàn)收標(biāo)準(zhǔn)項(xiàng)目進(jìn)行驗(yàn)收，做到不缺項(xiàng)、不漏項(xiàng)，保證全部試驗(yàn)項(xiàng)目合格后方可驗(yàn)收通過(guò)。

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