電力變電站直流系統(tǒng)運(yùn)行維護(hù)研究

李朝陽(yáng) 張怡帆 鄭毅

摘要：隨著工業(yè)化水平的不斷提高和變電站系統(tǒng)的日益復(fù)雜，電力項(xiàng)目的數(shù)量也在增加，設(shè)備維護(hù)的核心問(wèn)題也日益突出。在本文中，我們采取有針對(duì)性的措施來(lái)解決變電站故障時(shí)出現(xiàn)的問(wèn)題，并基于全回路法優(yōu)化和改善直流接地故障的位置，不僅可以滿(mǎn)足變電站實(shí)際運(yùn)行需求，而且可以解決變電站運(yùn)行維護(hù)過(guò)程中問(wèn)題，降低系統(tǒng)維護(hù)和管理的難度，對(duì)變電站的安全可靠運(yùn)行具有重大意義。

關(guān)鍵詞：變電站;直流系統(tǒng);運(yùn)行維護(hù);操作研究

引言：隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展、新技術(shù)和設(shè)備不斷被引入直流系統(tǒng)。變電站的功能不斷提高，同時(shí)也為設(shè)備的運(yùn)行和維護(hù)帶來(lái)了新的挑戰(zhàn)。考慮到直流系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，可以忽略變電站運(yùn)行模式的影響。由于正常操作過(guò)程中受主觀和客觀環(huán)境因素的影響，直流系統(tǒng)在充電過(guò)程，上下層之間的布線和連接方面存在許多問(wèn)題，由于諸如站的開(kāi)關(guān)拒斥和保護(hù)故障等事故而導(dǎo)致?lián)p失。因此，對(duì)直流系統(tǒng)的運(yùn)行和維護(hù)進(jìn)行分析研究非常重要。

1變電站直流系統(tǒng)概述

1.1DC系統(tǒng)配置

國(guó)內(nèi)市場(chǎng)上有很多直流系統(tǒng)制造商，設(shè)備配置沒(méi)有統(tǒng)一的標(biāo)準(zhǔn)，但是系統(tǒng)的配置和工作原理相似。直流系統(tǒng)主要采用閥控密封鉛酸蓄電池模塊、充電裝置模塊、微機(jī)絕緣監(jiān)測(cè)裝置、控制裝置、直流電源、配電監(jiān)測(cè)模塊、降壓硅鏈模塊、高爐組成的模塊、變頻開(kāi)關(guān)電源和整流模塊部分，可以說(shuō)變電站中直流系統(tǒng)組成十分復(fù)雜，需要有專(zhuān)門(mén)的研究方法進(jìn)行研究，并且要在平時(shí)工作中做好維護(hù)措施，防止重大事故發(fā)生。

1.2直流系統(tǒng)如何工作

在直流系統(tǒng)中，設(shè)備的功耗和通過(guò)浮充充電的電池是由整流器提供的。當(dāng)開(kāi)關(guān)閉合或發(fā)生照明故障時(shí)，電池組將供電。因此，根據(jù)實(shí)際工況，電池和整流器采用并聯(lián)運(yùn)行方式。這種并行模式允許系統(tǒng)的工作電源和閉合電源形成環(huán)形電源網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，并且每個(gè)環(huán)的電源都連接到直流母線的兩個(gè)部分以連接直流系統(tǒng)的電源。可靠性得到保證。系統(tǒng)的交流配電模塊選擇并控制兩個(gè)交流輸入，并將它們切換為其中之一。監(jiān)視設(shè)備模塊可以遠(yuǎn)程監(jiān)視電池組、充電設(shè)備、DC總線和AC配電模塊的運(yùn)行狀況，并警報(bào)任何檢測(cè)到的異常數(shù)據(jù)信號(hào)。當(dāng)交流輸入從錯(cuò)誤狀態(tài)變?yōu)檎＿\(yùn)行時(shí)，充電單元模塊將監(jiān)視的數(shù)據(jù)用作判斷標(biāo)準(zhǔn)，以確定是否恢復(fù)電池組的電源。

2直流系統(tǒng)運(yùn)行和維護(hù)的當(dāng)前狀態(tài)

2.1蓄電池運(yùn)行狀態(tài)研究

目前，變電站直流系統(tǒng)中的電池主要使用閥控密封鉛酸，具有成本低、性能穩(wěn)定、技術(shù)成熟、維護(hù)方便的優(yōu)點(diǎn)。但是，許多電池制造商的電池結(jié)構(gòu)，維護(hù)成本和方法略有不同。單個(gè)電池故障通常是在各種因素的影響下發(fā)生的，在嚴(yán)重的情況下，整個(gè)電池組都將被丟棄。這種現(xiàn)象對(duì)電網(wǎng)的穩(wěn)定運(yùn)行構(gòu)成安全隱患，從蓄電池的結(jié)構(gòu)來(lái)看，存在兩方面的缺陷。首先是電池的制造過(guò)程，該過(guò)程導(dǎo)致電池和導(dǎo)體之間的連接氧化或腐蝕，從而導(dǎo)致過(guò)熱、電池膨脹、泄漏等，從而影響電池壽命。如果溫度過(guò)高，則存在膨脹和爆炸的安全風(fēng)險(xiǎn)。由于單個(gè)電池的開(kāi)路，開(kāi)關(guān)不會(huì)閉合或掉落到主變壓器開(kāi)關(guān)上，從而導(dǎo)致跳閘。市場(chǎng)上使用的免維護(hù)電池是高級(jí)測(cè)試，不需要電解質(zhì)密度和液位，但需要定期維護(hù)任務(wù)，例如檢查電池組的溫度和電壓。如果減少維護(hù)頻率，則電池壽命可能會(huì)縮短。在電池的長(zhǎng)期使用中，酸和堿增加，這直接降低了絕緣性能。第二個(gè)是只能測(cè)試電池，但是很難維護(hù)。當(dāng)前，最準(zhǔn)確的測(cè)試電池容量的主流方法是單向放電，其目的是通過(guò)增加充電不足的單電池的電壓來(lái)恢復(fù)充電不足的電池容量。但是，為了滿(mǎn)足檢測(cè)過(guò)程中母線電力的要求，每個(gè)單個(gè)電池串聯(lián)連接以確保相同的充電和放電電流。根據(jù)實(shí)驗(yàn)結(jié)果，電池的極板和電解質(zhì)等成分的差異會(huì)使電池的一致性變差，從而導(dǎo)致過(guò)度充電，過(guò)度充電甚至容量降低。隨著時(shí)間的流逝，每個(gè)單個(gè)電池的電壓也趨于更加不平衡。這種操作模式縮短了電池組的使用壽命，并實(shí)現(xiàn)了電池電壓和內(nèi)阻的檢測(cè)和平衡維護(hù)，這是未來(lái)直流系統(tǒng)研發(fā)的方向。

2.2絕緣監(jiān)測(cè)裝置的狀態(tài)分析

在直流系統(tǒng)中，絕緣監(jiān)視設(shè)備的主要功能是將感應(yīng)值與顯示值進(jìn)行比較，確定這些值是否一致，以實(shí)現(xiàn)及時(shí)維護(hù)和更換直流電源，并確保系統(tǒng)的穩(wěn)定性和可靠性。但是，絕緣監(jiān)視裝置在運(yùn)行過(guò)程中存在一些問(wèn)題，導(dǎo)致了崩潰等故障的直接發(fā)生。這些故障將丟失直流系統(tǒng)的接地參考點(diǎn)，導(dǎo)致檢測(cè)效果不足。設(shè)備發(fā)生故障后，節(jié)點(diǎn)N直接與觸點(diǎn)A和B斷開(kāi)連接，從而使系統(tǒng)與地面斷開(kāi)連接。在同一母線下連接更多的隔離設(shè)備，并且大多數(shù)設(shè)備在徑向上形成環(huán)形網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)。通過(guò)這種結(jié)構(gòu)，在特殊情況下會(huì)出現(xiàn)警報(bào)信號(hào)，在這種情況下，多個(gè)電源同時(shí)下降，但無(wú)法正確識(shí)別。

3直流變電站系統(tǒng)運(yùn)維設(shè)計(jì)

3.1直流接地故障定位設(shè)計(jì)

在電力系統(tǒng)中，直流母線的每個(gè)部分通常都配備有絕緣監(jiān)視設(shè)備，以便可以在隔離條件下檢測(cè)直流系統(tǒng)的正母線和負(fù)母線的運(yùn)行狀態(tài)，而環(huán)路方法可以檢測(cè)直流系統(tǒng)錯(cuò)誤。但是，這種方法也有其缺點(diǎn)。發(fā)生接地故障時(shí)，設(shè)備只能檢測(cè)到大概范圍，而不能準(zhǔn)確定位特定位置。使用萬(wàn)用表測(cè)量直流母線上的正電壓和負(fù)電壓，以查看是否存在差異以查找故障的詳細(xì)位置。

3.2兩線制三電源運(yùn)行設(shè)計(jì)

兩條線：DC總線的兩個(gè)部分的設(shè)計(jì)思想不是為了冗余，它旨在兩個(gè)部分之一發(fā)生故障時(shí)將總線的另一部分用作備份。三種電源：使用了三個(gè)充電器，兩個(gè)是充電器的主電源，另一個(gè)是備用設(shè)備。兩個(gè)直流母線分別連接到一組電池組，因此即使在充電器或電池組發(fā)生故障的情況下，母線上也沒(méi)有功率損耗，從而間接保證了直流電流的供應(yīng)。

4結(jié)束語(yǔ)

直流系統(tǒng)的穩(wěn)定運(yùn)行與變電站的安全性和穩(wěn)定性有關(guān)，本文設(shè)計(jì)了一種兩線三電運(yùn)行模式和一種直流接地故障位置設(shè)計(jì)。盡管通過(guò)實(shí)驗(yàn)已大大提高了系統(tǒng)的可靠性，但仍需要對(duì)電壓和電流等特征參數(shù)進(jìn)行監(jiān)視和靈活調(diào)整，以防止由于維護(hù)直流系統(tǒng)而導(dǎo)致的潛在安全風(fēng)險(xiǎn)。在日常操作和維護(hù)中，電池的充電，放電和激活測(cè)試均應(yīng)按照規(guī)定進(jìn)行，以確保系統(tǒng)可靠，安全和有效地運(yùn)行。

參考文獻(xiàn)

[1]方宋平.變電站直流系統(tǒng)接地故障快速定位及防范措施分析[J].科學(xué)大眾，2019（12）：25-26.

[2]荀思超，沈雨生，徐榮.電力變電站蓄電池日常維護(hù)技術(shù)研究[J].電子技術(shù)與軟件工程，2016（20）：230-230.

[3]張艷青.電力變電站直流系統(tǒng)運(yùn)行維護(hù)研究[J].電子樂(lè)園，2019（23）：0197-0197.

[4]陳遠(yuǎn)軍，周哲，趙浩標(biāo).電力變電站直流系統(tǒng)運(yùn)行維護(hù)研究[J].電子設(shè)計(jì)工程，2019，27（20）：101-105.