如何提高直流系統運行的可靠性

? ? ? ?直流系統是電力系統的重要組成部分，應用于水力、火力發電廠、各類變電站和其他使用直流設備的用戶，為給信號設備、保護、自動裝置、事故照明、應急電源及斷路器分、合閘操作提供直流電源。直流系統是一個獨立的電源，它不受發電機、廠用電及系統運行方式的影響，并在外部交流電中斷的情況下，保護有后備電源—蓄電池繼續提供直流電源的重要設備。直接關系到電網的穩定運行和設備安全，對供電的可靠性要求很高，直流系統的可靠性是保護變電所安全運行的決定條件之一。

一、電力直流系統的維護現狀

? ? ? ?目前電力直流系統特點是高頻開關模塊型充電裝置已基本取代相控型硅整流充電裝置，閥控密封免維護鉛酸蓄電池已逐步取代固定型鉛酸蓄電池。

? ? ? ?二次技術人員一般對變電站的保護回路及控制回路等比較重視，而對為繼電保護回路提供能量的直流系統的重要性往往就忽視了。平時維護一般只是進行一些簡單的蓄電池電壓測試和絕緣監視等。

? ? ? ?發電廠直流系統一般有運行人員進行日常巡檢工作，檢修維護人員定期對直流設備進行一般性的日常定檢檢查和簡單的電池電壓測量等工作。發電廠一般隨機組大小對直流系統進行核對性放電測試。對充電設備只進行巡檢，對蓄電池組進行日常維護和年度放電核對容量。

目前電力系統中運行的直流電源設備達到的技術指標，都是由生產廠家在設備出廠試驗時提供的數據�，F場檢修維護人員因不具備相應的測試手段，難以確認設備的技術指標是否滿足要求。

? ? ? ?直流系統在選型采購、設計安裝后，由于長期以來不受重視，在運行維護方面的問題比較突出。先是缺乏管理；其次就是運行維護人員能力不足，對像閥控式鉛酸蓄電池這樣的設備認為質量可靠，就可以免維護，而忽視了定期核容試驗，導致關鍵時刻蓄電池組事故放電時間過短造成事故擴大，等等。

? ? ? ?完整的直流系統維護應該建立明確的直流系統維護制度，不但包括蓄電池日常定檢，定期對蓄電池組做放電實驗，還要定期測試充電設備的穩壓精度、穩流精度及紋波系數、充電機效率等性能參數，還包括上下級直流斷路器匹配特性檢查。

二、提高直流系統可靠性的方式與指標

? ? ? ?1、蓄電池的測試維護

? ? ? ?目前廣泛應用的閥控式鉛酸蓄電池是由負極板鉛(Pb)與正極板二氧化鉛(Pb02)浸入一定濃度的硫酸(H2S04)溶液(電解液)構成。其使用壽命一般為8～10年左右，從國產電池實際使用情況看，一般只有5～8年左右。

? ? ? ?在使用過程中蓄電池常見問題有漏液、蓄電池鼓漲、蓄電池過放電、電池組個別電池電壓異常等。在維護工作中要做好日常監測工作，***蓄電池組處于正常工作環境(電壓、電流、溫度)，每年作一次容量核對性放電，發現異常電池及時處理（宜采用對單體電池進行處理，可采用活化儀活化，如不行再進行更換），充電裝置要采用紋波系數小的充電機。

2、充電模塊的測試維護探討

? ? ? ?技術規程方面的要求

? ? ? ?DL／T 724-2000《電力系統用蓄電池直流電源裝置運行與維護技術規程》第5.3條中，GB／T19826-2005《電力工程直流電源設備通用技術條件和安全要求》第5.2條和6.3條中，《國家電網十八項重大反事故措施》第13.2.1.1中，對充電裝置的穩壓精度、穩流精度、紋波系數、充電機效率、蓄電池容量等技術指標及試驗方法都有明確的規定及技術要求。所以，《國家電網十八項重大反事故措施》第13.2.1.2中明確要求：應定期對充電、浮充電裝置進行檢查，校驗其穩壓、穩流精度和紋波系數，不符合要求的，應及時對其進行調整，以滿足要求。

充電模塊技術參數對設備影響

? ? ? ?1、充電模塊紋波系數過高危害：變電站的直流系統正常供電時大都運行于“浮充”方式下。紋波系數是指輸出中的交流電壓與直流電壓的比值，交流成分屬于高頻范疇，高頻幅值過高會影響設備的壽命，甚至造成邏輯錯誤或導致保護拒動。因此，要求直流裝置輸出電壓紋波系數不大于1％的技術要求。

? ? ? ?2、充電模塊穩壓精度、穩流精度過高危害：會造成直流輸出穩定性差和功率不足，影響微機保護裝置的正常工作，造成蓄電池組的欠充電或過充電，降低蓄電池組的使用壽命。

? ? ? ?3、充電模塊輸出功率的不足會造成輸出電壓下降，若電壓下降過大會導致比較電路基準值的變化、充電電路時間變短等一系列問題，從而影響到微機保護的邏輯配合，甚至邏輯功能判斷失誤。尤其是在事故發生時，有出口繼電器、信號繼電器、重動繼電器等相繼動作。所以，要求直流電源輸出有足夠的容量和穩定性。

? ? ? ?4、充電模塊指標下降，充電機的穩壓精度、穩流精度及紋波系數超標，所造成的后果就是蓄電池提前失效或損壞，直接威脅電網的安全運行。另外，目前變電站多采用綜合自動化技術，蓄電池采用柜式安裝，與自動化設備同裝一室，充電機性能出現問題會造成蓄電池發熱、溢酸等問題，嚴重者甚至發生爆炸。

? ? ? ?5、充電模塊穩壓精度、穩流精度、紋波系數等技術指標會隨運行時間的增長而超標。目前電力系統中運行的直流電源設備達到的技術指標，都是由生產廠家在設備出廠試驗時提供的數據�，F場檢修維護人員因不具備相應的測試手段，難以確認設備的技術指標是否滿足要求。

充電模塊穩壓精度、穩流精度、紋波系數等技術指標測試方法

? ? ? ?1、充電裝置，應滿足穩壓精度優于0.5％、穩流精度優于1％、輸出電壓紋波系數不大于1％的技術要求。

? ? ? ?2、試驗內容主要是通過調壓裝置將充電機交流輸入電壓在額定電壓±10％內變化，通過負載調整裝置，使充電機的直流輸出電壓及輸出電流在規定范圍內變化，在調整范圍內測量電壓、電流及紋波值，通過計算，得到充電機的穩壓精度、穩流精度及紋波系數、充電機效率等。還可借助充電機特性及蓄電池組測試儀進行測試。

現代化直流系統綜合檢測設備介紹

? ? ? ?HDGC3960直流電源綜合測試儀，是根據國家關于《電力系統用蓄電池直流電源裝置運行與維護技術規程》的相關要求而設計出，可實現對不同容量充電機及蓄電池組容量的檢測和試驗，并能準確可靠測試出變電站直流電源系統的直流電流、測量直流電壓、測量交流電壓和測量紋波電壓，并計算出穩壓精度、穩流精度、穩壓紋波系數和穩流紋波系數。

工作原理：

? ? ? ?穩流測試：在蓄電池進行核容試驗，放完電恢復充電過程中，充電裝置工作在均充/恒流狀態（充電電流為0.1C時），在1個小時內間隔20分鐘，分別用直流鉗表測量充電電流值并記錄。當屏柜上蓄電池電流表為0.5級四位半數字表時，可直接讀取其顯示值，并計算穩流精度δI.

式中：δI：穩流精度；IM：輸出電流波動極限值；Iz：輸出電流整定值。

穩壓測試：在蓄電池核容放電工作開始前進行穩壓功能檢查。將充電機和蓄電池退出運行，在放電開關處接入阻性負載儀；在浮充狀態下，分別斷開和投入放電開關的負載If（If=50%IE，IE為整組充電機額定電流值）。記錄充電機輸出在空載、半載下的充電機輸出電壓值，計算穩壓精度δu的公式：?

式中：δu：穩壓精度；UM：輸出電壓波動極限值；

Uz：輸出電壓整定值。

紋波測試：按照DL/T 724-2000《電力系統用蓄電池直流電源裝置運行與維護技術規程》規定，充電裝置輸出的直流電壓中，脈動量峰值與谷值之差的一半，與直流輸出電壓平均值之比。按以下公式計算：

?

? ? ? ??式中：δ——紋波系數；Uf——直流電壓中的脈動峰；Ug——直流電壓中的脈動谷值；Up——直流電壓平均值。