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【摘要】直流系统是变电站的关键设备系统，对电力系统安全运行具有特殊重要性，在正常运行和事故情况下都必须保证不间断地供电。
【关键词】直流系统；工作原理；运行维护
【中图分类号】V351.31 【文献标识码】A 【文章编号】1672—5158（2012）08-0128-02
在变电站中直流电源是核心，为断路器分合闸及二次回路中的仪表、继电保护和事故照明等提供直流电源，它是变电站整个二次系统的心脏，为二次系统的正常运行提供动力。
1.典型GZDW直流系统的组成及工作原理
直流系统主要由充电模块、控制单元、直流馈电单元（合闸回路、控制回路、保护回路、信号回路、公用回路以及事故照明回路等）、降压单元、绝缘监测、蓄电池组等组成。其中最主要的设备就是充电模块和蓄电池组。近年来，随着电力技术的发展，
高频开关模块型充电装置已逐步取代相控型充电装置，而阀控式密封铅酸蓄电池已逐步取代固定型铅酸蓄电池。电力系统现在使用的高频开关电源整流系统比较老式直流系统的最大区别是模块化配置，比如GZDW型智能高频开关直流电源系统根据功能可划
分为高频开关整流模块、监控模块、配电监控模块、调压硅链模块、绝缘监测模块、交流配电单元、蓄电池监测仪、蓄电池组、馈电单元几部分。
2.直流系统的运行与维护
现在电力系统的变电站一般都是综合自动化的，GZDW型智能高频开关直流电源系统可通过监控串口与变电站后台的监控实现通讯。但还是需要定期进行一般性的清扫、日常检查等工作。
由于直流电压为220VDC，在日常维护中，即使无交流电源接入，系统也处于带电状况。考虑到220V电源对操作人员及设备安全均有一定的危险性，直流回路最怕正极和负极间短路，工作时应戴绝缘手套，使用绝缘工具，必须防止麻痹大意所造成的人身或系统事故。
2.1 蓄电池室的管理
基本要求：保障室内环境的温度、相对湿度、洁净度、静电干扰、噪声、强电电磁干扰等要素符合机房内电源设备和控制设备的要求，保障设备的性能的稳定、运行可靠、生产安全，保障控制设备的正常供电和蓄电池的应急放电；保障设备的机械性能完好，设备电气性能符合标准要求，设备运行稳定可靠，与设备相关的技术资料、原始记录齐全。蓄电池组室应安装空调保证温度应在25℃左右，温度对蓄电池的寿命影响较大，若在35℃及以上的持续温度下运行，预期寿命减少一半。温度过低，充电时产生氢气使内压增高，电解液减少，蓄电池寿命也将缩短。
2.2 充电装置的运行及维护
运行维护人员应定期对充电设备进行如下的巡视检查：三相交流输入电压是否平衡或缺相，运行噪声有无异常，各保护信号是否正常，直流输出电压值（合母、控母）和电流值是否正确，各充电模块的输出电流是否均流，正负母线对地的绝缘是否良好，装置通讯是否正常等。
运行维护人员特别要注意雷电发生后应及时检查直流装置的防雷装置和充电装置工作是否正常；每月对充电装置作一次清洁除尘工作。充电装置内部故障时，应及时把故障充电装置取下退出运行，这就是模块化配置的好處，在设计上采用N+1的方式，少一个充电装置不影响运行，应及时把坏的充电装置返厂家修理，这期间加强对直流装置的巡视。
2.3 蓄电池的运行及维护
220KV及以上变电站一般装设两组蓄电池，可互为备用。因220KV及以上变电站的继电保护装置是双重化的，因此，直流系统也宜相应的设置两组，分别对两套保护及跳闸线圈供电，以利系统安全运行。
当电网事故，必然使交流输入电压下降，当充电模块不能正常工作时，蓄电池无间断的向直流母线送电，毫不影响直流电源屏的对外功能，保证二次设备和断路器的正确动作，确保电网的安全运行。而作为最后保障的蓄电池，如果其容量的不足将会产生严重后果。所以，蓄电池的重要性就就可想而之了，其维护、在线监测一直是大家最为关心的问题电池巡检仪作为在线监测装置，可实时发现落后或故障电池，并可检测电池组的温度是否处于正常范围内，但直流系统工作时输出电流较小，电池容量的不足或漏液、破损很难通过电池巡检仪发现，而电池内阻和电池容量的在线测试，准确度依旧不高，其测量精度和可靠程度通常只用于定性分析。所以还是需要运行维护人员对蓄电池进行巡视。
巡视项目如下：检查蓄电池连接片有无松动和腐蚀现象，壳体有无渗漏和变形，是否清洁；极柱与安全阀周围是否有酸雾溢出；绝缘电阻是否下降；蓄电池温度是否正常25℃左右；测试单只蓄电池电压和内阻（一般为几～十几mΩ）是否正常。
通常以标准温度25℃下10h放电率（110）的容量为蓄电池的额定容量。核对性放电用110的放电电流放电5小时，2V的蓄电池端电压不低于2V则蓄电池容量合格。全核对性放电用110的放电电流放电10小时，2V的蓄电池端电压不低于1.8V则蓄电池容量合格。新安装的蓄电池在补充电后，应进行全核对性放电实验，以考核电池容量。变电站只有一组蓄电池时，在运行中一般用核对性放电来考核蓄电池的容量是否合格，周期可为1-2-2-1方式。即新投运1年内进行一次，此后每2年进行一次，运行5年后每年进行一次。
3.常见系统故障的原因及处理
3.1 阀控蓄电池的故障和处理
1）阀控蓄电池壳体鼓胀变形
造成的原因有：充电电流过大，充电电压超过了2.4VXN（2V为单体的电池个数）；蓄电池内部有短路或局部放电等造成温升超标；阀控失灵使蓄电池不能实现高压排气，内部压力超标等。处理方法：进行核对性放电，容量达不到额定值80%以上的蓄电池应进行更换；运行中减少充电电流，降低充电电压，检查安全阀体是否堵死。
2）浮充电时，蓄电池电压偏差较大（大于平均值±0.05V）
造成的原因：蓄电池制造过程分散性大；存放时间长，又没按规定补充电。处理方法：质量问题，应更换不合格产品；存放问题，应按要求进行全容量反复充放2～3次，使蓄电池恢复容量，减少电压的偏差值。 3）运行中浮充电压正常，但一放电，电压很快下降到终止电压值
造成的原因：蓄电池内部失水干，电解物质变质。处理方法是更换蓄电池。
4）核对性放电时，蓄电池放不出额定容量
造成的原因：蓄电池长期欠充电，单体蓄电池电压浮充时低于2，23-2，28V，造成极板硫酸盐化；深度放电频繁（如每月一次）；蓄电池放电后没有立即充电，极板硫酸盐化。处理方法：浮充电压运行时，单体蓄电池电压应保持在2.23-2.28V；避免深度放电；对核对性放电达不到额定容量的蓄电池，应进行3次核对性放电，若容量仍达不到额定容量的80%以上，应更换蓄电池组。
3.2 系统监控故障和处理
GZDW系统监控模块核心由工控主板组成，监控模块作为系统数据存储处理的中心，汇集了系统所需的全部数据和信息。通常造成监控告警的主要原因有：
（1）系统硬件、软件故障；（2）错误的系统设置；（3）用户端产生的告警信息。
日常维护中大部分告警信息都可通过监控器的相应记录进行查询。系统电气故障应更换相应器件，用户端故障则由各制造商作出相应处理。受直流系统的工作环境和操作过程影响，少数情况下外界干扰或监控内部硬件“瞬间故障”可能造成系统误告警或监控死机现象。出现无法自动恢复的软件故障可通过系统菜单中所提供的“初始化”功能对监控器进行重新设置，需注意的是初始化后系统参数必须重新输入。所以系统调试开通后，应记录下所需的参数设置。如“初始化”无法排除系统故障，则必须将其退出运行，由厂方专业人员进行检查修复。
3.3 直流系统绝缘故障和处理
直流系统的正、负母线绝缘电阻均不能低于规定門限值，当任何一点出现接地故障时将会打乱变电站的整个正常运行秩序，造成控制、信号、保护的严重紊乱，必须迅速排除故障，以免出现两点同时接地短路而造成的直流系统熔断器熔断及使断路器出现误动、拒动等。
GZDW系统绝缘监测有母线监察和支路巡查两种方式。母线监测式仅监测母排同保护地间绝缘电阻的变化情况。支路巡查则可同时监测母排和各支路的绝缘状况，并作出相应告警。
4.结束语
直流系统相对于继电保护是比较简单的，只要我们从上到下重视它，认真学习和执行电力系统关于直流系统的规程规定，是完全可以做到安全运行的。
参考文献
[1]国家电网公司《直流系统运行规程》
[2]国家电网公司《直流电源系统管理规范》
【关键词】直流系统；工作原理；运行维护
【中图分类号】V351.31 【文献标识码】A 【文章编号】1672—5158（2012）08-0128-02
在变电站中直流电源是核心，为断路器分合闸及二次回路中的仪表、继电保护和事故照明等提供直流电源，它是变电站整个二次系统的心脏，为二次系统的正常运行提供动力。
1.典型GZDW直流系统的组成及工作原理
直流系统主要由充电模块、控制单元、直流馈电单元（合闸回路、控制回路、保护回路、信号回路、公用回路以及事故照明回路等）、降压单元、绝缘监测、蓄电池组等组成。其中最主要的设备就是充电模块和蓄电池组。近年来，随着电力技术的发展，
高频开关模块型充电装置已逐步取代相控型充电装置，而阀控式密封铅酸蓄电池已逐步取代固定型铅酸蓄电池。电力系统现在使用的高频开关电源整流系统比较老式直流系统的最大区别是模块化配置，比如GZDW型智能高频开关直流电源系统根据功能可划
分为高频开关整流模块、监控模块、配电监控模块、调压硅链模块、绝缘监测模块、交流配电单元、蓄电池监测仪、蓄电池组、馈电单元几部分。
2.直流系统的运行与维护
现在电力系统的变电站一般都是综合自动化的，GZDW型智能高频开关直流电源系统可通过监控串口与变电站后台的监控实现通讯。但还是需要定期进行一般性的清扫、日常检查等工作。
由于直流电压为220VDC，在日常维护中，即使无交流电源接入，系统也处于带电状况。考虑到220V电源对操作人员及设备安全均有一定的危险性，直流回路最怕正极和负极间短路，工作时应戴绝缘手套，使用绝缘工具，必须防止麻痹大意所造成的人身或系统事故。
2.1 蓄电池室的管理
基本要求：保障室内环境的温度、相对湿度、洁净度、静电干扰、噪声、强电电磁干扰等要素符合机房内电源设备和控制设备的要求，保障设备的性能的稳定、运行可靠、生产安全，保障控制设备的正常供电和蓄电池的应急放电；保障设备的机械性能完好，设备电气性能符合标准要求，设备运行稳定可靠，与设备相关的技术资料、原始记录齐全。蓄电池组室应安装空调保证温度应在25℃左右，温度对蓄电池的寿命影响较大，若在35℃及以上的持续温度下运行，预期寿命减少一半。温度过低，充电时产生氢气使内压增高，电解液减少，蓄电池寿命也将缩短。
2.2 充电装置的运行及维护
运行维护人员应定期对充电设备进行如下的巡视检查：三相交流输入电压是否平衡或缺相，运行噪声有无异常，各保护信号是否正常，直流输出电压值（合母、控母）和电流值是否正确，各充电模块的输出电流是否均流，正负母线对地的绝缘是否良好，装置通讯是否正常等。
运行维护人员特别要注意雷电发生后应及时检查直流装置的防雷装置和充电装置工作是否正常；每月对充电装置作一次清洁除尘工作。充电装置内部故障时，应及时把故障充电装置取下退出运行，这就是模块化配置的好處，在设计上采用N+1的方式，少一个充电装置不影响运行，应及时把坏的充电装置返厂家修理，这期间加强对直流装置的巡视。
2.3 蓄电池的运行及维护
220KV及以上变电站一般装设两组蓄电池，可互为备用。因220KV及以上变电站的继电保护装置是双重化的，因此，直流系统也宜相应的设置两组，分别对两套保护及跳闸线圈供电，以利系统安全运行。
当电网事故，必然使交流输入电压下降，当充电模块不能正常工作时，蓄电池无间断的向直流母线送电，毫不影响直流电源屏的对外功能，保证二次设备和断路器的正确动作，确保电网的安全运行。而作为最后保障的蓄电池，如果其容量的不足将会产生严重后果。所以，蓄电池的重要性就就可想而之了，其维护、在线监测一直是大家最为关心的问题电池巡检仪作为在线监测装置，可实时发现落后或故障电池，并可检测电池组的温度是否处于正常范围内，但直流系统工作时输出电流较小，电池容量的不足或漏液、破损很难通过电池巡检仪发现，而电池内阻和电池容量的在线测试，准确度依旧不高，其测量精度和可靠程度通常只用于定性分析。所以还是需要运行维护人员对蓄电池进行巡视。
巡视项目如下：检查蓄电池连接片有无松动和腐蚀现象，壳体有无渗漏和变形，是否清洁；极柱与安全阀周围是否有酸雾溢出；绝缘电阻是否下降；蓄电池温度是否正常25℃左右；测试单只蓄电池电压和内阻（一般为几～十几mΩ）是否正常。
通常以标准温度25℃下10h放电率（110）的容量为蓄电池的额定容量。核对性放电用110的放电电流放电5小时，2V的蓄电池端电压不低于2V则蓄电池容量合格。全核对性放电用110的放电电流放电10小时，2V的蓄电池端电压不低于1.8V则蓄电池容量合格。新安装的蓄电池在补充电后，应进行全核对性放电实验，以考核电池容量。变电站只有一组蓄电池时，在运行中一般用核对性放电来考核蓄电池的容量是否合格，周期可为1-2-2-1方式。即新投运1年内进行一次，此后每2年进行一次，运行5年后每年进行一次。
3.常见系统故障的原因及处理
3.1 阀控蓄电池的故障和处理
1）阀控蓄电池壳体鼓胀变形
造成的原因有：充电电流过大，充电电压超过了2.4VXN（2V为单体的电池个数）；蓄电池内部有短路或局部放电等造成温升超标；阀控失灵使蓄电池不能实现高压排气，内部压力超标等。处理方法：进行核对性放电，容量达不到额定值80%以上的蓄电池应进行更换；运行中减少充电电流，降低充电电压，检查安全阀体是否堵死。
2）浮充电时，蓄电池电压偏差较大（大于平均值±0.05V）
造成的原因：蓄电池制造过程分散性大；存放时间长，又没按规定补充电。处理方法：质量问题，应更换不合格产品；存放问题，应按要求进行全容量反复充放2～3次，使蓄电池恢复容量，减少电压的偏差值。 3）运行中浮充电压正常，但一放电，电压很快下降到终止电压值
造成的原因：蓄电池内部失水干，电解物质变质。处理方法是更换蓄电池。
4）核对性放电时，蓄电池放不出额定容量
造成的原因：蓄电池长期欠充电，单体蓄电池电压浮充时低于2，23-2，28V，造成极板硫酸盐化；深度放电频繁（如每月一次）；蓄电池放电后没有立即充电，极板硫酸盐化。处理方法：浮充电压运行时，单体蓄电池电压应保持在2.23-2.28V；避免深度放电；对核对性放电达不到额定容量的蓄电池，应进行3次核对性放电，若容量仍达不到额定容量的80%以上，应更换蓄电池组。
3.2 系统监控故障和处理
GZDW系统监控模块核心由工控主板组成，监控模块作为系统数据存储处理的中心，汇集了系统所需的全部数据和信息。通常造成监控告警的主要原因有：
（1）系统硬件、软件故障；（2）错误的系统设置；（3）用户端产生的告警信息。
日常维护中大部分告警信息都可通过监控器的相应记录进行查询。系统电气故障应更换相应器件，用户端故障则由各制造商作出相应处理。受直流系统的工作环境和操作过程影响，少数情况下外界干扰或监控内部硬件“瞬间故障”可能造成系统误告警或监控死机现象。出现无法自动恢复的软件故障可通过系统菜单中所提供的“初始化”功能对监控器进行重新设置，需注意的是初始化后系统参数必须重新输入。所以系统调试开通后，应记录下所需的参数设置。如“初始化”无法排除系统故障，则必须将其退出运行，由厂方专业人员进行检查修复。
3.3 直流系统绝缘故障和处理
直流系统的正、负母线绝缘电阻均不能低于规定門限值，当任何一点出现接地故障时将会打乱变电站的整个正常运行秩序，造成控制、信号、保护的严重紊乱，必须迅速排除故障，以免出现两点同时接地短路而造成的直流系统熔断器熔断及使断路器出现误动、拒动等。
GZDW系统绝缘监测有母线监察和支路巡查两种方式。母线监测式仅监测母排同保护地间绝缘电阻的变化情况。支路巡查则可同时监测母排和各支路的绝缘状况，并作出相应告警。
4.结束语
直流系统相对于继电保护是比较简单的，只要我们从上到下重视它，认真学习和执行电力系统关于直流系统的规程规定，是完全可以做到安全运行的。
参考文献
[1]国家电网公司《直流系统运行规程》
[2]国家电网公司《直流电源系统管理规范》