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摘要：變电站直流系统的可靠性是变电站安全稳定运行的先决条件之一。文章分析了直流系统现存问题，从基建施工阶段入手，探讨如何改进变电站直流系统施工质量，提升后期运行可靠性。
关键词：可靠性；直流系统；蓄电池；充电装置
中图分类号：TM912 文献标识码：A 文章编号：1006-8937（2013）08-0122-02
直流系统是变电站中最重要的一部分，直流系统基建施工质量及可靠性将直接影响变电站日后的安全稳定运行。随着电力系统规模不断扩大和系统运行方式日益复杂，对变电站直流系统电源质量和可靠性的要求也越来越高，即要求直流系统能满足任何复杂的继电保护和自动装置及对开关电器的控制、操作的可靠性要求。为确保系统安全稳定运行，在变电站建设施工过程就要对直流系统的施工质量及施工过程进行严格控制，本文将从变电站基建施工阶段着手，探讨直流系统施工质量对后期运行可靠性提升的可行方案，做到变电站全过程、全寿命管控。
1 直流系统的重要性
变电站直流系统电源，主要作用是在正常运行时，给一次设备的控制回路、信号系统、通信系统、继电保护及自动装置等设备提供工作电源；在一次设备故障时，给继电保护及自动装置、信号系统、断路器的控制回路供电，保证它们的可靠动作；在站用电源中断后，给事故照明供电，以保证事故、保安负荷的工作。因此，要求直流电源系统必须独立、可靠、安全稳定。
继电保护和安全自动装置对电网的安全运行至关重要，各级保护的正确动作与否将直接影响到电网的安全和健康水平。但如果保护装置失去直流电源，将不能在设备故障时准确切除故障，有使事故扩大的可能，危险性不言而喻。
目前，110 kV及以下变电站逐步实现无人值守，这对直流系统安全可靠、维护方便性方面也提出更高要求。因此，提高变电站基建阶段直流电源施工质量，将直接影响后期直流系统运行可靠性，进而提高电网运行的稳定性、可靠性。
2 现阶段直流系统运行存在主要问题
目前，我省500 kV变电站按照三充两蓄配置、220 kV 变电站按照双充双蓄配置、110 kV及以下变电站采用单充单蓄配置、对于重要的110 kV变电站也采用双充双蓄配置。在多年的运行中，直流系统发挥了重要的作用，为设备安全运行提供了条件，但也暴露了一些问题。
2.1 蓄电池容量及寿命
现有蓄电池多采用阀控铅酸蓄电池，一些变电站在投产运行一段时间后，出现部分蓄电池接线螺栓处渗液、爬酸，电池容量急剧下降，甚至个别蓄电池损坏，蓄电池固有的容量及寿命往往达不到产品铭牌标称，给后期运行维护造成困扰。
个别蓄电池容量下降甚至损坏，短时间内还不至于影响变电站安全运行，但如果后期运行维护再不到位，不能及时更换容量不满足要求的蓄电池，随着整组蓄电池容量的下降，那么直流系统的整体容量将不再满足变电站安全运行的要求，给系统安全埋下隐患。该情况对于采用单充单蓄配置的110 kV及以下变电站尤为严重。
2.2 充电装置
变电站蓄电池组大部分处于充电状态，不同种类的蓄电池浮充电压的设置及充电机端口电压的实测对蓄电池组的寿命有重要意义。充电模块的纹波系数、稳流精度、稳压精度及均流度都应符合国网公司的技术要求。充电模块还应满足N+1冗余配置要求。
在实际运行中，充电装置的运行稳定性问题及与综自系统后台通信中断是常见问题。
2.3 其它配套
①对于无人值守变电站，直流系统运行情况主要靠综自系统上报，如果直流系统不能很好的与综自系统进行通讯反馈，我们将不能第一时间了解直流系统在运作中暴露的问题。直流系统与综自后台管理机在数据采集，信息传输主要问题有两类，一类是通讯中断，一类是误报告警。通讯中断、误报告警等现象，给日常运行造成极大不便，也威胁到直流系统的安全运行。②直流系统辅助元件损坏较频繁，特别是直流馈电屏上的空开指示灯损坏的几率非常高，直流缺陷中基本上有30%的缺陷都是在处理空开指示灯的缺陷。由于指示灯更换起来比较麻烦，有的还是直接连在直流母线上，更换的危险性也很高。
2.4 直流空气断路器
①直流空气断路器极差配合。早期投运变电站直流空开采用不同厂家、不同型号的问题，存在直流空开级差配合不满足要求的现象。在同一支路的空气断路器有不同厂家的产品，其动作性能，是否配合无法保证。站内空开厂家型号多样化，主要是各种类型保护，测控的厂家空开配置不同，各种厂家空开安秒特性未经校核。②个别变电站存在直流馈线屏空开配置数量有限，无法满足辐射式供电要求。
2.5 防潮、失地
直流系统是个不接地系统，当直流系统发生接地时会引起继电保护的误动或拒动及直流电动机的异常甚至损坏。故而直流系统的防潮、防失地工作显得尤为重要。
3 原因分析及基建施工阶段采取的措施
3.1 蓄电池分析
影响影响蓄电池容量及寿命的原因有以下几个方面：
①蓄电池组在安装投运之前，安装调试人员如果未进行蓄电池核对性充放电试验，未对电池进行活化，将大大影响电池的容量和使用寿命。②在基建阶段，直流电源仅在后期调试阶段使用，施工人员未重视直流电源充电管理，将直流充电屏所有电源关掉，特别是交流的充电电源，造成蓄电池长期没有充电，蓄电池经过长时间的自放电后，质量遭到损坏。③蓄电池组的容量和寿命与使用环境息息相关。蓄电池从厂家发货到现场开始施工，这期间蓄电池的存贮环境将大大影响日后蓄电池组的使用寿命，特别是南方省市施工现场潮湿高温，存贮蓄电池室是否装设空调，空调是否正常开启，空调温度的设定是否合理，是否装设通风装置等都将产生影响。环境温度过高可能造成电池失水，从而降低电池容量、缩短使用寿命，而这些条件在基建施工阶段都因条件限制无法完全满足要求。④蓄电池产品要选择标准、质量符合要求的厂家。蓄电池订货技术协议签订时，要求厂家出厂时要进行筛选，要保证到站的蓄电池内阻基本一致，端电压偏差在合格范围内。 3.2 充电装置分析
充电装置出现故障或缺陷，发生故障或缺陷主要原因有以下几点：
①充电装置厂家产品的运行稳定性较差，产品质量、制造工艺都有待于进一步提高。因此，必须加大对设备入网的监督审察力度，尽量采用质量优质的产品，售后服务好的厂家。②合格的充电模块，纹波系数、稳流精度、稳压精度及均流度指标都应符合国网公司的技术要求。但由于前期施工试验不到位，对充电模块的稳压稳流、纹波等试验不全或未配置稳压稳流、纹波等试验仪器，在施工阶段不能将不合格、不稳定的装置甄别、消缺，也将对后期运维造成不良影响。
3.3 其它配套分析
①直流系统与综自系统通讯问题，主要原因是直流系统厂家与综自系统厂家通讯规约不匹配，会产生误报文或引起通讯中断，影响正常运行。现在成熟的设备厂家比较多，各厂家间的通信联系不匹配问题多有存在，故在设备设计订货阶段就应该予以提前考虑。
②其他附属设施分析。厂家提供的指示灯质量不过关是造成指示灯损坏率高的主要原因。因此，必须加大对设备入网的监督审察力度，尽量采用质量优质的产品，售后服务好的厂家。设备经过运输、搬动等过程，造成指示灯接触不良，端子松动等现象，在施工过程中未重新检查、拧紧，则会产生安装质量问题，是另一重要原因。
3.4 直流空气断路器分析
根据国家电网公司颁布的直流电源系统评价标准中關于直流回路使用空气断路器、熔断器的要求：一个变电站直流回路空气断路器或熔断器未选用同一制造厂系列产品问题、使用前应进行动作电流或安秒特性核实。而目前施工队伍因大部分尚无专用的直流断路器测试仪，现场人员暂用继电保护测试仪进行抽检，就造成了试验效果不理想。
因此变电站直流系统直流空气断路器上、下级配置都不同程度的存在不是同一厂家、不是同一系列的问题要从源头抓起。通过把好新投运变电站设计、图审、技术协议签定、标准化验收等环节避免此类问题产生。
3.5 防潮、失地原因分析
①南方省市春季多雨，夏季高温潮湿，空气湿度大造成设备绝缘降低，是产生直流系统失地的主要原因。防潮的第一要务是除湿，现在变电站直流充电系统、电池组在运行中基本处于空调房内，湿度总体可控。防潮主要任务在于施工阶段直流系统环境湿度的控制。在施工阶段如能在设备进场、安装的同时将主控室空调系统同步建立，这将会极大的改善直流设备的贮存、调试环境。②在台风及暴雨天气，户外刀闸机构箱、开关机构箱以及开关端子箱防雨包扎是设备防潮、防失地薄弱点。因此基建施工中，加强对户外设备箱门密封圈质量监控，并装设端子箱加热器，能减少因端子箱或机构受潮引起的直流失地。③蓄电池巡检仪配置，一定程度上可以对蓄电池单体进行监测，但也带来不少负面的因素，如引起失地，采样不准或设备频繁损坏增加检修人员大量的消缺工作。针对这种现状，必须加强该设备的入网管理，选用成熟设备。
4 结 语
综上分析，若在基建施工过程中，从设备选型、设计、审核、安装、试验、验收等各个环节加强直流系统的全过程管理，直流系统可能产生的故障大部分能被提前消除。
首先，设备入网管理方面要根据电力系统直流电源技术委员会推荐的产品，从中选取技术成熟、性能稳定、制造工艺精良以及售后服务良好的厂家。其次，设计审核阶段，要按《国家电网公司十八项电网重大反事故措施》及其它相关技术要求把好关，并做好技术交底。施工过程中，要求施工队伍配齐直流系统所需试验设备，施工现场编制切实可行的施工方案、规范现场试验验收标准作业书，并认真做好新投产变电站的直流验收工作，依照新修订的验收标准项目进行验收，做到不缺项、不漏项，保证全部试验项目合格后方可验收通过。
参考文献：
[1] 国家电力公司.国家电网公司十八项电网重大反事故措施[M].北京：中国电力出版社，2011.
[2] 国家电网公司基建部.国家电网公司输变电工程标准工艺[M].北京：中国电力出版社，2011.
关键词：可靠性；直流系统；蓄电池；充电装置
中图分类号：TM912 文献标识码：A 文章编号：1006-8937（2013）08-0122-02
直流系统是变电站中最重要的一部分，直流系统基建施工质量及可靠性将直接影响变电站日后的安全稳定运行。随着电力系统规模不断扩大和系统运行方式日益复杂，对变电站直流系统电源质量和可靠性的要求也越来越高，即要求直流系统能满足任何复杂的继电保护和自动装置及对开关电器的控制、操作的可靠性要求。为确保系统安全稳定运行，在变电站建设施工过程就要对直流系统的施工质量及施工过程进行严格控制，本文将从变电站基建施工阶段着手，探讨直流系统施工质量对后期运行可靠性提升的可行方案，做到变电站全过程、全寿命管控。
1 直流系统的重要性
变电站直流系统电源，主要作用是在正常运行时，给一次设备的控制回路、信号系统、通信系统、继电保护及自动装置等设备提供工作电源；在一次设备故障时，给继电保护及自动装置、信号系统、断路器的控制回路供电，保证它们的可靠动作；在站用电源中断后，给事故照明供电，以保证事故、保安负荷的工作。因此，要求直流电源系统必须独立、可靠、安全稳定。
继电保护和安全自动装置对电网的安全运行至关重要，各级保护的正确动作与否将直接影响到电网的安全和健康水平。但如果保护装置失去直流电源，将不能在设备故障时准确切除故障，有使事故扩大的可能，危险性不言而喻。
目前，110 kV及以下变电站逐步实现无人值守，这对直流系统安全可靠、维护方便性方面也提出更高要求。因此，提高变电站基建阶段直流电源施工质量，将直接影响后期直流系统运行可靠性，进而提高电网运行的稳定性、可靠性。
2 现阶段直流系统运行存在主要问题
目前，我省500 kV变电站按照三充两蓄配置、220 kV 变电站按照双充双蓄配置、110 kV及以下变电站采用单充单蓄配置、对于重要的110 kV变电站也采用双充双蓄配置。在多年的运行中，直流系统发挥了重要的作用，为设备安全运行提供了条件，但也暴露了一些问题。
2.1 蓄电池容量及寿命
现有蓄电池多采用阀控铅酸蓄电池，一些变电站在投产运行一段时间后，出现部分蓄电池接线螺栓处渗液、爬酸，电池容量急剧下降，甚至个别蓄电池损坏，蓄电池固有的容量及寿命往往达不到产品铭牌标称，给后期运行维护造成困扰。
个别蓄电池容量下降甚至损坏，短时间内还不至于影响变电站安全运行，但如果后期运行维护再不到位，不能及时更换容量不满足要求的蓄电池，随着整组蓄电池容量的下降，那么直流系统的整体容量将不再满足变电站安全运行的要求，给系统安全埋下隐患。该情况对于采用单充单蓄配置的110 kV及以下变电站尤为严重。
2.2 充电装置
变电站蓄电池组大部分处于充电状态，不同种类的蓄电池浮充电压的设置及充电机端口电压的实测对蓄电池组的寿命有重要意义。充电模块的纹波系数、稳流精度、稳压精度及均流度都应符合国网公司的技术要求。充电模块还应满足N+1冗余配置要求。
在实际运行中，充电装置的运行稳定性问题及与综自系统后台通信中断是常见问题。
2.3 其它配套
①对于无人值守变电站，直流系统运行情况主要靠综自系统上报，如果直流系统不能很好的与综自系统进行通讯反馈，我们将不能第一时间了解直流系统在运作中暴露的问题。直流系统与综自后台管理机在数据采集，信息传输主要问题有两类，一类是通讯中断，一类是误报告警。通讯中断、误报告警等现象，给日常运行造成极大不便，也威胁到直流系统的安全运行。②直流系统辅助元件损坏较频繁，特别是直流馈电屏上的空开指示灯损坏的几率非常高，直流缺陷中基本上有30%的缺陷都是在处理空开指示灯的缺陷。由于指示灯更换起来比较麻烦，有的还是直接连在直流母线上，更换的危险性也很高。
2.4 直流空气断路器
①直流空气断路器极差配合。早期投运变电站直流空开采用不同厂家、不同型号的问题，存在直流空开级差配合不满足要求的现象。在同一支路的空气断路器有不同厂家的产品，其动作性能，是否配合无法保证。站内空开厂家型号多样化，主要是各种类型保护，测控的厂家空开配置不同，各种厂家空开安秒特性未经校核。②个别变电站存在直流馈线屏空开配置数量有限，无法满足辐射式供电要求。
2.5 防潮、失地
直流系统是个不接地系统，当直流系统发生接地时会引起继电保护的误动或拒动及直流电动机的异常甚至损坏。故而直流系统的防潮、防失地工作显得尤为重要。
3 原因分析及基建施工阶段采取的措施
3.1 蓄电池分析
影响影响蓄电池容量及寿命的原因有以下几个方面：
①蓄电池组在安装投运之前，安装调试人员如果未进行蓄电池核对性充放电试验，未对电池进行活化，将大大影响电池的容量和使用寿命。②在基建阶段，直流电源仅在后期调试阶段使用，施工人员未重视直流电源充电管理，将直流充电屏所有电源关掉，特别是交流的充电电源，造成蓄电池长期没有充电，蓄电池经过长时间的自放电后，质量遭到损坏。③蓄电池组的容量和寿命与使用环境息息相关。蓄电池从厂家发货到现场开始施工，这期间蓄电池的存贮环境将大大影响日后蓄电池组的使用寿命，特别是南方省市施工现场潮湿高温，存贮蓄电池室是否装设空调，空调是否正常开启，空调温度的设定是否合理，是否装设通风装置等都将产生影响。环境温度过高可能造成电池失水，从而降低电池容量、缩短使用寿命，而这些条件在基建施工阶段都因条件限制无法完全满足要求。④蓄电池产品要选择标准、质量符合要求的厂家。蓄电池订货技术协议签订时，要求厂家出厂时要进行筛选，要保证到站的蓄电池内阻基本一致，端电压偏差在合格范围内。 3.2 充电装置分析
充电装置出现故障或缺陷，发生故障或缺陷主要原因有以下几点：
①充电装置厂家产品的运行稳定性较差，产品质量、制造工艺都有待于进一步提高。因此，必须加大对设备入网的监督审察力度，尽量采用质量优质的产品，售后服务好的厂家。②合格的充电模块，纹波系数、稳流精度、稳压精度及均流度指标都应符合国网公司的技术要求。但由于前期施工试验不到位，对充电模块的稳压稳流、纹波等试验不全或未配置稳压稳流、纹波等试验仪器，在施工阶段不能将不合格、不稳定的装置甄别、消缺，也将对后期运维造成不良影响。
3.3 其它配套分析
①直流系统与综自系统通讯问题，主要原因是直流系统厂家与综自系统厂家通讯规约不匹配，会产生误报文或引起通讯中断，影响正常运行。现在成熟的设备厂家比较多，各厂家间的通信联系不匹配问题多有存在，故在设备设计订货阶段就应该予以提前考虑。
②其他附属设施分析。厂家提供的指示灯质量不过关是造成指示灯损坏率高的主要原因。因此，必须加大对设备入网的监督审察力度，尽量采用质量优质的产品，售后服务好的厂家。设备经过运输、搬动等过程，造成指示灯接触不良，端子松动等现象，在施工过程中未重新检查、拧紧，则会产生安装质量问题，是另一重要原因。
3.4 直流空气断路器分析
根据国家电网公司颁布的直流电源系统评价标准中關于直流回路使用空气断路器、熔断器的要求：一个变电站直流回路空气断路器或熔断器未选用同一制造厂系列产品问题、使用前应进行动作电流或安秒特性核实。而目前施工队伍因大部分尚无专用的直流断路器测试仪，现场人员暂用继电保护测试仪进行抽检，就造成了试验效果不理想。
因此变电站直流系统直流空气断路器上、下级配置都不同程度的存在不是同一厂家、不是同一系列的问题要从源头抓起。通过把好新投运变电站设计、图审、技术协议签定、标准化验收等环节避免此类问题产生。
3.5 防潮、失地原因分析
①南方省市春季多雨，夏季高温潮湿，空气湿度大造成设备绝缘降低，是产生直流系统失地的主要原因。防潮的第一要务是除湿，现在变电站直流充电系统、电池组在运行中基本处于空调房内，湿度总体可控。防潮主要任务在于施工阶段直流系统环境湿度的控制。在施工阶段如能在设备进场、安装的同时将主控室空调系统同步建立，这将会极大的改善直流设备的贮存、调试环境。②在台风及暴雨天气，户外刀闸机构箱、开关机构箱以及开关端子箱防雨包扎是设备防潮、防失地薄弱点。因此基建施工中，加强对户外设备箱门密封圈质量监控，并装设端子箱加热器，能减少因端子箱或机构受潮引起的直流失地。③蓄电池巡检仪配置，一定程度上可以对蓄电池单体进行监测，但也带来不少负面的因素，如引起失地，采样不准或设备频繁损坏增加检修人员大量的消缺工作。针对这种现状，必须加强该设备的入网管理，选用成熟设备。
4 结 语
综上分析，若在基建施工过程中，从设备选型、设计、审核、安装、试验、验收等各个环节加强直流系统的全过程管理，直流系统可能产生的故障大部分能被提前消除。
首先，设备入网管理方面要根据电力系统直流电源技术委员会推荐的产品，从中选取技术成熟、性能稳定、制造工艺精良以及售后服务良好的厂家。其次，设计审核阶段，要按《国家电网公司十八项电网重大反事故措施》及其它相关技术要求把好关，并做好技术交底。施工过程中，要求施工队伍配齐直流系统所需试验设备，施工现场编制切实可行的施工方案、规范现场试验验收标准作业书，并认真做好新投产变电站的直流验收工作，依照新修订的验收标准项目进行验收，做到不缺项、不漏项，保证全部试验项目合格后方可验收通过。
参考文献：
[1] 国家电力公司.国家电网公司十八项电网重大反事故措施[M].北京：中国电力出版社，2011.
[2] 国家电网公司基建部.国家电网公司输变电工程标准工艺[M].北京：中国电力出版社，2011.