直流系统的基本运行与维护

刘剑飞

【摘要】在我国当前经济体系飞速发展的过程中，我国的科学技术也在这一过程中得到了极大的提升，在这一情况下，变电站本身的运行以及维护可靠性、稳定性、安全性有着越来越高的要求。变电站自身的直流系统运行必须要建立起完善的运行与维护措施，才能够使得变电站的运行效率得到提升。本篇文章主要针对直流系统的基本运行以及维护进行了全面详细的探讨，以期为我国直流系统变电站的发展作出贡献。

【关键词】直流系统；运行；维护

1、引言

直流电源在变电站之中处于核心地位，其自身为断路器的分合闸以及回路仪表、继电保护措施、事故照明等方面提供了相应的直流电源，而也正是由于由于直流电源本身所起到的作用，促使直流电源成为了整个变电站二次系统中的心脏所在，它为变电站二次系统的正常运行提供了较高的保障。但是在实际安装的过程中，其技术人员本身没有对于变电站的直流系统加以重视，日常维护过程中也仅仅只是简单的进行一些电压测试、绝缘监测等。在这样的情况下，直接导致直流系统自身的运行稳定性完全不可控，存在着较大的安全隐患。下文主要针对直流系统的基本运行以及维护进行了全面详细的探讨。

2、典型GZDW直流系统的组成及工作原理

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。下面简单分析各个部分的工作原理和功能。

交流配电单元：直流系统本身在实际运行的过程中，通常都是两路交流电同时输入到其中，在正常情况下，交流电的具体输入切换开关都是直接处在自动的状态之上。也就是说其中一路是保持着正常工作的状态，而另外一路则是处于一个备用的状态，交流电在传输期间，主要是通过空气开关、交流接触器、避雷器这几个部分来达到相应的充电模块之中。

高频开关充电模块：三相三线交流电380VAC经三相整流桥整流后变成脉动的直流，在滤波电容和电感组成的LC滤波电路的作用下，输出约520VDC（2.34X220）左右的直流电压，再逆变为高频电压并整流为40KHZ的高频脉宽调制脉冲电压波，最后经过高频整流，滤波后变为220VDC或110VDC的直流电压，经隔离二极管隔离后输出，一方面给蓄电池充电，另一方面给直流负载提供正常工作电流。充电模块内部有监控板能监视、控制模块运行情况。由于充电模块本身具有CPU，充电模块也可以脱离监控模块独立运行。

调压硅链模块：充电模块本身在进行蓄电浮充的过程中，所呈现出来的输出的电量通常在240VDC左右，而实通常情况下，选电池均充过程中的数值则为250VDC范围内，并且这部分电量直接输送到合闸母线之中，蓄电池在这期间主要是利用电池总保险的位置来进行输送。在正常情况下，其调压硅链的控制开关运行状态都是处在自动的操作档之上，在电压经过降压处理之后，也就仅仅只有220VDC左右，同时其电量直接输送到控制母线之上，通过以上这两个部分所构成的便称之为直流输出系统。如果在自动调压模块对电路控制的是过程中出现了故障，便可以利用手动的方式来进行调整，保持输出能够处在一个科学合理的限制范围之内。实际上，调压硅链模块本身共计分为五组，每一组通过10个硅二极管所构成，每个硅二级管能够降低0.7V电压，那么每一组能够直接降低至少7V，而由五组硅二极管构成的调压硅链模块也就能够下降5X7V=35V电压。此外，调压硅链模块在设计的过程中，有着较大的余度，在与其连接的电流短时间超出额定功率的2-3倍情况下，不会出现硅链模块烧毁的情况。如果在直流系统正常运行的过程总，其调压链模块完全断开，那么控制母线在这一过程中也就完全失去电压，所有二次设备设备中都不存在电源。现目前所应用的界限方式，实际上就是在控制母线之上也挂上一个相应的充电模块，并且将其设置为手动控制的状态，输出的电压调整成为220V，这部分模块是作为调压硅链模块损坏的时备用。

配电监控模块：主要是对交流输入和直流输出的监控，可检测三相交流输入电压，蓄电池组端口电压，蓄电池充/放电电流，合闸母线电压，控制母线电压，负载总电流；并且实现空气开关跳闸，防雷器损坏，蓄电池组电压过高/过低，蓄电池组充电过流，蓄电池组熔丝断，合闸母线过/欠压，控制母线过/欠压，各输出支路断路等故障告警。

绝缘监测模块：用于监控直流系统电压及其绝缘情况，在直流系统出现绝缘强度降低（220V直流电压系统一般为低于25KW，110V直流电压系统一般为低于7KW）等异常情况下，发出声光告警，并能找出对应的支路号和对应的电阻值。

监控模块：用于对充电模块的监控板、配电监控模块、绝缘监测模块等下级智能监控模块实施数据搜集并加以显示；也可根据系统的各种设置参数进行告警处理、历史数据管理等；同时对这些处理结果加以判断，根据不同的情况进行电池管理，输出控制和故障回叫等操作；此外还包括LCD、键盘等人机界面设备；可实现与后台机的通讯，将数据上传。蓄电池组：作为全站直流系统的后备电源，在充电模块停止工作时，蓄电池无间断的向直流母线送电；此外，在电磁式断路器进行合闸操作时，合闸电流大于100A，此时蓄电池成为合闸电源。

3、直流系统的运行与维护

我国目前绝大多数的电力系统变电站都是处在一个无人值守的状态下，GZDW型智能高频开关所控制的直流电源系统能够直接利用监控串口以及相应的变电站后台来进行监控，并且实现实时通讯的需求，从而调度端的方式来达到直流系统运行的三遥目的。但是，为了能够使得变电站的高度可靠性，依然要定期的进行日常检查以及清扫等措施。通常情况下，220KV及以上的直流变电站必须要每天进行一次检查，而110KV的變电站则只需要七天内至少进行两次巡检工作即可。

在下列情况出现之后，务必要对巡视工作进行强化：安装了大量的新设备；高温季节、高峰时期、电磁开关动作频繁；较为严重的雷雨天气；直流系统以及蓄电池运行状况出现问题；特殊情况。

4、直流系统绝缘故障和处理

（1）分清接地故障的极性，粗约分析故障发生的原因：长时阴雨天气，会使直流系统绝缘受潮，室外端子箱、机构箱、接线盒是否因密封不良进水等；站内二次回路上有无人员在工作、是否与工作有关。（2）将直流系统分成几个不相联系的部分，即用分网法缩小查找范围。（3）对于不太重要的直流负荷及不能转移的分路，利用“瞬停法”（一般不应超过3s），各站应根据本站情况在现场运规中制定拉路顺序；对于较重要的直流负荷，用转移负荷法，查找该分路所带回路有无接地。（4）如果接地点是在GZDW系统内，可以采用逐段排除来确认告警具体位置。具体方法是：依次抽出充电模块；断开各功能单元和母线间的熔断器连接；断开蓄电池接入开关。分段、分步测量故障母线同保护地间的电压状况。通常，GZDW系统出厂后发生电气故障可能性较小，在找出“故障段”后，其故障点多可通过目测直接发现。

5、结束语

综上所述，相比较而言直流系统比二次回路更加便捷、简单，其自身在运行的过程中，仅仅是需要对其加以响应的重视，并且在日常工作中对于其中的部分直流知识加以掌握和实际应用额度重视，充分了解其中所存在的各方面操作规范，就能够切实有效的做到直流系统的可靠、稳定运行。

参考文献

[1]陈文俊.对变电站直流系统运行维护问题的探讨[J].广东科技，2008（20）

[2]林惠文.变电站直流系统的运行维护与接地处理[J].广东科技，2010（02）

[3]姚仲华.对发电厂和变电站直流系统的改进意见[J].四川电力技术，1995（02）