王汝钢
国网冀北电力有限公司唐山供电公司，河北 唐山 063000
摘要：直流系统是变电站的重要组成部分，为保护测控装置提供直流电源，无论常规变电站还是智能变电站，直流系统的地位均举足轻重。维护人员定期对直流蓄电池进行核容充放电，确保其各项性能够符合标准。但是，总结事故原因可以发现，即使定期维护，仍有直流系统发生异常，导致保护测控装置异常、一次设备误动、无法对设备进行操作等后果。若因维护工作不力，直流系统工作可靠性将大打折扣。
关键词：变电站；直流系统；可靠性；措施
在电网发展中，直流电源发挥着重要的作用，不仅能够为继电保护、电力负荷以及通信设备提供不间断的电源，而且可以在电力系统中交流电源不能正常产生时发挥辅助作用，保障电力设备的正常运行，因此，做好变电站直流系统的检修和维护尤为重要。蓄电池若串联使用，进行分布式设计配置不同的蓄电池，将增加系统维护工作量，实际工程中分布式设计采用蓄电池并联运行，能够有效地压缩成本，该方案通过模块化的设计能够提升设备之间联系，减少系统生产的周期，缩短检修人员维护工作时间，提高系统稳定性。
1电源系统
1.1串联型直流电源
充电模块将交流电源变换为110V或220V直流电源。把差异化的充电模块并联在一起，能够给直流负荷进行供电，同时对蓄电池进行充电，维持蓄电池端电压在恒定水平。将多个蓄电池串联在一起形成蓄电池组，可获得恒定电压。蓄电池存放环境应同时装载温度调节器，使电池温度环境保持在合格范围内。蓄电池组集中放置在变电站控制室里，通过电缆将直流电输送到各负荷处。为确保直流系统稳定运行，需要进行定期检验，包括对蓄电池的和队形充放电试验、对充电模块的试验，如果蓄电池的容量低于80%，应进行整组的更换。
1.2分布式直流电源系统
直流电源进行分布式设计应遵循相应规则。尽量节省馈线电缆，在进行分布配置的过程中，应注意对于资源的节约和充分利用。减少出现绝缘故障等异常现象的频次，提升变电站供电可靠度。蓄电池的独立使用能够通过并联实现不同品牌类型蓄电池的混合使用，提升其使用效率，减少环境污染。不同系统之间的蓄电池应相互独立运行，可采用在线监测手段，对不同系统的蓄电池进行监控，提高运行维护水平。定期对蓄电池组进行放电实验，确保蓄电池各相性能正常，满足运行要求。蓄电池存放空间应维持恒定温度范围，应为存放空间配置空调。
2直流系统
2.1直流系统的绝缘故障
一般情况下，直流系统绝缘故障均发生在直流电缆馈线。各种绝缘故障之间差异化较大，分析故障案例，常见情况有馈线电缆外部护套损坏导致电缆芯接地、潮湿环境导致电缆绝缘降低、小动物活动破坏电缆绝缘、运行时间长电缆自然老化绝缘降低等，也有蓄电池损坏导致母线绝缘降低、直流系统窜入交流导致直流系统接地等特殊异常情况，一旦发生直流系统故障，将严重影响保护装置的正常运行，存在保护误动或者一次设备失去保护及监控的风险，将对电力系统的安全稳定运行构成严重威胁，故对于直流系统绝缘故障，不可等闲视之，应从直流系统建设至日常运行维护进行全生命周期跟踪维护。
2.2集中式系统
110kV以下变电站内，直流系统均安装在主控室内利用直流馈线电缆，将直流电源输送到不同的设备或者设备室中。变电站的某些直流馈线电缆甚至能够长达50m以上。目前针对直流系统的在线监测大部分停留在对蓄电池电压、充电模块电压、直流负荷电流、母线电压、支路电压、母线绝缘、支路绝缘的监视上，发生绝缘故障后，可定位到故障支路，下一步定位需借助直流接地查找仪进行。换言之，具体直流接地点并不能进行在线监测，需借助外部手段辅助进行，对直流故障的精准定位是直流维护工作中应关注的问题。
3直流电源的监视系统
监控系统模块是整个直流系统运行状态监控的主要部分。具体功能如下：测量和显示直流系统的各种交直流电压、电流等数据，通过分析采集的数据和信号，以及储能组的智能充放电管理，判断系统是否正常工作。直流系统发生故障时，可进行故障支路选线，为运行维护人员提供初步查找方向。
运行维护要求：（1）检查报警设定值。在运行过程中，若参数设定值不合理。将出现系统异常情况漏报、系统故障无告警等严重情况。（2）检查控制参数的设定值，特别是蓄电池的充电管理参数。因此，参数设置是否合理，关系到电池的使用寿命。参数应根据直流系统中使用的特定电池品牌进行设置。（3）定期检查微机监测的各电压、电流显示值与实际测量值是否一致。（4）定期模拟空气开关跳闸、保险丝熔断等故障报警功能。
4蓄电池的有效维护
在直流系统中，电池可以称为心脏部分。它的运行可靠性直接关系到整个系统的安全运行。
因此，电池一般都装有电池检测装置，对电池的运行质量进行监测，主要检测电池的单体电压、充电电流、内阻和温度。
一般情况下，检查特性放电应每两年进行一次。使用6年以上的电池，每年进行一次检查放电试验。开始放电前，应做好准备工作，将待放电蓄电池脱离直流系统（220kV及以上电压等级变电站调整直流系统运行方式，110kV及以下电压等级变电站准备备用蓄电池组），然后调整充电模块运行参数，接通放电负载，按0.1C10放电，并定时记录。记录每个蓄电池单节电压。放电初期8h，每半小时记录一次，至9h后，每10min记录一次，10h后，每分钟记录一次，至10h放电结束，停止记录。值得注意的是，在放电工作中，如果电池一端电压已降至1.8V、5.4V、10.8V等数值，必须停止放电工作，防止电池损坏。目前，电池核容放电是检测电池质量最有效的方法，但也存在以下缺点：电池检查放电试验间隔时间长达一年，无法实时掌握电池的实际容量。如果一个电池在此期间不能满足要求，将可能直接导致整个电池组的故障。但是，通过检测电池电压和内阻，并不能完全、可靠地发现异常电池。
一种及时检测电池性能劣化的方法“电池负载测试法”，其检测原理是：直流电源监控装置根据设定值临时降低充电装置的输出电压，使充电装置的输出电压低于电池端电压在设定的时间段内，此时蓄电池自动向直流负载供电，如果在设定的时间段内蓄电池组端电压仍高于设定值，则说明蓄电池容量满足要求。同时，测试在设定时间后完成。如果蓄电池组端电压在设定时间内降至设定值，说明蓄电池容量不符合要求。直流监测装置发出报警信号，提醒蓄电池运行维护人员处理。同时，测试立即完成。
在试验过程中，如果蓄电池断路或其它异常，充电装置仍能将直流电压保持在允许范围内（即设定值），直流负载仍能正常工作。
5变电站直流系统环网危害的处理
依据相关分析可知，直流系统环网问题出现后会造成严重的安全隐患问题，尤其是系统运行质量会受到影响，不仅仅会缩短直流系统中蓄电池的实际使用寿命，也会使得小的直流馈线结构中环流问题导致馈线烧毁，严重者直接造成严重的火灾问题。另外，接地故障检测过程会受到影响，使得精确检测工作不能落实到位，也无法对系统报警问题进行及时的矫正和处理。除此之外，在对直流环网应用结构进行全面分析的过程中，环网会造成继电器误动作的几率加大，影响整体直流系统的运行安全性，正是因为危害较大，所以，相关技术部门要结合实际情况建立对应的处理措施。
第一，操作人员要对质量管理工作予以监督和管理，尽量提升设备质量管控效果，并且建构完整的质量监督管理过程，严把质量检测检验关，从而优化相应系统的运行综合质量。一方面，在选择变电站直流系统设备的过程中，要尽量选择大品牌以及售后服务较为到位的商家，有效提升继电保护装置的综合质量。另一方面，在设备购买之前要进行实验性检测分析，保证其应用性能的同时，提升管控工作的综合价值，并且维护应用的合理性，也为专业性检验工作的开展奠定基础。
第二，相关人员在设备管理工作中，要落实定期维护的管理机制，确保能秉持专业态度应用技能知识对环网情况进行集中校对，从而有效排查对应的故障点，借助先进设备判定环网故障类型的同时，发挥对应处理机制，保证故障问题都能得到解决。例如，目前较为常见的设备就是直流系统带电解环仪，能实现对环网问题的快速寻找，合理性判定对应的接地故障问题，维护标准正弦波形显示的效果，从而提升快捷化查找工作的基本水平。
第三，技术人员也能借助信号源以及手持型设备进行双层抗分布电容设计管理，从而集中区分平衡电阻接地的效果，并且对检测死区进行集中校对和处理，有效排除直流串电故障问题，优化相应分析过程和处理项目的综合水平，也为后续直流系统管理工作的全面落实奠定基础。
第四，为了有效提升相应工作的处理效果，技术人员也要完善区分机制，尽量结合倒闸操作过程完成母线电压控制效果，针对正常运行过程蓄电池的处理要更加慎重，避免整流器单独作为电源进行直流盘供电处理。并且，针对没有核对的直流电源极性要建立完整的分析控制机制，整合处理效果的同时，优化相应内容监督管理的综合价值，并且完善直流系统运行的基本效果。
结论
为了为直流电源监测装置的有效运行打下坚实的基础，做好蓄电池的运行和维护等工作，全面分析了变电站直流系统的运行情况。并有效探索变电站直流系统的实际运行维护要求，在变电站直流系统运行中严格遵循相应的标准和要求。在对变电站直流系统进行运行维护的过程中，要结合电力系统安全运行要求完善相应工作，有效提升供电可靠性的同时，强化日常维护工作的时效性水平，有效针对故障问题进行原因、故障形成过程、查找方式以及处理机制等予以管理，提升电力系统运行的稳定性。
参考文献：
[1]张勇.变电站直流系统运行维护及对策[J].电工技术，2018，（15）：91-92.
[2]祁昌元.变电站直流系统的运行与维护[J].电子世界，2018，（9）：192-193.
[3]鞠传佳.浅析变电站直流系统的运行及维护[J].聚酯工业，2018，31（1）：58-61.
[4]汤晓晖，毛焱，黄永东.变电站直流系统定检维护组合工具设计与应用[J].机电信息，2019（27）：113-114.