变电站直流系统讲解

第一篇：变电站直流系统讲解

变电站直流系统设计

变电站中为控制、信号、保护、自动装置以及某些执行机构等供电的直流电源系统，通常称为直流控制电源。为微机、载波、消防等设备供电的交流电源系统，通常称为交流不停电电源。为交换机、远动等通信设备供电的直流电源系统，则称为通信电源。

在变电站中广泛采用的直流控制电源是由蓄电池组和充电装置等设备构成，是一种在正常和事故状态下都能保持可靠供电的直流不停电电源系统。交流控制电源通常是采用由蓄电池组、充电装置和逆变装置构成的交流不停电电源系统，即UPS。通信电源是由模块化的通信专用DC/DC变换器，它是从站内直流控制电源系统的蓄电池组取得直流电，经高频变换输出满足通信设备要求的48 V控制电源。

从90年代开始的变电站综合自动化技术的推广应用，对直流系统提出了更高的技术要求。近年来直流系统的技术和设备发展迅速，阀控铅酸蓄电池、智能型高频开关充电装置等，具有安全可靠、技术先进和性能优越等特点，促进了直流系统的发展。

以下就变电站设计中对直流系统设计有直接影响的因素和变电站直流系统设计方案的选择进行探讨。本文便是以220KV变电站为例设计的变电站直流系统设计。

变电站直流系统功能及重要性

为供给继电保护、控制、信号、计算机控制、事故照明、交流不间断电源等直流负荷供电，220～500 kV变电站应装设由蓄电池等供电的直流系统。直流系统的供电负荷极为重要，对供电的可靠性要求也较高。直流系统的可靠是保障变电站安全运行的决定性条件之一。

目前，变电站的直流相对比较复杂，电源容量需求比较大，因此直流系统所需要费用亦比较高，少则几万，多则几十万人民币，并且由于运行环境、维护工作等方面的原因，蓄电池组的寿命亦有所限制，难以达到设计寿命，通常寿命在5～8年左右，比设计寿命少约40%以上。若蓄电池质量、运行环境、日常维护等不当则3～5年蓄电池组容量则急剧下降，难以满足设备安全生产运行，给变电站的安全生产带来极大隐患。

直流电源系统在变电站中具有以下重要作用。

(1)变电站的直流电源是全站作为控制、信号、继电保护的操作电源，也是重要设备的保安电源及事故照明电源。监视和维护直流设备的完好性对变电站以及整个电力系统的安全可靠运行十分重要。 (2)各类变电站直流电源系统必不可少。对于不同电压等级的变电站往往设计不同电压的直流输出，以满足设备运行的需要。 (3)在变电站中，直流电源系统应满足各类负荷中双重化配置的要求。在变电站内由于被控制设备多，提高直流网络的安全可靠性至关重要。一个变电站的直流控制回路十分庞大，所以网络是否清晰和具有独立性亦十分重要。 (4)阀控密封式铅酸蓄电池和高频开关整流电源(本设计中应用到)在直流系统中的应用可提高直流电源系统的安全可靠性，降低直流系统设计的复杂性，并减小了维护的工作量。

2 直流系统接线

随着科学技术的不断发展，直流系统的接线方式、采用的设备也在逐年的改进和更新。在满足供电可靠的前提下，直流系统的接线应尽可能的简单、运行灵活、经济合理。

直流系统的接线方案具体要求：

(1)在满足供电可靠的前提下，接线尽可能简单，设备尽可能简化; (2)直流系统中选用的设备应是先进、可靠、经济合理; (3)选用的设备其维护工作量尽可能小; (4)供电范围明确以及操作方便。 要保障直流系统可靠地运行，首先必须有一个可靠的直流系统接线方案。其中包括直流母线的接线、直流电源的配置和直流供电网络的构成。其次，要合理地选择直流系统中采用的设备，包括蓄电池、充电和浮充电设备、开关设备、保护设备、动力和控制电缆等。 2.1 直流母线接线

220～500 kV变电站常用的直流母线接线方式有单母线分段和双母线两种。

(1)单母线分段接线的特点：①每回路只需一组母线开关，设备少，投资小, 接线简单、清晰，直流屏内布线方便;②能方便的形成两个互不联系的直流系统，有益于提高直流系统的可靠性。

2.双母线接线的特点：①每回路设有两组母线刀开关(或一组切换式刀开关)，可任意接到一组母线上;②供电可靠性较高，但投资较大。 単母分段接线如图1所示。

综上所述，双母线接线比单母线分段接线，母线刀开关用量大，直流屏内设备拥挤，布线困难，检修、维护也不方便。故220KV变电站采用单母线分段接线。 2.2 直流系统的电源配置

直流系统中的主要电源是蓄电池组，其次是充电和浮充电设备。变电站中的蓄电池在正常情况下以浮充电方式运行，直流负荷实际上由浮充电设备供电，蓄电池处于浮充电状态。合理的配置蓄电池及充电浮充电设备有利于提高直流系统的可靠性。

220V和110V直流系统应采用蓄电池组;48V及以下直流系统可采用蓄电池组,也可采用由220V或110V蓄电池组供电的电力直流电源变换器(DC/DC变换器)。 直流系统为单母线分段接线时，蓄电池组及充电装置的连接方式如下: (1)一组蓄电池一套充电装置时，二者应接入不同的母线段;

(2)一组蓄电池两套充电装置时，两套充电装置应接入不同的母线段，蓄电池组应跨接在两段母线上;

(3)两组蓄电池两套充电装置时，每组蓄电池及其充电装置应接入不同的母线段; (4)两组蓄电池三套充电装置时，每组蓄电池及其充电装置应接入不同的母线段，第三套充电装置应经切换电器可对两组蓄电池进行充电。 2.3 直流馈线网络

直流馈线网络有两种供电方式: 辐射供电和环形供电。

为简化设备，220KV变电站直流系统一般采用环形供电网络，即直流动力负荷和控制负荷都采用环形供电网络。在变电站内设动力和控制小母线，在各直流负荷之间形成环形供电网络，每个环的电源回路接到两段母线上。若220KV变电站为全户内式，220 KV及110KV配电装置均采用气体绝缘金属封闭开关设备(GIS)，二次设备置于GIS室内，则直流馈线应分别引至各配电装置处各自形成环网。由于GIS二次回路所需直流电源较多，故在设计时应考虑足够的直流馈线数量。

500KV变电站对直流供电网的可靠性要求更高，结合对控制电源双重化的要求，一般采用辐射状供电。为了简化供电网络，减少馈线电缆数量，可在靠近配电装置处设直流分屏，每一分屏由2组蓄电池各用1条馈线供电。

3 直流系统工作电压

220～500KV变电站的强电直流电压为220V或110V,弱电直流电压为48V。强电直流电压选220V还是110V,应根据变电站的具体情况及通过技术经济比较，找出影响直流系统额定电压选择的主要因素。

以往设计的220KV及以下电压等级的变电站，大多数为带电磁操作机构的断路器，需要直流动力合闸电源，在这种情况下，满足直流动力回路电压的要求，降低直流动力电缆的投资，成为影响直流系统额定电压选择的主要因素，因此，以往设计的变电站中多数采用了220 V的直流系统。20世纪80年代以来，在220～500KV变电站中，110KV及以上电压等级的断路器多采用气动或液压操作机构，10KV断路器采用弹簧操作机构，这样就不需要直流系统提供动力合闸电源了，因此，满足直流动力回路电压的要求和降低直流动力电缆投资，就不再是确定直流系统额定电压的主要因素。

但是，根据现在220～500KV变电站的发展及其特点，由于220～500KV变电站占地面积大，被控对象远，控制回路电缆长，所以满足控制回路电压的要求，降低控制电缆的投资就成为确定500KV变电站直流系统额定电压的主要因素。在相同操作功率下，220V控制电缆中的电流比110V控制电缆中的电流要小一倍，同时也降低了控制电缆中的电压降，从而也降低了电缆截面的要求，减少了控制电缆的投资。 由此可见，对于采用220V的直流系统工作电压，不仅可以选用较小的电缆截面，降低电缆的投资，还可以节省有色金属。故对于本系统220KV变电站采用220V的直流系统工作电压。 4 蓄电池选择及容量计算 蓄电池是一种储能装置，它把电能转化为化学能储存起来，又可把储存的化学能转化为电能，这种可逆的转换过程是通过充、放电循环来完成的，而且可以多次循环使用，使用方便且有较大的容量。

4.1 220KV变电站直流系统蓄电池组数的确定 近年来，随着电力系统对直流电源可靠性要求的进一步提高，虽然直流系统在接线方式、网络布置及充放电设备性能要求等方面进行了完善和加强，但现行规定不能满足目前220KV变电站对提供高可靠性直流电源的要求，对掌握蓄电池工作状态及运行、维护不利，在交流失电状态下，可能因蓄电池电源瓶颈问题，而扩大事故。

l. 220KV变电站要求具备高可靠性直流电源的原因

(1)现在大部分220KV变电站建设规模比较大，且为枢纽站。

(2)220KV变电站主保护亦实现双重化，采用两套不同原理、不同厂家装置;断路器跳闸回路双重化;且均要求取自不同直流电源。

(3)线路的两套纵联差动保护、主变压器的主保护和后备保护均分别由独立的直流熔断器供电。

(4)所有独立的保护装置都必须设有直流电源故障的自动告警回路。

(5)变电站综合自动化水平提高，监控系统高可靠运行要求。 2. 目前单组蓄电池运行、维护存在的主要问题

(1)事实证明：要掌握蓄电池运行状态，做到心中有底、运行可靠，必须进行全容量核对试验;然而直流系统配置一组蓄电池，给运行维护造成了极大困难。

(2)就对各发供电单位已运行的各型式蓄电池统计表明，使用寿命一般为7年到10年;且这期间尚需对个别落后电池维护处理才能够保证整组蓄电池使用年限。对于仅一组蓄电池而言，整个更换期间同样要承担风险运行。 3. 220KV变电站直流系统配置两组电池的必要性及优点

(1)由于单组蓄电池不能很好的满足220KV变电站运行可靠性要求，且运行维护困难,故此 220KV变电站直流系统配置两组蓄电池是必要的。

(2)220KV变电站直流系统配置两组蓄电池，完全满足运行要求,采用该系统对增加控制保护设备运行的可靠性有较重要的意义。

(3)220KV变电站配置两组蓄电池组后，从简化母线结构、减少设备造价、节约能源、避免降压装置故障开路造成母线失压，减少了电网事故和更大设备事的发生，使直流系统进一步简化、可靠。

因此， 根据现在220KV变电站对直流电源可靠性要求进一步提高，及蓄电池运行、维护的需要，并考虑220KV变电站直流系统网络与蓄电池直流电源可靠性匹配要求，220KV变电站直流系统应配置两组蓄电池，虽在经济上多投入，但其运行可靠性却得到了大幅度提高，且运行方式灵活、维护简便。 4.2 蓄电池的分类

目前，我国投入运行的变电站中，绝大多数都是采用铅酸蓄电池，也有采用碱性蓄电池。

1.铅酸蓄电池

铅酸蓄电铅酸蓄电池是电力工程中广泛采用的直流电源装置。

它具有适用温度和电流范围大，存储性能好，化学能和电能转换率高，充放电循环次数多，端电压高，容量大，而节省材料,铅资源丰富、造价较低等一系列优点。

铅酸蓄电池又分为防酸隔爆式、消氢式及阀控式密封铅酸蓄电池三大类。阀控式密封铅酸蓄电池与防酸隔爆式和消氢式铅酸蓄电池相比较有很大的优点：阀控式密封铅酸蓄电池在正常充放电运行状态下处于密封状态，电解液不泄露，也不排放任何气体，不需要定期的加水或加酸，维护工作也比较少;防酸隔爆式铅酸蓄电池是属于半封闭型的，当在充电运行状态下产生的气体较多时，会使电池室中才能在爆炸的危险，而且需要定期的往电池中加纯水及维护;消氢式铅酸蓄电池也需要定期进行维护与加水，比较麻烦。 2.碱性蓄电池

采用的碱性蓄电池主要是镉镍蓄电池。

由于单个蓄电池在各种运行状态下电压变化的相对值大于直流母线电压允许变化的相对值，才引起加装端电池，用来调节母线电压。然而，镉镍蓄电池充电末期电压与放电末期电压相差比较大，约1.8～1.9倍，为保持直流母线电压不超过允许的变动范围，镉镍蓄电池组必须采取调压措施，如:加端电池,在蓄电池组与母线之间加调压设备。而铅酸蓄电池的单个蓄电池在各种运行状态下电压变化的相对值小于或等于直流母线电压允许变化的相对值，也就保持了直流母线电压在允许的变化范围之内，故就不需要加装端电池了。由于镉镍蓄电池必须设置调压措施，与无端电池的铅酸蓄电池相比，增加了投资和运行维护的复杂性，特别是蓄电池组容量较大时更为突出。

因此，镉镍蓄电池与铅酸蓄电池相比，在相同容量、相同额定电压下，镉镍蓄电池投资较高，随着容量的增大，投资的差额也增加。这就是影响镉镍蓄电池在工程上大量采用的主要原因。

综上比较，选用铅酸蓄电池中的阀控式密封铅酸蓄电池。 4.3 阀控式密封铅酸蓄电池组的电池个数的选择

1.阀控铅酸蓄电池一般有初充电,浮充电,和均衡充电三种充电方式。

(1)初充电。新安装的蓄电池组进行第一次充电,称为初充电.初充电通常采用定电流,定电压两阶段充电方式。

(2)浮充电。正常运行时,充电装置承担经常负荷电流,同时向蓄电池组补充充电,以补充蓄电池的自放电,是蓄电池以满负荷的状态处于备用。单体阀控电池的浮充电压为2.2～2.3V,通常取2.25V，浮充电流一般为(1～3) /Ah。

(3)均衡充电。为补偿蓄电池在使用过程中产生的电压不均匀现象,为使其恢复到规定的范围内而进行的充电,称为均衡充电。阀控电池的均充电压2.3～2.4V,通常取2.35V均衡充电电流不大于(1～1.25)I10 Ah。 2.电池个数的选择

蓄电池正常按浮充电方式运行，为保证直流负荷供电质量，考虑供电电缆压降等因素，将直流母线电压提高5%Un，蓄电池个数设为N，则

式中 -蓄电池个数;

-直流系统的额定电压;

-单体蓄电池的浮充电电压，阀控蓄电池浮充电电压为2.23～2.27V，一般取2.25。 3.蓄电池放电终止电压校验

在确定蓄电池的个数以后，还应验算蓄电池在事故放电末期允许的最低端口电压值 不应低于蓄电池放电终止电压 (1.75～1.8V)。根据有关规定，动力负荷母线允许的最低电压值不低于87.5% 。考虑直流母线到蓄电池间电缆压降在事故放电时按1% 计算，因此，对于动力负荷专用蓄电池组，事故放电末期允许的最低端口电压值

对于控制负荷专用蓄电池组，事故放电末期允许的最低端口电压

4.4 蓄电池容量的计算 1.铅酸蓄电池的电气特性 (1)铅酸蓄电池的容量特性

电池的容量是表示蓄电池的蓄电能力。充足电的蓄电池放电到规定终止电压(低于该电压放电将影响电池的寿命)时，其所放出的总电量，称为电池的容量。若蓄电池以恒定放电电流I(A)放电，放电到容许的终止电压的时间为t(h)，则对应容量C(Ah)为

C=It 反应蓄电池放电到规定的终止电压的快慢称为放电率，放电率用时率(h率)和电流率(I率)表示。

蓄电池的实际容量并不是一个固定不变的常数，它受许多因素的影响，主要有放电率、电解液密度和电解液温度。电解液温度高，容量就大;电解液密度大，容量就也大;放电率对容量的影响更大，例如，某一铅酸蓄电池，当以10A率(10h)进行放电时，到达终止电压1.8V所放出的容量 为100Ah;当以25A率(3h率)进行放电时，到达终止电压1.8V所放出的容量 为75Ah;当以55率(1h率)进行放电时，到达终止电压1.75V所放出的容量 为55Ah。可见,放电电流大,放电时间短,放出电量少,故电池容量少.这是因为放电电流过大时,极板的有效物质很快就形成了硫酸铅,它堵塞了极板的细孔,不能有效地进行化学反应,内阻很快增大,端电压很快降低到终止电压。

我国电力系统常用温度在25摄氏度,10h率放出的容量 作为铅酸蓄电池的额定容量,那么,上述那一铅酸蓄电池的额定容量就是100Ah。 按有关规定蓄电池的额定容量有: 10,20,40,80,100,150,200,250,300,350,400,500,600,800,1000，2000,3000Ah。 蓄电池容量的这种特性用容量系数 表示

式中 -任意时率放电的允许放电容量; -蓄电池的额定容量。 (2)放电特性. 1)持续放电特性.为了分析电池长期使用之后的损坏程度或充电装置的交流电源中断不对电池浮充电时,为核对电池的容量,需要对电池进行放电.阀控电池不同倍率的放电特性曲线如图1-1所示。

图1-1 从图1-1出,蓄电池放电初期1h内的端压 降低缓慢,放电到2h之后端电压降低速率明显增快,之后端压陡降.端电压的改变由于电池电动势的变化和极化作用等因素造成的。 一般以放出80%左右的额定容量为宜,目的使正极活性物质中保留较多的 粒子,便于恢复充电过程中作为生长新粒子的结晶中心,以提高充电电流的效率。 图1-1中I10为10h率放电电流,可见 ～ 放电曲线比 ～ 放电初期端压和中期端压变化速率变化大,其原因是电池极化作用随电流增加而变大。

2)冲击放电特性.冲击放电特性表示在某一放电终止电压下,放电初期或1h放电末期允许的冲击放电电流。冲击电流一般用冲击系数表示,冲击系数表示式 为

式中 -冲击系数;

-冲击放电电流; -10h率放电电流。

图1-2 图1-2中浮充曲线是指电池与充电装置并联运行时,承受短时间冲击放电电流时蓄电池的端电压,其中实线为电池未脱离浮充电系统的端电压,虚线为电池刚脱离浮充电系统的电压。

图1-2中持续放电曲线是指不同放电电流时,立即承受短时间冲击的电压变化曲线,冲击放电曲线的冲击时间为10～15s.曲线中“0”曲线是电池完全充足电后,脱离充电系统,待每个电池电压下降且稳定在2.06～2.10V时,进行冲击放电的电压变化曲线。

从图1-2中可以看出,浮充电状态下放电端电压变化较慢,断开浮充电源立即放电端电压变化较快,而以 电流持续放电下冲击放电电压变化更快,大放电率冲击放电端电压变化最快。

2.220KV变电站蓄电池个数的选择及容量计算

某城区220KV有人值班变电站为集控中心站，主变为4×240MVA，220KV电气主接线为双母线三分段接线，出线10回;110KV电气主接线为双母线双分段接线，出线16回。该变电站继电器室布置在主控楼二层，设有专用蓄电池室，布置在主控楼一层，二者距离约30m，该所直流负荷统计如下： 经常负荷：8KW 事故照明负荷：3KW UPS不间断电源：10KW 断路器合闸：220V,2A 断路器跳闸：220V，2.5A

(1)直流负荷按功能分，有控制负荷和动力负荷。

控制负荷：电气和热工的控制、信号装置、自动装置以及仪表等负荷;

动力负荷：各类直流电动机、断路器操动机构的合闸机构、交流不停电电源装置和事故照明等负荷。

(2)该所直流负荷统计表如下：

序号 负荷名称 计算容量 KW 计算电流A 经常电流A 事故放电时间电流A 随机或事故末期

初期 0-1min 1-60min 1 经常负荷 8 36.4 36.4 36.4 36.4 2 事故照明负荷 3 13.6 13.6 13.6 3 UPS不间断电源 10 45.5 45.5 45.5 4 断路器合闸

2 5 断路器跳闸

2.5

2.5 6 电流统计(A)

=95.5 =95.5 =4.5

7 容量统计(A)

95.5 8 容量累计(Ah)

=95.5 解：1) =1.05×220/2.25=103

为保证蓄电池供电的可靠性，故选N=103+1=104个单体电池。

2)假设该蓄电池组仅带控制负荷，事故放电末期允许的最低端口电压

=0.86×220/104=1.82V

只要对控制负荷专用蓄电池组最低端口电压满足要求，对于动力负荷专用蓄电池组的最低端口也满足要求，因为动力负荷的 ,即其电压系数比较大。

由于蓄电池在事故放电允许的最低端口电压 不应于蓄电池放电终止电压 (1.75～1.8V)，即 大于或等于 。又1.82>1.8V，满足大于蓄电池终止放电电压的要求。

3)由事故持续放电1h及放电最低电压1.82查图，可得容量系数 =0.56 ， 是以额定容量 为基准的放电容量的标么值,即 。 故蓄电池的容量为

式中： -蓄电池10h放电率计算容量，Ah;

-可靠系数，取1.4;

-事故全停状态下持续放电时间x(h)的放电容量;

-容量系数。

=1.4×95.5/0.56=238.75Ah

所以，选择蓄电池的额定容量 =250Ah。 4)电压校验

① 首先校验事故放电初期(1min)承受冲击放电电流时，蓄电池所保持的电压。

-事故放电初期(1min)冲击放电电流值，A;

-事故放电初期(1min)冲击放电系数;

-蓄电池10h放电率标称电流，A; I10=250/10=25A =1.10×95.5/25=4.2

计算出的 在图1-2的“0”曲线查出的单体电池的放电电压值 ， =2.02V，计算蓄电池组出口端电压 为

N-蓄电池组的单体电池个数;

-承受冲击放电时的单体电池的放电电压，V。

=104×2.02=210.08V,为额定电压的95%。故满足86%～111% 蓄电池端电压的要求。

② 校验事故放电末期承受冲击放电电流时蓄电池所能保持的电压。

-任意事故放电阶段，10h放电率电流倍数，即放电系数;

-x事故放电容量;

x-任意事故放电阶段时间，h; t-事故放电时间，h;

-x事故放电末期冲击放电系数;

-x事故放电末期冲击放电电流值，A =1.10×95.5/1×25=4.

2=1.10×4.5/25= 0.2

计算出的放电系数 和冲击放电系数 ，在图1-2中可根据 ，即 值查出相应的曲线，在该曲线上再用 =0.2值，查出单体电池放电电压值 =1.83V，计算蓄电池组出口端电压为

=104×1.83=190.32(V)，为额定电压的86.5%,故满足86%～111% 蓄电池端电压的要求。

计算出的端电压值应不小于负荷允许的要求值。如不能满足要求，将蓄电池的容量加大一级，继续校验，直到母线电压满足为止。

第五章 直流充电模块的选择 5.1 充电装置的配置

充电装置的型式有高频开关和晶闸管两种。高频开关自1992年问世以来，技术技能逐步提高，体积小、重量轻、效率高和使用维护方便，并且可靠性和自动化水平高，已得到广泛应用;晶闸管电装置，接线简单，价格也比较便宜，也同样得到应用。设计中可根据具体情况选用。 1.充电装置的配置的要求：充电装置应按蓄电池组配置当变电站仅设一组蓄电池时，应配置两套充电装置;当变电站设有两组相同电压、相同容量的蓄电池时，应配置两套或三套充电装置。 2.充电装置的配置的原则：如果采用晶闸管充电装置，原则上可配置1套备用充电装置，即：1组蓄电池配置2套充电装置,2组蓄电池可配置3套充电装置;高频开关充电装置，其可靠性相对较高，且模块冗余、可更换，所以，原则上不设整套装置的备用，即：1组蓄电池配置1套充电装置，2组蓄电池可配置2套充电装置。

3.充电装置是保证蓄电池可靠运行的主要设备，特别是阀控式蓄电池对充电装置性能的要求更高。以往的变电站的充电装置多采用晶闸管整流装置，近年来越来越多的变电站采用智能型高频开关充电装置，且运行情况良好。智能型高频开关充电装置具有技术先进、性能优越和体积小等优点。

故选用两组高频开关充电装置。 5.2 高频开关充电模块工作原理

高频开关充电模块由交流输入滤波、整流单元、高频逆变单元(DC/AC)、直流输出滤波、PWM脉宽调制单元和监控单元等组成。

交流工作原理：交流电输入到模块后首先进入输入滤波电路，去除交流电上的干扰，然后经过全波整流电路交换成高压直流电(500V左右)，再由DC/AC高频逆变电路变换成20KHz可调脉宽的高频脉冲电，经过主功率变压器的降压，再由高频整流电路整流成直流电，最后经过滤波处理输出稳定的直流电。 5.3 充电装置高频开关电源充电模块数量选择

高频开关电源充电模块额定电流有多种规格，220V有

5、

10、

15、20、

25、30、40A。充电装置由多个模块并联组成，一般采用N+1备份冗余方式，这是因为一个模块故障不影响整组充电设备的正常工作。 充电模块数量与充电装置输出电流有关，充电装置最大输出电流满足均衡充电和直流系统经常负荷的供电要求。

本变电站设计配置两组蓄电池和两套充电装置，两套充电装置的容量相同。则有

-每组充电装置的计算电流;

-经常负荷电流; N-电源充电模块数量;

-电源充电模块额定电流;

n-电源模块冗余量，一般模块少于或等于6块时，n=1;大于6块时，n=2。 据以上公式得 =1.4[1.25*25+36.4]=94.71A;N=94.71/20+n=5+1=6。 220V直流系统单母分段接线图，如下所示：

第六章 UPS不停电电源的选择

交流不间断电源系统的英文缩写为UPS(Uninterrupted power supply)，以下简称为UPS系统。

6.1 UPS的构成与工作原理

UPS的构成：它由整流器、逆变器、旁路隔离变压器、静态开关、手动切换开关、控制及同步电路、直流输入电路、交流输入电路、交流输出电路等部分构成。

UPS的工作原理：平时由交流工作电源供电，经整流、逆变后提供交流220V恒频、恒压电源;当交流电出现故障时由直流提供能量。因此，只要UPS电源的交流输入和直流输入有一路供电正常，UPS就可输出高品质交流电源为负载提供可靠供电。

6.2 变电站UPS的配置方式

变电站UPS的配置方式：有分散和集中两种配置方式。分散配置，就是根据需要，变电所的计算机监控装置、远动装置、自动化仪表、继电保护等分别设置小容量的UPS，各种装置的UPS之间没有联系;集中配置，就是全所设一套公用的UPS，为所有设备提供不间断的交流电源。这两种配置方式，在实际工程中都有应用。

分散配置的优点：(1)接线简单，投资小;(2)UPS装置故障时影响小。 分散配置的缺点：(1)UPS供电的可靠性不高;(2)小容量(2KW以下)的UPS往往内部自备蓄电池，事故时一般只能保证15min全负荷的供电，不能满足事故供电0.5h的要求;(3)互为备用性差。

集中配置的优点：其容量较大，供电的可靠性较高。对UPS系统的各项技术要求容易满足，整体的可靠性较高。

集中配置的缺点：UPS系统接线复杂。投资较大。

采用哪种配置方式要视工程的具体情况而定。一般情况下，对220KV变电所UPS负荷较大，宜设置全所集中公用的大容量UPS系统，并按双重化原则配置。 6.3 UPS容量选择

在选择UPS的额定容量时，除了按负荷的视在功率计算外，还要计及动态(从0～100%突变)稳压和稳频精度的要求，以及温度变化、蓄电池端电压下降和设计冗余要求等因素的影响。

考虑到以上影响UPS容量的因素，则

式中： -UPS计算容量(KVA);

-动态稳定系数，取1.1～1.15;

-直流电压下降系数，取1.1;

-温度补偿系数，取1.05～1.1;

-设备老化系数及设计裕度系数，取1.05～1.1;

-全部负载的计算功率(KW);

-负载功率因数，为0.7～0.8(滞后)。

则可靠系数 = =1.33～1.530,取可靠系数平均值 =1.43和 =0.7，由公式可得

=2.04 =2.04×10=20.4KVA 6.4 UPS电源系统接线方案

UPS电源依据不同的负载及用户要求，可以组成单机及各种冗余备份电源系统，保证系统运行稳定、可靠，给负载提供优质的不间断电源。

结合220KV系统UPS负载的实际情况以及供电可靠性问题，选用UPS多机N+1并联冗余配置。多个UPS模块按N+1配置，输出并联后接至旁路切换模块，正常时由并联的UPS模块向负载供电，并平均分担负荷电流。当其中一台UPS模块故障时会自动退出运行，不影响其他模块的正常输出;当两台以上UPS模块故障退出，且其余工作模块出现过载时，自动切换到旁路供电。 根据UPS的容量及其接线方案，选择3台型号为SWB—15KT/DC220(3/1)的UPS。(SWB—B系列 ;15K—容量为15KVA; T—直立式架构;DC220—直流输入电压为220V;3/1—输入输出形式为三入单出)

第七章 通信直流变换器的选择

由于本220KV变电站的直流负荷中没有通信负荷，故不需要进行选择，仅是对通信部分进行了解。 发电厂、变电站必须装设可靠的通信直流电源系统，以确保通信设备的不间断电源，尤其要保证在电网或发电厂、变电站发生事故时不中断通信供电。 发电厂、变电站的通信负荷主要是：

(1)生产行政电话机、网络控制室、单元控制室、调度呼叫转移系统等; (2)电力载波机、光纤通信设备、微波和其他通信设备。

根据《220KV—500KV变电站设计技术规程》规定：为保证重要变电所通信设备不间断供电，应根据通信设备的供电电源要求，设置通信专用的蓄电池或由交流不停电电源供电。

通信电源系统主要由四部分构成：交流配电单元、整流单元、直流配电单元、蓄电池直流电源单元。

采用由蓄电池组构成的直流电源系统，具有很高的可靠性，但代价是设备投资增加，并需要专业人员维护。随着变电站综合自动化技术的发展，模块化的通信专用DC/DC变换器在变电站中已得到广泛应用，模块化的通信专用DC/DC变换器是从站内直流控制电源系统的蓄电池组取得直流电，经高频变换输出满足通信设备要求的48V控制电源。

第八章 直流系统中各自开关额定容量的选择

根据有关规定，蓄电池出口回路、充电装置直流侧出口回路、直流馈线回路和蓄电池试验放电回路等，应装设保护电器。 8.1 直流断路器的选择

直流断路器应具有速断保护和过电流保护功能。可带有辅助触点和报警触点。 直流断路器的选择: 原则一：额定电压大于或等于回路的最高工作电压。 原则二：额定电流应大于回路的最大工作电流。

(1)对于此220KV变电站，直流断路器的额定电压大于或等于220V即可。 (2)直流断路器的额定电流 1)充电装置输出回路

断路器的额定电流按充电装置额定输出电流来选择，即

式中 -直流断路器的额定电流，A; -可靠系数，取1.2;

-充电装置额定输出电流。

=1.2×100=120A

故选择型号为GMB225—125A，即额定电流为125A的壳架等级额定电流代号为225的三段保护的固安详微型断路器。 2)蓄电池组出口回路

① 断路器的额定电流按蓄电池的1小时放电率电流选择，即

式中 —蓄电池1小时放电率电流，A，铅酸蓄电池可取5.50I10 =5.5×25=137.5A

② 按保护动作选择性条件，即额定电流应大于直流馈线中断路器额定电流最大的一台来选择，即

式中 -直流馈线中直流断路器最大的额定电流，A; -配合系数，一般可取2.0，必要时取3.0。

=2.0×25=50A 取以上两种情况中电流最大者为断路器额定电流，因此取 =137.5A。 故选择型号为GMB225—140A，即额定电流为140A的壳架等级额定电流代号为225的三段保护的固安详微型断路器。 3)直流馈线回路

对于直流负荷按平均分配于两段母线的原则。

①经常负荷 选择型号为GM5—20A，即额定电流为20A的设计序号为5固安详微型断路器。

②事故照明负荷 选择型号为GM5—10A，即额定电流为10A的设计序号为5固安详微型断路器。

③UPS不间断电源 选择型号为GM5—25A，即额定电流为25A的设计序号为5固安详微型断路器。

4)断路器电磁操动机构的合闸回路和跳闸回路

式中 -直流断路器额定电流，A; -配合系数，取0.3;

-断路器电磁操动机构合闸电流或跳闸电流，A。 ①合闸回路 =0.3×2=0.6A ②跳闸回路 =0.3×2.5=0.75

故合闸回路和跳闸回路都选择型号为GM5—1A，即额定电流为1A的设计序号为5的固安详微型断路器。 8.2 刀开关的选择

原则一：额定电压应大于或等于回路的最高工作电压。 原则二：额定电流应大于回路的最大工作电流。 直流母线联络电器(隔离开关)的选择: (1)对于此220KV变电站，直流母线联络电器(隔离开关)的额定电压大于或等于220V即可。

(2)直流隔离开关，额定电流按以下原则计算

按较大电流的母线上供电的负载工作电流选择，即

(1-24)

式中 -较大电流的母线段上全部负载的工作电流之和; -同时系数，取0.5～0.6。

=0.5×50=25A

故选择型号为GMG—125A，即壳架等级额定电流为125A的固安详隔离开关。

第九章 结论

本次设计题目是220KV变电站直流系统设计。设计方案为：采用单母分段的接线方式;系统电压采用220V;蓄电池采用阀控式密封铅酸蓄电池，浮充电方式运行，浮充电电压为2.35V;蓄电池容量选择250Ah，单体蓄电池个数为104个，电压校验结果满足要求;选取两组高频开关式充电装置，每组充电模块为6，共12个，额定工作电流20A;采用UPS多机N+1并联冗余配置，选择3台型号为SWB—15KT/DC220(3/1)的UPS;蓄电池出口回路、充电装置出口、直流馈线回路、两段母线之间进行了开关的选择。

第二篇：变电站直流系统接地故障查找

针对直流系统在运行中发生一点接地的各种可能性，结合现场实践经验，提出直流接地查找的方法和步骤。

1、引言

变电站直流系统以蓄电池储存能量，以充电机补充能量，向全站保护、监控、通讯系统源源不断的输送电能，确保其安全、稳定、可靠运行。直流系统是绝缘系统，正常时，正、负极对地绝缘电阻相等，正、负极对地电压平衡。发生一点接地时，正、负极对地电压发生变化，接地极对地电压降低，非接地极电压升高，在接地发生和恢复的瞬间，经远距离、长电缆起动中间继电器跳闸的回路可能因其较大的分布电容造成中间继电器误动跳闸(可采用较大起动功率的中间继电器来避免)，除此之外，对全站保护、监控、通讯装置的运行并没有影响。但是，存在一点接地的直流系统，供电可靠性大大降低，因为在接地点未消除时再发生第二点接地，极易引起直流短路和开关误动、拒动，所以直流一点接地时，设备虽可以继续运行，但接地点必须尽快查到，立即消除或隔离。

2、直流接地形式

按接地点所处位置的不同，可将直流接地分为室内和室外两种形式，按引起接地的原因，又可分为以下几种形式：

① 由下雨天气引起的接地。在大雨天气，雨水飘入未密封严实的户外二次接线盒，使接线桩头和外壳导通起来，引起接地。例如瓦斯继电器不装防雨罩，雨水渗入接线盒，当积水淹没接线柱时，就会发生直流接地和误跳闸。在持续的小雨天气(如梅雨天)，潮湿的空气会使户外电缆芯破损处或者黑胶布包扎处，绝缘大大降低，从而引发直流接地。

② 由小动物破坏引起的接地。当二次接线盒(箱)密封不好时，蜜蜂会钻进盒里筑巢，巢穴将接线端子和外壳连接起来时，就引发直流接地。电缆外皮被老鼠咬破时，也容易引起直流接地。

③ 由挤压磨损引起的接地。当二次线与转动部件(如经常开关的开关柜柜门)靠在一起时，二次线绝缘皮容易受到转动部件的磨损，当其磨破时，便造成直流接地。

④ 接线松动脱落引起接地。接在断路器机构箱端子排的二次线(如10kV开关机构箱内的二次线)，若螺丝未紧固，则在断路器多次跳合时接线头容易从端子中滑出，搭在铁件上引起接地。

⑤ 误接线引起接地。在二次接线中，电缆芯的一头接在端子上运行，另一头被误认为是备用芯或者不带电而让其裸露在铁件上，引起接地。在拆除电缆芯时，误认为电缆芯从端子排上解下来就不带电，从而不做任何绝缘包扎，当解下的电缆芯对侧还在运行时，本侧电缆芯一旦接触铁件就引发接地。

⑥ 插件内元件损坏引起接地。为抗干扰，插件电路设计中通常在正负极和地之间并联抗干扰电容，该电容击穿时引起直流接地。

3、直流接地查找

3.1 查找方法

直流回路数量多、分布广，接地点不好查，相对有效的方法是拉路试探法。即分别对每路空气开关或熔断器拉闸停电，若停电后直流接地现象消失，说明接地点位于本空气开关控制的下级回路中;若现象继续存在，说明下级回路没有接地。通过拉路寻找，可将接地点限定在某个空开控制的直流回路中，再通过解开电缆芯，将接地点限定在室内或室外部分;再通过拔出插件，可将接地点限定在插件内和插件外。经过层层分解、一段段排除，最终可将接地点定位于一段简单回路中，再用摇表对回路中的每根接线摇测绝缘，把接地点进一步限定在几根导线或几颗端子上，通过仔细观察，反复触摸，接地点终会“原形毕露”的。

3.2 查找步骤

直流系统中的空气开关或熔断器是分层分级配置的，一般由总路空开、分路空开串联而成，两级空气开关将直流回路分成了三段。两级空气开关分别是直流屏总路空气开关和各设备分路空气开关，三段回路分别是直流母线及其引出线回路、总路空开馈出的电缆和桥接母线回路、分路空开馈出的保护、控制、监视、储能回路。其中，第三段回路数量最多、接线最复杂、接地几率最高，几乎所有的直流接地都出现在这一段。要想尽快找到接地点所属空开，接地的确切位置和确切原因，就必须对三段回路的构成、作用和现场具体位置十分熟悉，所以查找直流接地的第一步就是熟悉现场直流系统接线。只有熟悉了接线，心中有了数，才能在拉路寻找时不漏拉、不错拉、不重复拉。

3.2.1 定位到总路空气开关

目前直流屏上都安装有微机直流绝缘检测仪，发生直流接地时，绝缘检测仪会报出是哪一极(正极还是负极)接地、接地电阻是多少，随后会报出接地支路号，根据支路号就可将接地点定位到总路空气开关。

如果绝缘检测仪(绝缘监察装置)没有选线功能，又怎样定位到总路空开呢?这种情况下，只有对总路空气开关进行拉路寻找了;如果拉开某路空气开关后，接地极母线对地电压立刻升高到110V左右，则接地点就位于该空开控制的下级回路之中。

3.2.2 定位到分路空气开关 用内阻不低于2000Ω/V万用表或电压表在直流屏监视接地极母线对地电压，然后退出绝缘检测仪。根据现场标示和相关图纸，找出总路空开下级串接的所有空气开关(或熔断器)，按照先信号后控制、先室外后室内的原则排出拉路顺序。对于信号回路，如测控装置电源空开、遥信电源空开、通讯电源空开，其不影响故障跳闸，只涉及监控、指挥信号，可最先拉。如果接地点就在这些空开控制的回路，就免除了对重要回路(控制回路、保护回路)的短时停电。对于保护控制回路空开，直接影响到系统安全，拉路时间越短越好，需控制在3秒以内，拉路顺序可按其对应一次设备实时潮流大小来排序，先拉负荷轻的空开，再拉负荷重的空开。如果拉开某路空气开关后，接地极母线对地电压立刻升高到110V左右，则接地点就位于该空开控制的下级回路之中。

3.2.3 找出接地的确切位置和确切原因

定位到分路空开后，应向调度申请，断开该路空开，这样其余直流回路就恢复到正常状态，再拆除监视直流母线对地电压的万用表或电压表，投入绝缘检测仪。由于空开已断开，下级回路不带电，用万用表监视回路对地电压的方法发挥不了作用，所以对下级回路接地点使用摇表来查找。

① 按室内室外分段查找。现场统计资料显示，运行中变电站出现的直流接地点绝大部份在室外，所以分段查找时，重点还是查室外部分。可以先将本回路涉及的二次设备接线盒一一打开，仔细检查，看盒子内有无积水、有无潮气、有无电缆头破损进水、有无芯线绝缘皮裂口、有无动物巢穴、有无接线脱落、有无备用芯搭铁等等，或许就会发现接地点。

本回路中，已没有空气开关可拉，接地点的进一步分区和判断只有靠解开电缆芯线，此时需要注意的是，解线前应将端子排号、端子两侧接线编号详细记录在安全措施票上，防止恢复接线时出错。依次解开控制室到场地直流电缆芯线，每解开一根电缆，就用摇表在端子排测量接地极对地绝缘电阻，若绝缘恢复，说明接地点在本电缆和电缆对侧回路之中。若解开所有电缆后绝缘仍没有变化，说明接地点位于保护屏内部。

② 室外接地点查找。接地点位于场地电缆和电缆对侧回路中时，解开端子箱到开关机构箱直流电缆所有电缆芯，用摇表在端子排测量接地极绝缘电阻，若绝缘恢复，说明接地点在本电缆和开关机构二次回路中。若绝缘没有变化，说明接地点位于端子箱引出电缆和电缆对侧回路中(如刀闸辅助接点)。

按上述方法解开电缆芯对回路进一步分段，摇测绝缘，接地点就限定在开关机构箱、刀闸操作箱、或控制电缆中，用摇表对箱内直流回路的每一根接线摇测绝缘，接地点就限定在几根二次线中，再仔细观察，反复触摸，就可发现接地点。

③ 室内接地点查找。接地点位于保护屏内时，依次拔出装置插件，测量端子排接地极对地绝缘电阻，若绝缘恢复，说明接地点就在对应插件中。若绝缘没有变化，说明接地点位于保护屏端子排、端子排引出屏间直流电缆和屏内布线中，用摇表对屏内直流回路的每颗接线端子摇测绝缘，找出接地的那几颗端子，对端子金属部分、连接线部分仔细观察，反复触摸，找出接地点。

4、接地查找注意事项

防止不正确的查找方法造成的直流系统两点接地。如使用灯泡查找法，使用内阻低于2000Ω/V的万用表和电压表。某些保护如整流型距离保护、晶体管保护在直流拉合时可能会误出口，所以在拉合前应申请退出保护出口压板。

目前绝缘监测装置大都采用带接地选线功能的微机监测仪，这类监测仪都有一个共同的特点，反应相对迟钝：在发生直流接地时，要延迟几秒甚至十几秒才能报“直流接地”信号;而在直流接地消失时，也要延迟几秒甚至十几秒其信号才复归。在拉路寻找时，切断各支路直流的时间只有几秒钟，绝缘监测仪信号来不及复归，致使靠绝缘检测仪判断接地消失的方法找不出接地点。为此，在拉路寻找前，应先使用内阻不低于2000Ω/V万用表或电压表在直流屏监视接地极母线对地电压，然后退出绝缘检测仪(绝缘检测仪会使直流母线对地电压发生较大波动，影响判断)，靠万用表或电压表电压值的变化来反映直流接地是否消失。

第三篇：220kv变电站直流系统

目录

1. 什么是变电站的直流系统

2. 变电站直流系统的配置与维护

3. 直流系统接地故障探讨

4. 怎样提高变电站直流系统供电可靠性

5. 如何有效利用其资源

1.什么是变电站的直流系统

变电所是电力系统中对电能的电压和电流进行变换、集中和分配的场所。变电站内的继电保护、自动装置、信号装置、事故照明和电气设备的远距离操作,一般都采取直流电源,所以直流电源的输出质量及可靠性直接关系到变电站的安全运行和平稳供电。变电站的直流系统被人们称为变电站的“心脏”,可见它在变电站中是多么的重要。直流系统在变电站中为控制、信号、继电保护、自动装置及事故照明等提供可靠的直流电源。它还为操作提供可靠的操作电源。直流系统的可靠与否，对变电站的安全运行起着至关重要的作用，是变电站安全运行的保证。

(1)220kv变电站直流母线基本要求： 蓄电池组、充电机和直流母线

1.设立两组蓄电池，每组蓄电池容量均按单组电池可为整个变电站直流系统供电考虑。

2.设两个工作整流装置和一个备用整流装置，供充电及浮充之用，备用整流装置可在任一台工作整流装置故障退出工作时，切换替代其工作。

3.直流屏上设两段直流母线，两段直流母线之间有分段开关。正常情况下，两段直流母线分列运行，两组蓄电池和两个整流装置分别接于一段直流母线上。

4.具有电磁合闸机构断路器的变电站，直流屏上还应设置两段合闸

母线。

5. 220kV系统设两面直流分电屏。分电屏Ⅰ内设1组控制小母线(KMⅠ)、1组保护小母线(BMⅠ);分电屏Ⅱ内设1组控制小母线(KMⅡ)、1组保护小母线(BMⅡ)。

6. 110kV系统设1面直流分电屏，屏内设1组控制小母线(KM)、1组保护小母线(BM)。

7. 10kV/35kV系统的继电保护屏集中安装在控制室或保护小间的情况下，在控制室或保护小间设1面直流分电屏。 8. 信号系统用电源从直流馈线屏独立引出。

9. 中央信号系统的事故信号系统、预告信号系统直流电源分开设置 10. 每组信号系统直流电源经独立的两组馈线、可由两组直流系统的两段直流母线任意一段供电。

11. 断路器控制回路断线信号、事故信号系统失电信号接入预告信号系统;预告信号系统失电信号接入控制系统的有关监视回路。 12. 事故音响小母线的各分路启动电源应取自事故信号系统电源;预告信号小母线的各分路启动电源应取自预告信号系统电源。 13. 公用测控、网络柜、远动柜、保护故障信息管理柜、调度数据网和UPS的直流电源从直流馈线屏直接馈出。 (2)、直流系统运行一般规定：

(1)、220Kv变电站一般采用单母线分段接线方式，110Kv变电站一般采用单母线接线方式。直流成环回路两个供电开关只允许合一个，因为母联开关在断开时，若两个开关全在合位就充当母联开关，其开关

容量小，线型面积小，又不符合分段运行的规定。直流成环回路分段开关的物理位置要清楚，需要成环时应先合上母联开关再断开直流屏上的另一个馈线开关。

(2)、每段直流馈线母线不能没有蓄电池供电。 (3)、充电机不能并列运行。

(4)、正常情况下，母联开关应在断开位置。 (5)、绝缘检查装置、电压检查装置始终在运行状态。 (6)、投入充电机时先从交流再到直流。停电时顺序相反。

(7)、母线并列时首先断开一台充电机，投入母联开关，在断开检修蓄电池。

(8)、母线由并列转入分段时首先合上检修蓄电池，断开母联开关，再投入充电机。

2.变电站直流系统的配置与维护

A：配置

220kV变电站直流系统设计依据是DL/ T5044—95《火力发电厂、变电所直流系统设计技术规定》，本规定适用于采用固定型防酸式铅蓄电池。

一、 要求220kV变电站具备高可靠性直流电源的原因：

1.1 部分变电站建设规模为主变容量3X 150MVA或3X180MVA，且为枢纽站。

1.2 220kV变电站主保护亦实现双重化，采用两套不同原理、不

同厂家装置;断路器跳闸回路双重化;且均要求取自不同直流电源。

1.3 线路的两套纵联差动保护、主变压器的主保护和后备保护均分别由独立的直流熔断器供电。

1.4 所有独立的保护装置都必须设有直流电源故障的自动告警回路。

1.5 变电站综合自动化水平提高，监控系统高可靠运行要求。

二、 目前单组蓄电池运行、维护存在的主要问题：

2.1 事实证明：要掌握蓄电池运行状态，做到心中有底、运行可靠，必须进行全容量核对试验;然而直流系统配置一组蓄电池，给运行维护造成了极大困难。

2.2 现有220kV变电站蓄电池只对蓄电池组进行部分容量试验，检测出损坏严重的蓄电池;因进行全容量试验工作繁琐因难，部分单位回避容量试验，而不能完全掌握蓄电池的实际运行状态。

2.3 就对各发供电单位已运行的各型式蓄电池统计表明，使用寿命一般为7年到10年;且这期间尚需对个别落后电池维护处理才能够保证整组蓄电池使用年限。对于仅一组蓄电池而言，整个更换期间同样要承担风险运行。

2.4 蓄电池组由106只-108只(无端电池)或118只一12O只(有端电池)单体电池串联组成，若其中一只电池容量下降后，则表现为内阻增大、严重者相当于开路.也就是说：一只电池损坏，祸及整组电池不能发挥作用。目前检测的最佳方法是将浮充机停运，直流负荷由蓄电池组供电;对于仅有一组蓄电他的直流系统，若存在有开路情

况.则造成全站失去直流。

2.5 整流设备的好坏也影响蓄电池的寿命。新近入网交流整流设备，虽然具有充电、均衡充电、浮充电自动转换功能，但功能还不完善。如浮充电缺少温度补偿，温度低时充电容量不足、温度高时容易过充电，造成电池漏液鼓肚现象，缺乏单体电池端电压测量，当有2—3只电池充容量不足不能发现时就影响整组电池寿命。

2.6 近2—3年间投运的变电站蓄电池大多采用全密封阀控式铅酸电池，因不能象原固定防酸式铅酸蓄电池正常远行中能够通过测单体电池电压、量其比重、观其外观而综合分析判断电池运行状态。其日常仅能靠测量单体电池进行监视，运行状态好坏难以充分把握。 2.7 对蓄电池容量的在线监测现在仍是一大难题。对阀控式全密封蓄电池能否依据某—指标数据判断或多项指标数据综合判断运行状态尚处于探索时期。

3 220kV变电站直流系统配置两组电池的必要性及优点

3.1 正在编写制订的《阀控式铅酸蓄电池运行、维护导则》国家标准，明确要求蓄电池必须进行容量试验。

3.2 220kv变电站内通信用直流系统按有关规定均配置二组48V蓄电池。而220kV变电站控制、保护、信号、安全自动装置等负荷同样需要高可靠的直流系统。

3. 3 由于单组蓄电池不能很好的满足22kV变电站运行可靠性要求，且运行维护困难,故此 220kV变电站直流系统配置两组蓄电池是必要的。

3. 4 220kV变电站直流系统配置两组蓄电池，完全满足运行要求，并符合部局有关继电保护反措对直流供电的要求，采用该系统对增加控制保护设备运行的可靠性有较重要的意义。

3.5 220kV变电站配置两组全容量蓄电池组或两组半容量蓄电池组后，从简化母线结构、减少设备造价、节约能源、避免降压装置故障开路造成母线失压，扩大为电网稳定事故和更大设备事故出发，可考虑直流动力，控制母线合一，去掉端电池及调压装置，使直流系统进一步简化、可靠。

4 220kV变电站直流系统配置两组蓄电池方案

4.1 为了保证两组蓄电池能够独立工作，相互间不影响，保持自身特性，采取不完全并联运行方式，即两组蓄电池充、放电独立，相互间不互充放。

4.2 根据变电站的建设规模、负荷地位和负荷水平，可选择采用下列不同的配置方案：

4.2.1 采用两组全容量蓄电池组、三台充电机、直流负荷母线分段接线。此方案是完备的方案，在各种运行方式下，能够保证提供可靠直流电源。

4.2.2 采用两组全容量蓄电池组、二台充电机、直流负荷母线分段接线。

4.2.3 为进一步降低工程费用，可采用两组半容量蓄电池不完全并联运行，配置二台充电机，直流母线分段。

5 结束语：

直流系统是变电站二次设备的生命线，直流系统故障就有可能影响到电网稳定和设备安全。根据现在220kV变电站对直流电源可靠性要求进一步提高，及蓄电池运行、维护的需要，并考虑220kV变电站直流系统网络与蓄电池直流电源可靠性匹配要求，220kV变电站直流系统应配置两组蓄电池，虽在经济上多投入，但其运行可靠性却得到了大幅度提高，且运行方式灵活、维护简便。

B:维护

电力直流系统的维护现状:

现在的变电站一般都是无人值守的,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,可在调度端实现对直流系统的“三遥”. 运行人员或专职直流维护人员定期对直流设备进行一般性的清扫、日常检查等工作.对充电设备只进行巡检,对蓄电池组进行日常维护和放电核对容量.。

.220KV设两组蓄电池,110KV一般装设一组蓄电池,在有条件时220KV最好装设两组蓄电池,因为220KV的继电保护装置是双重化的,从电流互感器二次侧到断路器跳闸线圈都是双重化,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.。

在正常运行情况下,变电站的二次设备只需由充电模块来供电就行了.现有的变电站,断路器一般有电磁合闸方式和储能合闸方式两种.在电磁式断路器进行合闸操作时,要求直流电源能提供瞬时的合闸电流(20~200ms内提供数百安培的大电流),显然仅由充电模块来供电是

远远不够的,这时蓄电池组就发挥了重要的作用,它能无间断地提供大电流,保证断路器的正常合闸,这也是直流系统为什么要有合闸母线的原因了.在储能合闸方式下,合闸电流远小于充电模块的额定输出电流,不用蓄电池来合闸.现在新建的变电站一般都是这种储能式的断路器,这时直流系统也就可以不要合闸母线。

当电网发生事故时,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,蓄电池的重要性就可想而之了,其维护一直是最为重要的问题.。

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.所以还是需要运行人员或专职直流维护人员对蓄电池进行定期巡视。

由于电池品牌、型号及电池状况的不同,应根据实际情况通过监控模块重新调整电池充电参数,以保证电池处于良好工作状态.蓄电池寿命一般为8~ 10年左右,影响蓄电池寿命的主要因素有:

1、过放电;

2、充电压设置不合理,充电电流过大或过小;

3、充电设备的性能超标;

4、温度。

所以,我们不但要定期对蓄电池组做放电实验,还要定期测试充电

设备的稳压精度、稳流精度及纹波系数、充电机效率等性能参数。

3.直流系统接地故障探讨

直流电源作为电力系统的重要组成部分，为一些重要常规负荷、继电保护及自动装置、远动通讯装置提供不间断供电电源，并提供事故照明电源。直流系统发生一点接地，不会产生短路电流，则可继续运行。但是必须及时查找接地点并尽快消除接地故障，否则当发生另一点接地时，就有可能引起信号装置、继电保护及自动装置、断路器的误动作或拒绝动作，有可能造成直流电源短路，引起熔断器熔断，或快分电源开关断开，使设备失去操作电源，引发电力系统严重故障乃至事故。因此，不允许直流系统在一点接地情况下长时间运行，必须加强在线监测，迅速查找并排除接地故障，杜绝因直流系统接地而引起的电力系统故障

1、直流系统接地查找一般原则

(1)、“直流接地”信号发出后，可通过直流屏监控器和绝缘检查装置找出接地支路号及接地状态，支路号的排列大都是按直流馈线屏馈线开关从上至下或从左到右的顺序，绝缘检查装置还可以显示接地电阻(接地电阻小于15-20千欧时报警)，判断接地程度，可通过绝缘检查开关判断正对地、负对地电压，判断接地程度。有时绝缘检查装置判断不出支路只报“直流母线接地”，此时有可能直流母线接地，也可能是支路接地。

(2)、直流接地信号发出后，必须停止二次回路上的工作，值班员应

详细询问情况，及时纠正修试人员的不规范行为。

(3)、利用万用表测量正对地、负对地电压，核对绝缘检查装置的准确性。万用表必须是高内阻的，2000欧/伏，否则会造成另一点接地。 (4)、试拉变电站事故照明回路。 (5)、试拉检修间直流电源回路。 (6)、试拉380伏配电直流电源回路。 (7)、试拉通讯远动电源回路。 (8)、解列蓄电池。 (9)、解列充电机。

(10)、1段母线负荷倒至2段母线，判断1段母线是否接地。 (11)、使用接地查找仪对控制、保护、信号回路逐一查找。 2.造成变电站直流系统接地的几种原因：

(1)雷雨季节，室外端子箱或机构箱内潮湿积水导致直流二次回路中的正电源或负电源对地绝缘电阻下降，严重者可能到零，从而形成接地。

(2)部分型号手车开关的可动部分与固定部分的连接插头或插座缺少可靠的绝缘隔离措施，手车来回移动导致其中导线破损，从而使直流回路与开关金属部分相接触，从而导致接地。

(3)部分直流系统已运行多年，二次设备绝缘老化、破损，极易出现接地现象。

(4)因施工工艺不严格，造成直流回路出现裸线、线头接触柜体等，引起接地。

3.查找接地故障的基本原则和方法：

(1)一般处理原则：根据现场运行方式、操作情况、气候影响来判断可能接地的地点，按照先室外后室内，先合闸后控制，由总电源到分路电源，逐步缩小范围的原则，采取拉路寻找、处理的方法。应注意：切断各专用直流回路的时间不要过长(一般不超过3秒钟)，不论回路接地与否均应合上。

(2)具体处理方法：首先，了解现场直流电源系统构成情况，通过直流系统绝缘监测装置或接地试验按钮初步判断是直流正极接地还是负极接地(以下假设绝缘监测可靠，并假设正接地)。然后，瞬时切除所有合闸电源开关，如接地信号消失，说明接地点在合闸回路，应对站内合闸回路用同样方法拉合负荷开关或解除正电源端，进行分路检查、判断;如监测装置仍报接地，则说明接地点在控制、信号等回路，则应进一步用同样方法检查直流屏、蓄电池柜及站内各保护屏、控制屏、信号屏及其控制回路。查明接地点属于哪一输出电源回路后，应迅速拉合接地回路的直流负荷开关或拔插回路内的正电源保险，并根据绝缘监测装置报警情况判断接地点在开关(保险)之前或之后。判断清楚后，根据查出的范围，迅速解除范围内相关设备的正极端子，观察报警信号，判断接地点是否在这一部分设备内。然后继续按照以上原则和方法，逐步缩小查找范围，直至找出接地点。 4.总结：

造成变电站直流系统接地的因素较多，为了较好的解决这一问题，在日常运行维护中还应视具体情况采取不同措施：

(1)严格二次设备施工工艺，发挥主观能动性，减少接地故障的发生概率。如对室外端子箱、机构箱等加强密封，加装防潮除湿设备或材料;对手车开关的活动部位采取措施提高其绝缘性能，如用绝缘材料包裹其线头部分等，避免因其随手车活动引起接地;对绝缘老化，已不能满足对地绝缘电阻要求的控制电缆及有关二次设备及时更换。 (2)加强断路器、隔离开关、手车等一次设备的运行维护管理。严格断路器、隔离开关等具有机械传动部分设备的操作规程，避免因操作不合理造成接地故障。

(3)查找处理接地故障时严格遵守相关电气设备检修运行规程要求，并结合现场实际条件进行。禁止单人工作，禁止直流电源长时间停止运行(尤其在天气条件不允许的情况下)，拆除、恢复各端子、各开关的时间应尽可能短。

4.怎样提高变电站直流系统供电可靠性

1 概述 ：

供电公司220KV及以下变电所的直流供电系统为环状系统，若一个元件故障可能会引起整个系统的瘫痪，达不到电力系统的安全稳定的要求。而近两年来，随着电力系统的飞速发展，保护设备的增多，对直流系统可靠性和稳定性的要求越来越高，直流系统故障将严重影响到系统的安全稳定运行。针对这一问题我们进行了大量的调查与分析，并发现220KV及以下变电所的直流供

电系统存在：直流系统接线方式不合理;保护直流回路用交流断路器;蓄电池和充电装置数量都不符合要求。 2 直流系统供电现状：

直流系统事故后果严重，严重的可造成变电所直流系统全部停电，造成一次设备处在没有保护和监视的不可控状态，不能反应一次设备的故障，极易造成一次设备事故范围的扩大，造成区域电网的大面积停电事故;经过调查发现，该局的变电所普遍采用环状供电方式。 环状供电方式示意图

环状供电方式是指将两个独立的直流供电系统在其下一级直流支路中连接，当分支直流元件故障时，非故障母线将断开供电回路，这样扩大了直流故障范围。严重时会使整个变电所处于无直流状态下，对系统正常运行造成重大的安全威胁。同时我们对保护直流回路用的断路器情况进行了统计(见表1)。

表1 各电压等级变电所保护用直流断路器配置情况调查表

交流断路器作为直流电路的保护元件具有局限性。由于交流电流的电弧容易熄灭，故其断路器的动静触点之间的开距小，不能达到拉弧作用，而直流瞬动电流是交流瞬动电流的1.4～2倍，因此在直流回路中断路器不能可靠断开，并且致使交流断路器损坏，从而造成直流系统事故进一步扩大;通过上表我们看到直流系统中采用交流断路器的二次设备占总设备数的2/3。

我们对2000年以来出现的直流供电系统的缺陷进行了分析，发现主要存在以下三个方面的问题：

1、直流供电支路故障造成变电所直流供电系统全部停电。

2、直流回路开关损坏严重。

3、蓄电池和充电装置数量都不符合要求。 3.完善直流系统供电方式：

3.1采取辐射状供电方式，增加蓄电池和充电装置数据

3.1.1 220KV及以上变电所应满足两组蓄电池，且两套直流电源系统完全独立，并设两段独立的保护电源小母线。 3.1.2 各级直流母线分段开关正常运行时应断开。

3.1.3 控制直流母线分为两段，且控制直流母联开关正常运行时应断 15

开。

3.1.4 220KV设备双套保护装置的保护电源应取自不同的独立直流电源系统，接在不同的保护电源小母线。

3.1.5如果断路器只有一组跳闸线圈，失灵保护装置电源和具有远跳功能装置的电源应与相对应的断路器操作电源取自不同的直流电源系统。

3.2采用专用的直流断路器

根据保险配置情况选购GM型(两段保护)、GMB型(三段保护)系列直流断路器，并进行直流断路器的安秒特性及动作电流的检验，并绘制出三段式保护直流断路器保护特性曲线：

Int-过载长延时断路器起始动作值

Icu-断路器极限短路分断能力 Iop2-断路器延时动作电流 lopl-短路瞬时断路器动作电流

通过试验发现G系列直流断路器作为替代直流回路中的交流断路器，具有良好的三段保护功能。

过载长延时保护：能在故障电流较小时，根据电流的大小进行反延时

动作，能防止线路电缆发热进而造成绝缘破坏和起火。

短路短延保护：能够防止越级动作带来的事故扩大，保证故障电流仅仅由距离故障点最近的断路器来切除，还可作为下一级保护的后备保护

短路瞬时保护：能够在故障电流较大时瞬时切除故障回路，避免对设备及线路的动稳定性带来较大的危害。 结束语：

为防止和杜绝变电所直流系统事故，确保电网的安全稳定运行，我们对变电所的直流系统的不足做了进一步完善，消除了造成直流系统故障的安全隐患，进一步减小了变电所发生直流系统事故的可能性，在保证直流系统安全稳定运行的同时也保证了继电保护及自动装置的可靠运行。

5.如何有效利用其资源

变电所直流系统为继电保护以及开关机构提供保护、信号、动力能源;变电所UPS为远动、通讯、微机监控装置提供不间断的电源。

多年来，根据各变电所直流设备运行现状，发现从设计、规划、审批、运行、维护等环节存在管理弊端，不同程度地造成设备重复投资、资源浪费等现象。

近年来，随着两网改造，设备更新升级，变电所的继电保护及其自动化使得当地监控、信息数据采集、计量等专业相互渗透。对于变电所直流系统，如在变电所直流系统电源保证安全可靠性的前提下，即直流系统蓄电池容量和绝缘水平满足运行参数要求，变电所UPS实现集中配置(废除UPS自带蓄电池配置)是可行的。

1 变电所交、直流电源运行

(1)所用电380/220V低压系统：

变电所所用电380/220V系统电源的质量、可靠性较差。主要表现为：

①交流失电(全所失电、互投时间间隔长、暂态停电);

②欠压、过压(一般变电所自备电源较高，末端所电压不易调节，闪变);

③电压短时波动(如电气化铁路干扰，谐波畸变，电压聚降、瞬变);

④电压三相不平衡(所内负载不平衡，中性线断);

⑤二次设备共模、差模超标(接地和泄露电流)等故障。

对于变电所的综合自动化装置、计算机监控、远动装置、信息数据采

集、微机保护、脉冲式电能表等采用静态电路，设备对电压质量及供电连续性要求较高。一旦计算机失电造成死机、远动信息数据采集失电造成丢失数据、电源产生的问题等导致设备误操作将造成更大的损失。

鉴于以上原因，许多变电所配置了UPS电源，但多见于分散配置，各成一体。

(2)变电所UPS不间断电源：

变电所UPS不间断电源，供给远动自动化、信息数据采集、微机监控、电力通讯等电源。在许多变电所内，由于UPS维护不善造成蓄电池容量不足，交流断电后，由于电压过低而自动关机，使得设备电源中断，不能正常工作。

(3)变电所直流系统：

变电所直流系统作为操作电源，供给断路器分合闸及二次回路的仪器仪表、继电保护、控制、事故照明及自动装置电源。

近年来，接受以往事故教训，专业人员在研讨继电保护反措和直流系统反措中，均提出了双重化配置要求，对220kV变电所的直流系统进行了3+2配置(三台充电机、两组蓄电池)单母分段互联式接线改造。对继电保护实现独立保护、独立电源，主保护的线路、变压器、母线双重化保护专用供电，实现保护装置跳闸线圈双重化，控制、保护电源分开。由两套独立(可相互备用)直流系统供电。

2改造目标 ：

通过对变电所直流系统实施技术改造，要求变电所直流系统的管

理水平、运行维护和设备健康水平均达到100%。同时，还要使变电所直流系统资源得以充分有效利用。

(1)目标制定：

①加强变电所直流系统运行维护管理。

②对直流系统为UPS提供电源可行性、安全性进行评估、计算，并付诸实施。应用后充分体现了UPS使用直流系统供电的优点。

③规范运行管理，有效利用直流系统。对于改造后的变电所，由生产技术部门协调归口管理。

(2)可行性分析：

①体制管理：变电所直流系统就是为变电所继电保护及其自动装置服务的。但从变电所进行自动化实现四遥，改造变电所直流系统与UPS电源从设计、规划、审批及体制管理上就分开了。直流设备由检修专业班维护变电所直流系统，远动通讯专业班则维护UPS不间断电源。变电所运行人员一般只对直流系统做定期维护监测，而对于UPS电源形成无人维护。

②设备投资：变电所220kV以上及重要的110kV变电所直流系统双重化3+2配置后，完全可以满足继电保护及其自动装置的参数要求。上级在此投资是原来设备的两倍，而有些变电所还在设计安装UPS不间断电源单设蓄电池组。这无疑会造成重复投资浪费。

③绝缘要求：变电所直流系统与变电所通讯电源用直流电源运行方式不同，有可能造成变电所直流系统绝缘降低，影响系统稳定。对于远动通讯电源应该区别对待，如通讯电源从变电所蓄电池抽头现象必须

杜绝，但在绝缘要求满足的前提条件下，完全可以集中配置蓄电池。

3 实施方案 ：

(1)要求各专业分工明确，不留死角：

①归口管理，直流专业不能单一只维护充电机、蓄电池组，还应考虑直流系统的完整性。如馈出回路辐射、环路完整、负荷分配、运行方式、接线方式、熔断器及空气开关级差配置、电压质量、直流系统绝缘水平等，应满足继电保护及其自动装置参数要求。

②对设计维护人员要求专业相互渗透。因为继保、远动、通讯、计量、直流专业就是电力系统及其自动化的各分支专业，所以各专业有必然的联系。

③过去有些变电所通讯电源有在直流系统蓄电池中抽头的现象，由于影响直流系统蓄电池内阻、容量，通过落实反措以及整改，已将这种方式消除。对于小容量的载波机以及通讯用计算机UPS，只要满足绝缘要求，可以使用直流系统电源。对于大容量程控交换机、光纤通讯、微波通道，考虑到其独立性以及使用蓄电池运行方式不同，通讯电源UPS设置自备电源。

(2)集中配置：

①变电所UPS使用变电所直流系统蓄电池，可以不用自配蓄电池组，这样，可以节约自备电池以及占地空间，还可以避免重复维护。

②使用直流系统逆变电源，能够防止所用电系统的暂态干扰进入负荷侧。

③一般商用UPS自备电池，放电时间是在10～15min，时间短;工业

21

用UPS装置自备电池放电在30min。采用直流系统蓄电池可以保证事故停电1h使用。

④利用直流系统容量优势，全所集中配置UPS系统，并实现双重化配置。交流电源使用所用电各段母线电源，直流电源分别使用直流系统各段电源(110kV以上无人值守变电所、较重要的枢纽变电所)。

(3)评估：

①双重化3+2配置后，蓄电池容量增加一倍，而保护自动装置通过更换节能信号灯、节能光子牌，使电磁继电器减少，相对负荷电流也减小，因而可使事故情况下蓄电池容量充足，完全能满足规程要求的全所停电情况下，1h连续供电。

②变电所逐年改造使断路器电磁机构基本退出，而更换成真空开关或弹簧、储能机构以及液压机构，其合闸动力电流减小，故对蓄电池事故放电能完全满足瞬时放电曲线要求。

③对于小容量电力载波机、通讯设备只要运行方式不影响直流系统绝缘，可以经开关电源使用直流系统。

④直流系统馈出回路增加，势必影响直流系统绝缘。其实从UPS电源原理上说，正常时UPS装置使用交流，当交流回路失电后装置自动投切直流电源，而投切回路已明确交流电源是接地回路，直流电源是绝缘回路。

⑤充电机容量：变电所充电机一般满足"均充方式电流+负荷电流+冗余度"。对于UPS负荷：a)交流不间断电源UPS是当交流失电后，

22

自动切换直流电源的;b)有些进口UPS不设整流器而直接接直流母线,故在浮充、恒压限流方式下能满足新增负荷要求。

4 结论 ：

实践证明：有效利用变电所直流系统资源，对于电力运行维护、设备投资和环境保护都具有重要意义。今后，应当根据变电所电源的独特性，对110kV及以上重要变电所、枢纽所、无人值守所以及综合自动化变电所的所用电交流380/220V、直流系统220/110V、不间断UPS电源统一考虑，集中配置，以满足继保、远动、通讯等设备的电源要求。

23

第四篇：变电站不停电对直流系统改造

关于变电站不停电对直流系统进行改造的思路

王伟 马军林

甘肃省平凉市平凉供电公司

甘肃平凉

744000

【摘要】直流系统在变电站的运行中起着举足轻重的作用，如何能够在保证变电站正常运行的情况下对直流系统进行改造就显得至关重要，结合以往的工作经验，制定出了“变电站不停电对直流系统进行改造实施方案”。

【关键词】不停电;直流系统;改造

一、引言

近年来，随着经济的迅猛发展和公司售电量指标的不断提高，变电站停电的时间也有了更加严格的限制。然而，由于运行年限太长，部分变电站的直流系统面临着设备老化严重、二次回路绝缘降低等问题，已经成为了变电站安全运行的隐患。对部分老化的直流系统进行改造势在必行。

二、直流系统的重要地位

众所周知，变电站的直流系统是独立的重要操作电源，主要用于开关的控制、继电保护及安全自动装置、信号装置、监控系统、事故照明等的电源，直流系统的可靠与否，对变电站的安全运行起着至关重要的作用，是变电站安全运行的保证。因此，适时的对老化严重的直流系统进行改造，不但可以提高设备运行的稳定性，也可以节约日常运行维护的人力、物力资源。

三、不停电对直流系统进行改造实施方案

综上所述，既要对老化的直流系统进行改造，但又不能对变电站进行停电，还要保证设备的正常稳定运行，如何才能做到三者兼得呢?为了解决这个难题，我们根据以往的工作经验摸索出了一套“变电站不停电对直流系统进行改造实施方案”，它既可以同时满足以上三个条件，实施起来也具有可行性和易操作性，具体实施如下：

1.准备阶段：

消耗性材料和工器具准备。 2.过渡方案实施阶段：

(1)利用临时直流充电机代替原有直流系统带全站直流负荷。

(2)制作临时直流供电系统，利用直流空气开关制作I、II段分段式供电系统，由临时充电机将电源送至制作的分段式供电系统。

(3)检查变电站直流控制、保护、合闸回路中的联络开关是否在合闸位置。直流馈线屏I段各馈线均应在合闸状态，II段各馈线均应在分闸状态。

(4)临时充电机将直流输出至分段供电系统，测量各段电压均正常后，停用现有直流系统交流电源并退出直流充电系统。将现有直流馈线屏II段各馈线分别拆除转接至临时电源系统;投运接入的临时直流系统II段各空气开关，断开现有直流系统I段各馈线空气开关，先断合闸后断控制，断开空气开关后检查供电正常方可断下一个馈线。拆除现有直流馈线屏直流馈线屏I段各馈线并转接至临时电源系统。

(5)将拆除的电池组放置在一旁重新连线组装起来，并与便携式充电机 并联接入组成一套完整的临时直流系统，系统接线如下图：

为了使本套临时保护装置能够更加完善，我们在该套装置的控制回路中加入了一些简单的保护措施：在其输入交流回路安装了带有辅助接点的空气开关(DK)，用以监视整套装置工作状况;输出回路加装了熔断器(FUSE)用来作为本装置与变电站直流母线之间的直接保护，并且安装了简单的音响回路，若输入回路断开且转换开关(ST)在“投入”位置时(接点1-3导通)将启动电铃(DL)告知运行人员，以便及时查找问题和解决问题。本套装置退出运行时将转换开关(ST)打到“退出”位置(接点1-3断开)、断开空气开关(DK)、取下熔断器(FUSE)即可完成。

3.直流系统屏位拆除及安装阶段：在所有电缆拆除后，将原有直流系统全部屏位拆除，并安装新的直流系统屏位。

4.直流系统蓄电池充放电试验阶段：新的直流系统屏位安装后，且蓄电池及交流电源均已接入即可进行蓄电池充放电工作。充放电采用全容量核对试验，其中充放电试验按照2个轮次计划，若2个轮次试验不满足要求则做第3次，相应工作计划时间顺延。

5.二次电缆接线阶段：在蓄电池放电试验完毕并合格后，方可进行直流系统技改工程装置屏与相关端子箱的二次电缆接线工作，接线前应停用新直流系统充电装置。为了保证接线的正确性，对每根电缆用通灯核对、编号，接线时必须严格按照图纸严禁凭记忆凭经验。接线时先将临时供电I段接线拆除并接入1#馈线屏，接好后投入运行并测量，各回路均正常依次打开临时供电II段接线，若打线过程出现停电现象应立即回复，待查找回路正常后方可回复工作。打开的临时II段接线接入到直流2#馈线屏，此时投入直流系统充电装置。

6.直流系统技改工程装置调试、验收阶段：由于是新投运装置，装置调试工作应全面准确;二次回路因为是重新接入，所以应进行回路的完整性检验。试验结束后工作负责人会同工作班成员检查试验记录，应：试验项目齐全;试验数据及结论正确。验收中做到及时发现问题，及时处理问题，确保改造工程质量。

7.安全注意事项：

(1)为保证在所用失电的情况下，不发生全站直流失压，配备一台三相发电机。在所用失电后用发电机待临时充电机，以保证全站直流系统能正常运行。

(2)拆接线过程中线芯是带电的，应将拆除的线芯用绝缘胶布包好。 (3)运行人员应加强对全站开关储能情况的检查，以防出现特殊情况影响设备的正常运行。 四.结束语

在变电站不停电的情况下对直流系统进行改造，提高了变电站电气运行的安全性，也提高了供电可靠性，满足了电力客户的需求，保障经济社会发展，对于电力企业发展意义重大。 参考文献

[1]刘峻，张琴等，甘肃省电力公司直流电源系统管理规范，甘肃

[2]王典伟，顾霓鸿，卓乐友，陈巩等，电力系统用蓄电池直流电源装置运行与维护技术规程

第五篇：变电站直流系统接地故障查找及处理

摘要：直流系统在变电站内是很重要的也是相对独立的一个电源系统，主要作用是为变电站的控制、信号、自动装置以及开关的分合闸操作等提供可靠的直流电源。接地直流系统干扰的任务是变电站的安稳。本文主要对于变电站直流接地故障进行了简要的分析，提出了其中存在的问题并且提出了相应的解决措施，希望能够给相关部门带来一定的帮助，促进变电站更好的发展。

关键词：变电站;直流系统;故障处理

中图分类号：TM862文献标识码：A文章编号：1674-7712 (2014) 08-0000-01

对于人们的日常生活来说，变电站是十分重要的存在，他影响着人们的正常生活。在我们生活中的电源的供应就是经过变电站运输而来的，由此可知变电站对于我们生活的重要性，一个没有电源的城市将会是什么样的城市，我想没有人是愿意过着那样的生活的。因此，变电站对于现代人来说是一个必不可少的设备，只有拥有了变电站，才可以使得直流电源进行正常的供应从而保障人们的生活。

一、变电站直流系统中存在的问题

(一)直流系统设备故障

变电站中存在着绝缘老化、破损的现象是运行多年的直流系统中常见的问题，这种情况下很容易出现接地的现象，从而引起直流系统设备发生故障。

(二)气候因素

这种意外情况的发生是由于气候原因产生的。当当地的气候为雷雨季节或者空气过于潮湿的时候，就会使得变电站内部充满了水汽，从而导致设备上存在着积水，这对于电力设备的影响是极大的，这种现象就可能造成接地，从而使得变电站无法正常的进行工作。

(三)工作人员的操作失误

工人在施工时工艺不严格，造成裸线、线头接地等，引起接地。

(四)零件掉落

小金属物件掉落在直流系统裸露的原件上造成的接地故障。

由于多种多样的原因导致的接地故障的类型也不尽相同：按接地的极性可以分为正、负接地。而在所有的接地事故中，两点接地的危害最为严重，造成的经济损失和人身伤害也最为严重。不同原因造成的事故产生的结果也不相同，比如正接地可能会导致断路器跳闸，而负接地可能导致断路器拒绝跳闸。在直流系统的过程中，如果只有一个变电站的系统发生了故障，那么所造成的影响还是可以控制的，一旦两个或者多个变电站在同一时间发生了接地故障，那么所带来的影响也是极大的，会严重的影响人们的正常生活。

二、变电站直流系统接地故障的解决方法

根据发生故障时设备的运行方式和相关设备的操作情况以及要考虑当天的天气因素来判断可能发生接地事故的地点，而在查找时我给出以下三点建议来提高检查的效率：

(1)先从信号和照明部分开始，然后是操作部分。

(2)先在室外排查然后排查室内，先用电负荷后电源。

(3)有需要切断直流回路的，切断时间不得超过3s。

接地故障定位是整个工作过程中最重要，也是最基础的操作，对于整个操作有着十分重要的影响。接地故障定位指的就是通过对于发生接地故障的地区进行定位从而排除变电站直流系统的接地故障。接地排查过程中故障点时要注意故障点往往不只一个，而有可能是多个，甚至是一片，只是通过一个属点去接地的情况是非常少见的!不同原因造成的事故产生的结果也不相同，比如正接地可能会导致断路器跳闸，而负接地可能导致断路器拒绝跳闸。在直流系统的过程中，如果只有一个变电站的系统发生了故障，那么所造成的影响还是可以控制的，一旦两个或者多个变电站在同一时间发生了接地故障，那么所带来的影响也是极大的，会严重的影响人们的正常生活。接地故障报警的原因有很多比如由于潮湿，尘土粘结，电缆破损或绝缘降低，等等。发生的接地故障并不稳定，经常会不断发生变化。所以在现场查找直流接地是非常复杂的问题。为了简便排查故障点的步骤，我们经常会使用拉回路法、直流接地选线装置监测法和直流接地故障定位装置定位法。三者各具特色，为了使大家有一个全面的了解下面我们就具体分析。

(1)拉回路法

其原理路就是断掉该回路的直流电源(时间不能超过3s)。拉断回路的顺序依次是信号回路、照明回路，再操作回路等等。但由于设备复杂程度越来越大使用拉回路法来确定接地故障点，不但大大增加了查找的难度，而且导致了回路接线的不确定性，所以目前拉回路法基本已经不再用了。

(2)使用直流接地选线装置监测法

这种方法存在着一定的缺点，比如说无法对于出现故障的地点进行准确的定位工作并且在安装的过程中也不是很方便。

(3)使用便携式直流接地故障定位装置故障定位法

这种装置能够精确定位故障发生的点，操作简单易于工作人员上手。

在查找过程中有以下几点注意事项：

(1)发生单点接地故障时，禁止在二次回路上展开工作。

(2)为了避免发生误判断，值班人员在对接地故障是否消失进行观察时，要通过信号、光字牌及绝缘监察表计指示情况等多个方面进行综合判断，保证判断的可靠性。

(3)避开用电负荷高峰期进行检查工作。

(4)防止短路或另一点接地，引起的跳闸。

(5)严格按照准确的设备接线图纸进行操作。

三、结束语

在日常生产生活中，想避免直流系统接地故障的发生是不可能的，我们能做的只能是尽最大的努力去减少接地事故的发生，当故障发生时，我们可以利用最新的技术手段尽快的消除故障影响，保障系统的稳定运行。当然值班人员对直流系统的巡检维护的意识也是很重要的，为了防患于未然，我们要定期对直流系统进行绝缘测量。

参考文献：

[1]颜丽渊.变电站直流系统接地故障查找与处理方法研究[A].云南电网公司､云南省电机工程学会.2011年云南电力技术论坛论文集(入选部分)[C].云南电网公司､云南省电机工程学会,2011:3.

[2]耿星.变电站直流系统接地故障查找与处理方法思考[J].广东科技,2013(14):79-80.

[3]梁永欣,田志瑞,范艳芳.变电站直流系统接地故障查找方法评述[J].科学之友,2011(24):21-22.