论变电站直流系统运行维护

2022-09-12

直流系统是变电站的一个重要组成部分, 直流系统建设的主要目的是为了保持电力系统运行的稳定和安全。随着科技力量的不断强大, 许多新型的技术和设备都普遍的使用在了直流系统中, 因此, 探讨直流系统运行维护, 并深入研究当中存在的问题, 对今后的系统运行有着重要的意义。

文章从变电站直流系统维护的主要问题出发, 对直流系统的运行方式确定、定值整定、蓄电池维护、设备检查等几个方面做了一些讨论。现代直流系统设备的状况基本都是使用双电双充、单母线分段的方式开始运行的, 所有电池都是使用阀控铅酸蓄电池, 充电装置大部分为智能高频开关电源充电装置, 少数为相控整流充电装置, 负荷开关均为直流空气开关。直流负荷均采用环形供电网络, 每个环的电源分别接在两段母线上。

1 运行方式的确定

直流负荷屏输出的电源一般分成:110k V线路控制保护电源、主变控制保护电源、10k V设备控制保护电源、公用信号电源、110k V设备操作电源、10k V设备操作电源、远动电源等。为了在最大范围内保证直流系统的运行可靠, 通常实现两段母线分列运行, 直流负荷断环运行。两套充电电源分别带动一部分的直流负荷, 并让两段母线的直流负荷保持平衡运行, 主要是为了禁止两套电源长时间运行。

直流系统在运行中各种方式的转换如下。

(1) 运行方式一:该种方式就是通常使用的正常运行。#1充电装置运行在I段母线, #2充电装置运行在II段母线, 母线的分段开关则安放在分闸的位置上;#1蓄电池组运行在I段母线, #2蓄电池组运行在II段母线。直流负荷就能平衡的分布在母线上。

(2) 运行方式二:该种运行方式主要是在蓄电池或母线出现故障时使用的。#2充电装置或#2蓄电池组因故障无法运行, #1充电装置和#1蓄电池组就代替其运行在I段母线, 母线分段开关在合闸位置, 直流负荷也同样分布在两端的母线上。

2 定值的确定

充电装置主要由集中控制单元、交流配电单元、充电模块、降压单元、绝缘监测单元等设备构成, 当中的充电模块主要是使用n+1的冗余模式。根据设计要求, 220V的直流母线电压的合格条件范围必须在±10%内, 因为装有硅堆降压装置, 为了实现更加精确的报警系统, 可以将高频开关电源的充电装置精度高和装有硅堆降压, 因此, 当直流母线电压超过±5%时, 系统就会自动报警。

3 系统蓄电池的维护

事实上, 生产蓄电池的厂家各不相同、其维护方法和条件也有所差异、蓄电池结构不同、个体差异、或者维护人员维护业务不精等原因, 蓄电池很容易发生提前失效的问题, 严重时会导致整个蓄电池和电池组的损坏, 会给电网的运行带来严重的威胁。

杂质也会影响蓄电池的使用, 致使端电压偏低的蓄电池电力不足, 在运行中进行了大量放电之后机会使电力更加不足, 从而导致蓄电池端电压下降, 加剧了极板硫酸盐化, 负极易产生硫酸铅的累积, 蓄电池也会因此而提前失效。

生产过程中的粗制滥造也会导致蓄电池使用问题, 在生产过程中, 由于制造过程的离散性导致各蓄电池出现不同的容量。在运行中, 蓄电池的电池内阻会不断升高, 当蓄电池重新充电时, 电压就会持续上升, 也会引发充电不足, 当再次使用时, 回充时该电池充电更加不足, 如此恶性循环, 只会让蓄电池提前结束使用功能, 让整个系统无法正常运行。

3.1 初始充放电

蓄电池中存在的化学因子, 会使电池自动放电, 电池在安装运行时, 应立刻进行充电。以电压2.35V/只充电, 充电电流要控制在10A/100Ah额定容量内。充电时间为一般是48小时。经过48小时的充电, 就可以对整个蓄电池组进行电力测试, 即以电池的额定容量的10h率电流恒流放电, 以额定电压的90%及10h时间为终止条件。如果在三次检验后, 电池的容量还是无法达到90%以上, 就可以证明该电池是不合格的, 应当更换。

3.2 浮充和均充

阀控蓄电池组在正常运行中以浮充电方式运行, 浮充电压值应控制在2.25V/单体, 电池的充电不均匀很影响电池的工作能力, 要尽量避免该类问题的发生。阀控蓄电池在一般使用的条件下是不需要充电的, 在下列情况下应进行与初始充电方式相同的均充充电。

当其中一个电池的浮充电压低于2.18V/单体;整个电池组中, 单体之间的浮充电压差值大于0.1V;当突发事件之后要对电池进行再次充电时;未进行均充满3个月。均充时电池组应退出运行, 均充时间为10h。

3.3 使用后电池容量测试和维护

为了保证电池的有效使用, 应当每个月对电池的端电压及外壳温度进行检查。并且每年进行一次放电测试, 以检查电池组的容量和活化电池极板。对运行三年以内的电池每年进行放电, 放电容量占电池总电量的40%;运行时间在三年以上的电池, 则要进行全部电量放电测试。

放电前要将电池的电充满, 均充后让电池组静止8小时才能进行放电容量测试。如果在全部放电之后, 蓄电池的电量还是无法达到80%以上的话, 说明该电池已经无法在使用, 应进行更换。如果一个电池组中有个别的电池无法使用, 可以进行个别更换, 但更换前必须活化新电池;当一组电池中有很多电池的电量都小于80%额定容量时, 则要进行全部更换。充电过程中如电池温度超过45℃, 必须停止充电或转换为浮充状态, 以免损坏电池。