提高变电站直流系统可靠性措施
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摘 要：邯钢邯宝能源中心铁前变电站现有两组阀控式铅酸蓄电池、两套智能整流系统、两套UPS电源装置，直流系统采用分段供电，环路开路运行。负责为铁前站10kV、110kV、主变设备的控制、信号、自动装置、继电保护、事故照明及后台监控机提供可靠的电源。该直流系统目前已运行12年，在2017年期间铁前站直流模块有9块出现故障，即一年内故障率达到50%，UPS电源出现4次故障，还有蓄电池故障16块，直流回路接地故障4次等有关直流系统的问题，严重影响直流系统的安全供电。
关键词：蓄电池 直流模块 UPS电源 直流系统 安全供电
中图分类号：TM63 文献标识码：A 文章编号：1674-098X（2019）03（b）-0045-02
1 铁前变电站直流系统简介及存在问题
邯宝能源中心铁前变电站直流系统有2组蓄电池，采用阀控密封式铅酸蓄电池，每组104块，浮充电压控制在2.23～2.28V，均衡充电电压在2.30～2.38V；2组直流模块，每组9块，共计18块；2套UPS电源装置，采用的是分开供电；直流系统采用分段供电，环路开路运行，但各段母线负荷分配不均衡。负责为铁前站10kV、110kV设备的控制、信号、自动装置、继电保护、事故照明及后台监控机提供可靠的电源，对变电站的安全运行起着重要的作用，是變电站安全运行的保证[1]。目前存在直流模块经常故障、UPS电源不稳定、直流回路供电不稳定等问题。在2017年期间铁前站直流模块有9块出现故障，即1年内故障率达到50%，UPS电源出现4次故障，还有蓄电池故障16块，直流回路接地故障2次等有关直流系统的问题，严重影响直流系统的安全供电。
2 问题原因分析
针对上述情况我们组织技术人员进行现场调查及技术分析，得出造成以上问题的原因主要有[2]：（1）铁前站内直流系统存在直流模块运行环境不稳定，产品本身质量存在问题；（2）UPS电源运行方式不合理；（3）蓄电池日常维护不到位；（4）直流回路存在绝缘老化现象；（5）电力系统电压质量调节不够完善等问题，导致直流母线电压长期过高；（6）绝缘监测装置故障、不能及时反映绝缘降低的问题；从而引起直流系统供电不可靠，造成直流系统故障。
3 解决措施
针对以上原因，我们查阅专业资料并结合现场设备实际情况及运行状况，制定了相应的对策及实施方案[3，4]。
3.1 提高变电站值班人员素质
对变电站运行值班人员进行直流系统知识培训，熟悉铁前站直流系统运行情况，保证每个值班员对直流系统的作用、各个环节设备的作用、经常出现的故障及处理方法、设备维护方法熟记于心，加强值班人员对直流系统的重视，巡讲中能及时发现隐患并合理解决。
3.2 保证系统电压稳定
直流母线的电压应保持在85%～110%范围之间，电压过高，将使信号装置的灯泡寿命降低，保护装置的继电器过热，电压过低，保护、断路器等机构不能正常动作。所以要求变电站值班人员实时监控，及时调节变压器档位，合理减少线路损耗，合理进行无功补偿，及时调整运行方式等改善电压偏差。将冲击性负荷与稳定负荷分开，严格控制大负荷起停时间，减少事故的发生等改善电压波动。保证低压交流系统电压稳定在合理范围内，从而为直流系统提供稳定的运行环境。
3.3 正确维护蓄电池
（1）保持环境温度在15℃～25℃，温度越高，腐蚀速度越快，使电池寿命缩短，温度太低，不利于电池充放电。（2）定期对蓄电池电压进行测量，保证电压稳定，单只低于1.9V时及时更换新电池，以防扩大设备故障范围。（3）定期对蓄电池组进行大放大充，保证性能可靠，运行在最优状态。（4）本电池组为自动浮充和均充。但要保持充电电压正常，浮充电压过高或过低，会缩短使用寿命。均充电压保持在2.30～2.35V/单格。（5）定期对蓄电池组进行清扫，检查是否漏液、鼓肚，发现问题及时处理。
3.4 优化UPS电源供电及运行方式
（1）铁前变电站原先两组采用的是分开供电，各带一部分后台负荷，而且互不备用，没有联络开关。经过研究决定改为互为备用的运行方式，改变接线方式使2台电源并联，都能带全部负荷，运行时一台备用，一台正常运行，当运行出现故障时自动切换到备用台，提高供电可靠性；（2）在UPS负荷侧与其交流电源间加设抗干扰的隔离措施，防止用电系统的暂态干扰进入负荷侧。
3.5 严格控制直流模块故障率
改善直流模块运行工艺，出现报警时及时处理，避免损坏模块。定期监测模块性能，避免过充或过放电。及时清扫模块灰尘，提供好的运行环境。将站内直流负荷平均分配到各段母线上，形成环路，保持负荷平衡、直流模块电流均衡。既可以保证模块稳定运行，又能在出现故障时降低影响范围。
3.6 保证直流系统绝缘性
更换新的绝缘监测装置，将直流系统绝缘检查纳入周期性工作中，定期检查维护，发现老化及时处理。保持直流电压在正常范围内，电压过高会加速绝缘老化。出现接地故障时及时处理，防止事故扩大，保证安全供电。
3.7 对前变电站蓄电池模块进行更换
一般7～10年进行更换，目前运行了12年。两组蓄电池组采用相同的规格和型号，在先停一组蓄电池情况下，分别予以更换。更换的蓄电池必须要有出厂检验报告和合格证书。更换过程中，对每只蓄电池模块进行详细检查，检查新模块有无漏液、鼓胀、破损情况，并要求厂家提供单只蓄电池的电压。更换过程中，明确注意了蓄电池的极性，防止接反现象发生。并在改造完成后，对蓄电池的充、放电进行了验收。
4 实施效果及经济效益
通过提高人员技能水平、稳定系统电压、正确维护蓄电池、改变UPS供电方式、严格控制直流模块故障率、保证直流系统绝缘性等一系列措施实现了直流系统安全供电的目标。2018年全年没出现一起直流接地故障，直流模块故障1块，故障率5%，蓄电池故障2块，大大减少了蓄电池备件费用，相比2017年节约因直流系统故障而引起事故造成的损失约100万元，圆满完成目标。
据实施后效果来看，2017年蓄电池漏液、损坏共计16块，2018年蓄电池出现故障2块，比上一年减少14块，减少备件费用14×400=5600元；直流模块2017年故障9块，2016年故障1块，比去年减少8块，减少备件及厂家维护费用8×9000+10000=82000元；2018年没有出现一次直流系统接地故障，减少因此产生的停产损失约100万元。所以实施后不仅提高了直流系统供电可靠性，保证变电站安全供电，而且年节约费用100万，为公司创造了效益，完成预期设定目标。
参考文献
[1] 白忠敏.电力工程直流系统设计手册[M].北京：中国电力出版社，1998.
[2] 于海.直流系统接地问研究[D].浙江大学，2011.
[3] 白忠敏.电力工程直流系统当前问题及其建议[J].电源技术应用，2007（4）：81-82.
[4] 王梅义.电网继电保护应用[M].北京：中国电力出版社，1999.
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