直流設備調試要點及其狀態檢修的展望

王杰

摘 要：以漁子溪水電站220 V直流系統的安裝調試過程為例，簡單介紹了廠用主直流系統的基本原理和配置，以及在安裝調試過程中幾點需要注意的問題，并對狀態檢修在直流系統維護中的應用提出一些建議。

關鍵詞：直流設備；功能調試；狀態檢修；在線管理（診斷）軟件

中圖分類號：TM732 文獻標識碼：A 文章編號：2095-6835（2014）19-0005-02

廠（站）用220 V直流系統的正常運行是發電廠（變電站）安全、穩定運行的保障之一，因此，該系統的安裝、調試工作作為基礎工程，必須要精心調試、步步到位，使其準確、可靠，以保障整個發電廠（變電站）安全、穩定的運行。

1 220 V直流系統的基本結構

220 V直流系統主要由直流充電裝置、蓄電池組和直流饋電柜三部分組成。為了實時監視直流系統的工作狀態，保證系統可靠、安全的供電，并在發生事故的情況下不間斷供電，該系統具有監視直流母線及其支路的絕緣狀況，對蓄電池組的單體電壓和合母、控母電壓，對交流輸入電壓和充電機工作狀態等數據，實時傳送數據和報警信號給操作員后臺的功能。

如圖1所示，直流充電裝置是交流變直流的設備，現在廣泛采用的是多組高頻開關電源充電模塊。充電屏上安裝有降壓裝置、監視表計和微機智能監控裝置。監控裝置可以顯示蓄電池組數據、各支路和母線絕緣數據，還可以設置各種限制參數，實現報警功能，并將數據上傳至后臺。直流饋線柜上安裝有各支路負荷開關、直流絕緣裝置。充電屏輸出直流一邊給蓄電池組浮充，一邊給直流饋線柜提供電源，通過饋線柜負載開關送至各個設備。蓄電池組平時都處于滿容量浮充待命狀態。

圖1 直流系統組成框圖

2 直流系統裝置介紹

漁站直流系統采用了珠海泰坦生產的高頻開關電源充電柜，柜內采用了4個TEP-M30/220-A電源模塊，4個模塊平均分配負荷。當任意一組模塊因為故障退出時，剩余的模塊能自動均流，保證負荷的穩定性。該系統采用了微機控制裝置、絕緣檢測和電池巡檢裝置。其中，控制部分和故障檢測與報警都是由微機完成的。

根據反措要求，220 kV保護裝置要采用2組跳閘線圈，提供2組完全獨立的直流電源。此裝置采用了2面直流充電裝置、2套蓄電池組（MORO CB2-400型電池各108只）和2面直流饋線開關柜。

3 直流系統的運行方式

該站直流系統正常運行時如圖2所示，ZK1、ZK2充電模塊輸出開關均切至饋線母線側，ZK3、ZK4投入，ZK7聯絡斷開，2套電源完全獨立運行。當任意一套電池組和充電模塊需要檢修時，例如1號檢修可先斷開ZK3，合上ZK7后將ZK1切至電池側，實現1套直流系統帶2段直流母線。比如在進行蓄電池組放電試驗時，將ZK1切至饋線母線側，投入ZK5放電試驗開關即可。

圖2 運行方式圖

4 直流系統的調試

4.1 均、浮充轉換程序檢查

4.1.1 充電裝置均充轉浮充程序

用均充設定值電流強充電，當充電電壓達到設定電壓（出廠缺省設定為244 V）或充電電流逐漸減小，達到定值（出廠缺省設定為1.0 A）時，微機控制充電裝置自動轉為浮充運行。

4.1.2 充電裝置浮充轉均充程序

在正常浮充狀態下，當電池電壓低于定值（出廠缺省設定為240 V）時，微機控制充電裝置自動轉為均充電運行，充電電流為均充設定值。

4.2 微機監控裝置報警功能檢查

微機監控裝置報警功能檢查分為以下幾種情況：①交流異常，電池欠壓、過壓，母線欠壓、過壓報警。如果交流電源發生中斷或缺相、電池高于或低于定值、控制母線電壓低于或高于設定值時，監控裝置會自動發出相應的信號報警。②充電機、電池熔斷器和輸出開關報警。如果充電機、電池熔斷器和輸出開關保護發生故障時，微機控制直流屏會發出相應的充電機故障、熔斷器故障和輸出開關故障的報警信號。③絕緣監察報警。如果控制母線和合閘母線及其各支路的絕緣電阻低于25 kΩ時，微機控制直流屏會發出母線絕緣下降的信號報警；如果支路接地，還會顯示相應的接地支路號。

4.3 相關數據測量

將電池組切除，高頻開關電源單獨向負荷供電，使用三相調壓器，分別輸入342 V、380 V、418 V的交流電壓，測量開關電源輸出電壓、電流、紋波電壓，通過整定值算出穩壓精度、穩流精度和紋波系數。計算公式如下：

.（1）

.（2）

.（3）

質量標準：穩壓精度≤±0.5，穩流精度≤±1，紋波系數≤0.5%.

將高頻開關電源模塊并列運行，測量每個模塊的輸出電流，通過公式（4）計算均流不平衡度。

.（4）

均流不平衡度的有效范圍是由廠家確定的。因為在實際工作中，現場不具備相應的精度測試手段，難以確認技術指標是否滿足要求，所以，一般是以生產廠家在設備出廠試驗時提供的數據為準。

4.4 蓄電池組的充、放電試驗

蓄電池組充、放電試驗的目的是檢查蓄電池組的實際容量。以0.1×10 h的放電率電流為電池組充電，連續充電至少72 h，直至3 h內充電電流基本穩定不變（電池組充滿狀態），靜置1～2 h。電池組溫度與周圍溫度基本一致后對電池組放電，放電電流為10 h放電率電流，連續放電10 h（衡流放電）或端電壓達到終止電壓1.8 V時，記錄連續放電時間，由此算出其容量。

在充電起始、完畢時，單個電池的電壓值不能相差過大，應符合電池技術說明書。根據閥控式蓄電池試驗技術指標可知，蓄電池浮充電壓穩定范圍在90%～125%的直流標稱電壓。在放電過程中，如果遇到個別的電池提前到達終止電壓，應將其從放電回路中切除，然后再繼續放電。

在此過程中要注意的是：要認真測試上面提到的各項功能，特別是絕緣檢查，要檢查盤內母線和各支路母線接地時的報警支路號是否正確，確保可以快速切除故障。上送信號在后臺一定要檢查正確，這對實行無人值班電站是非常重要的。

5 安裝調試蓄電池組的注意事項

在安裝調試蓄電池組時，要注意以下幾點：①安裝蓄電池組時，應注意電池極性——電池的正極接母線正極，負極接母線的負極，嚴禁接反。兩段母線在進行合環試驗前，也必須要檢查其極性，嚴禁極性錯誤的情況出現。同時，饋線柜輸出開關也必須要檢查，檢查每個開關輸出的極性是否正確。②電池支架必須安裝牢靠，確保其接地良好，并要在2組蓄電池之間裝遮擋隔離。③在充、放電的過程中，必須由專人監護，防止異常情況發生。④由于電池組的電壓比較高，所以，在安裝和檢修過程中，應該使用絕緣工具，戴好絕緣手套，防止電擊。⑤嚴禁過放電。在使用蓄電池的過程中，每節電池的電壓不得降至1.8 V以下，安全放電后，應即時對電池恢復充電。直流系統安裝調試投入運行后，需要定期測試直流充電機和蓄電池組。

6 直流設備狀態檢修工作概述

隨著直流系統在線或離線監測技術的發展，以電氣設備當前的實際工作狀況為依據，利用高科技的狀態監測手段識別故障的早期征兆，并及時判斷出現故障的位置、故障的嚴重程度和發展趨勢，能夠據此確定各種電氣設備的最佳檢修時機，判斷其是否需要退出運行進行必要的維修。

6.1 直流系統在線管理軟件

將狀態檢修數據庫和分析系統相結合，形成了直流系統在線管理軟件。管理軟件的基礎是數據庫，包括設計數據、調試數據、設備狀態在線監測和診斷數據。狀態檢修不僅僅是對“限值”的比較，更多的是監測設備狀態的發展趨勢。通過建立相應的狀態分析評估模型，充分利用已有的狀態信息，經過分析，最大限度地把握設備的狀態，并依此制訂合理的檢修、維護策略。

6.2 數據的采集、存儲

狀態檢修要采集、存儲直流系統中的重要數據。通過在線監測和帶電測試，包括利用遠程對蓄電池組充、放電實現數據的采集。下列數據能夠直接反映設備的健康狀況，是需要采集和存儲的：①穩壓精度、穩流精度、紋波系數。隨著時間的推移，充電裝置的技術指標會發生偏移，如果不能及時發現和調整，就會使蓄電池提前失效或損壞。特別要注意的是，免維護的閥控密封鉛酸蓄電池無需加酸加水，其對充電有嚴格的要求，否則會出現干涸、熱失控等故障，使其過早被報廢。所以，檢測充電機的穩壓精度、穩流精度和紋波系數時，應使用充電裝置綜合測試儀對其自動測試，并及時調整不符合要求的。②蓄電池的內阻。它不是一個固定的數值，而是隨著電解液的密度、溫度和極板上活性物質的變化而變動的，反映了蓄電池的健康程度。通過內阻的變化可以判斷蓄電池的老化程度，當其內阻大到一定程度不滿足其容量要求時，就需要維護或更換。這時應使用內阻測試儀自動測試。③蓄電池的實際容量。用蓄電池組放電儀對蓄電池的可備用時間和實際容量進行核對性放電，核實容量以保證系統的可靠運行。蓄電池組放電需要根據實際工況選擇時間進行試驗，特別對于距離較遠的廠（站）蓄電池組，可通過遠程充放電試驗采集相關數據。

隨著遠程控制蓄電池衡流放電功能的實現，可以智能采集充電機的精度、紋波系數的測試和蓄電池電壓、內阻、充放電電流、溫度、放電曲線等數據。當數據進入后臺診斷庫后，就實現了智能診斷直流系統。

應用了在線管理（診斷）系統后，大大提高了直流系統的維護效率，特別是該系統能夠預知蓄電池的變化趨勢，提醒相關人員提前做準備，避免發生事故。應用該系統，可以在一定程度上減少電氣設備停電的次數，減輕勞動強度、提高工作效率，更重要的是，它能夠充分利用已有的狀態信息，通過多方位、多角度的分析，最大限度地把握設備的狀態。相關工作人員可以依此制訂合理的檢修、維護策略，使設備的健康處于“可控”狀態，防止其對電網的安全運行造成危害。

7 結束語

通過介紹直流系統調試的要點和直流系統的狀態檢修，以期將直流系統逐漸變為智能化自診斷系統，為狀態檢修提供必要的條件，為實現智能化電廠（變電站）打下堅實的基礎。

參考文獻

[1]徐海明.直流設備檢修[M].北京：中國電力出版社，2003.

[2]許婧，王晶.電力設備狀態檢修技術研究綜述[J].昆明：昆明理工大學電力工程學院，2000.

〔編輯：白潔〕

DC Equipment Commissioning and Condition-based Maintenance Outlook Points

Wang Jie

Abstract： The installation process Yuzixi Station 220 V DC system， for example， a brief introduction to the main DC system works with the basic principles and configuration， as well as problems in the installation process a few things to pay attention to， and condition-based maintenance in some suggestions DC system maintenance application.

Key words： DC equipment； functional debugging； state of repair； on-line management（diagnosis）software

在此過程中要注意的是：要認真測試上面提到的各項功能，特別是絕緣檢查，要檢查盤內母線和各支路母線接地時的報警支路號是否正確，確保可以快速切除故障。上送信號在后臺一定要檢查正確，這對實行無人值班電站是非常重要的。

5 安裝調試蓄電池組的注意事項

在安裝調試蓄電池組時，要注意以下幾點：①安裝蓄電池組時，應注意電池極性——電池的正極接母線正極，負極接母線的負極，嚴禁接反。兩段母線在進行合環試驗前，也必須要檢查其極性，嚴禁極性錯誤的情況出現。同時，饋線柜輸出開關也必須要檢查，檢查每個開關輸出的極性是否正確。②電池支架必須安裝牢靠，確保其接地良好，并要在2組蓄電池之間裝遮擋隔離。③在充、放電的過程中，必須由專人監護，防止異常情況發生。④由于電池組的電壓比較高，所以，在安裝和檢修過程中，應該使用絕緣工具，戴好絕緣手套，防止電擊。⑤嚴禁過放電。在使用蓄電池的過程中，每節電池的電壓不得降至1.8 V以下，安全放電后，應即時對電池恢復充電。直流系統安裝調試投入運行后，需要定期測試直流充電機和蓄電池組。

6 直流設備狀態檢修工作概述

隨著直流系統在線或離線監測技術的發展，以電氣設備當前的實際工作狀況為依據，利用高科技的狀態監測手段識別故障的早期征兆，并及時判斷出現故障的位置、故障的嚴重程度和發展趨勢，能夠據此確定各種電氣設備的最佳檢修時機，判斷其是否需要退出運行進行必要的維修。

6.1 直流系統在線管理軟件

將狀態檢修數據庫和分析系統相結合，形成了直流系統在線管理軟件。管理軟件的基礎是數據庫，包括設計數據、調試數據、設備狀態在線監測和診斷數據。狀態檢修不僅僅是對“限值”的比較，更多的是監測設備狀態的發展趨勢。通過建立相應的狀態分析評估模型，充分利用已有的狀態信息，經過分析，最大限度地把握設備的狀態，并依此制訂合理的檢修、維護策略。

6.2 數據的采集、存儲

狀態檢修要采集、存儲直流系統中的重要數據。通過在線監測和帶電測試，包括利用遠程對蓄電池組充、放電實現數據的采集。下列數據能夠直接反映設備的健康狀況，是需要采集和存儲的：①穩壓精度、穩流精度、紋波系數。隨著時間的推移，充電裝置的技術指標會發生偏移，如果不能及時發現和調整，就會使蓄電池提前失效或損壞。特別要注意的是，免維護的閥控密封鉛酸蓄電池無需加酸加水，其對充電有嚴格的要求，否則會出現干涸、熱失控等故障，使其過早被報廢。所以，檢測充電機的穩壓精度、穩流精度和紋波系數時，應使用充電裝置綜合測試儀對其自動測試，并及時調整不符合要求的。②蓄電池的內阻。它不是一個固定的數值，而是隨著電解液的密度、溫度和極板上活性物質的變化而變動的，反映了蓄電池的健康程度。通過內阻的變化可以判斷蓄電池的老化程度，當其內阻大到一定程度不滿足其容量要求時，就需要維護或更換。這時應使用內阻測試儀自動測試。③蓄電池的實際容量。用蓄電池組放電儀對蓄電池的可備用時間和實際容量進行核對性放電，核實容量以保證系統的可靠運行。蓄電池組放電需要根據實際工況選擇時間進行試驗，特別對于距離較遠的廠（站）蓄電池組，可通過遠程充放電試驗采集相關數據。

隨著遠程控制蓄電池衡流放電功能的實現，可以智能采集充電機的精度、紋波系數的測試和蓄電池電壓、內阻、充放電電流、溫度、放電曲線等數據。當數據進入后臺診斷庫后，就實現了智能診斷直流系統。

應用了在線管理（診斷）系統后，大大提高了直流系統的維護效率，特別是該系統能夠預知蓄電池的變化趨勢，提醒相關人員提前做準備，避免發生事故。應用該系統，可以在一定程度上減少電氣設備停電的次數，減輕勞動強度、提高工作效率，更重要的是，它能夠充分利用已有的狀態信息，通過多方位、多角度的分析，最大限度地把握設備的狀態。相關工作人員可以依此制訂合理的檢修、維護策略，使設備的健康處于“可控”狀態，防止其對電網的安全運行造成危害。

7 結束語

通過介紹直流系統調試的要點和直流系統的狀態檢修，以期將直流系統逐漸變為智能化自診斷系統，為狀態檢修提供必要的條件，為實現智能化電廠（變電站）打下堅實的基礎。

參考文獻

[1]徐海明.直流設備檢修[M].北京：中國電力出版社，2003.

[2]許婧，王晶.電力設備狀態檢修技術研究綜述[J].昆明：昆明理工大學電力工程學院，2000.

〔編輯：白潔〕

DC Equipment Commissioning and Condition-based Maintenance Outlook Points

Wang Jie

Abstract： The installation process Yuzixi Station 220 V DC system， for example， a brief introduction to the main DC system works with the basic principles and configuration， as well as problems in the installation process a few things to pay attention to， and condition-based maintenance in some suggestions DC system maintenance application.

Key words： DC equipment； functional debugging； state of repair； on-line management（diagnosis）software

在此過程中要注意的是：要認真測試上面提到的各項功能，特別是絕緣檢查，要檢查盤內母線和各支路母線接地時的報警支路號是否正確，確保可以快速切除故障。上送信號在后臺一定要檢查正確，這對實行無人值班電站是非常重要的。

5 安裝調試蓄電池組的注意事項

在安裝調試蓄電池組時，要注意以下幾點：①安裝蓄電池組時，應注意電池極性——電池的正極接母線正極，負極接母線的負極，嚴禁接反。兩段母線在進行合環試驗前，也必須要檢查其極性，嚴禁極性錯誤的情況出現。同時，饋線柜輸出開關也必須要檢查，檢查每個開關輸出的極性是否正確。②電池支架必須安裝牢靠，確保其接地良好，并要在2組蓄電池之間裝遮擋隔離。③在充、放電的過程中，必須由專人監護，防止異常情況發生。④由于電池組的電壓比較高，所以，在安裝和檢修過程中，應該使用絕緣工具，戴好絕緣手套，防止電擊。⑤嚴禁過放電。在使用蓄電池的過程中，每節電池的電壓不得降至1.8 V以下，安全放電后，應即時對電池恢復充電。直流系統安裝調試投入運行后，需要定期測試直流充電機和蓄電池組。

6 直流設備狀態檢修工作概述

隨著直流系統在線或離線監測技術的發展，以電氣設備當前的實際工作狀況為依據，利用高科技的狀態監測手段識別故障的早期征兆，并及時判斷出現故障的位置、故障的嚴重程度和發展趨勢，能夠據此確定各種電氣設備的最佳檢修時機，判斷其是否需要退出運行進行必要的維修。

6.1 直流系統在線管理軟件

將狀態檢修數據庫和分析系統相結合，形成了直流系統在線管理軟件。管理軟件的基礎是數據庫，包括設計數據、調試數據、設備狀態在線監測和診斷數據。狀態檢修不僅僅是對“限值”的比較，更多的是監測設備狀態的發展趨勢。通過建立相應的狀態分析評估模型，充分利用已有的狀態信息，經過分析，最大限度地把握設備的狀態，并依此制訂合理的檢修、維護策略。

6.2 數據的采集、存儲

狀態檢修要采集、存儲直流系統中的重要數據。通過在線監測和帶電測試，包括利用遠程對蓄電池組充、放電實現數據的采集。下列數據能夠直接反映設備的健康狀況，是需要采集和存儲的：①穩壓精度、穩流精度、紋波系數。隨著時間的推移，充電裝置的技術指標會發生偏移，如果不能及時發現和調整，就會使蓄電池提前失效或損壞。特別要注意的是，免維護的閥控密封鉛酸蓄電池無需加酸加水，其對充電有嚴格的要求，否則會出現干涸、熱失控等故障，使其過早被報廢。所以，檢測充電機的穩壓精度、穩流精度和紋波系數時，應使用充電裝置綜合測試儀對其自動測試，并及時調整不符合要求的。②蓄電池的內阻。它不是一個固定的數值，而是隨著電解液的密度、溫度和極板上活性物質的變化而變動的，反映了蓄電池的健康程度。通過內阻的變化可以判斷蓄電池的老化程度，當其內阻大到一定程度不滿足其容量要求時，就需要維護或更換。這時應使用內阻測試儀自動測試。③蓄電池的實際容量。用蓄電池組放電儀對蓄電池的可備用時間和實際容量進行核對性放電，核實容量以保證系統的可靠運行。蓄電池組放電需要根據實際工況選擇時間進行試驗，特別對于距離較遠的廠（站）蓄電池組，可通過遠程充放電試驗采集相關數據。

隨著遠程控制蓄電池衡流放電功能的實現，可以智能采集充電機的精度、紋波系數的測試和蓄電池電壓、內阻、充放電電流、溫度、放電曲線等數據。當數據進入后臺診斷庫后，就實現了智能診斷直流系統。

應用了在線管理（診斷）系統后，大大提高了直流系統的維護效率，特別是該系統能夠預知蓄電池的變化趨勢，提醒相關人員提前做準備，避免發生事故。應用該系統，可以在一定程度上減少電氣設備停電的次數，減輕勞動強度、提高工作效率，更重要的是，它能夠充分利用已有的狀態信息，通過多方位、多角度的分析，最大限度地把握設備的狀態。相關工作人員可以依此制訂合理的檢修、維護策略，使設備的健康處于“可控”狀態，防止其對電網的安全運行造成危害。

7 結束語

通過介紹直流系統調試的要點和直流系統的狀態檢修，以期將直流系統逐漸變為智能化自診斷系統，為狀態檢修提供必要的條件，為實現智能化電廠（變電站）打下堅實的基礎。

參考文獻

[1]徐海明.直流設備檢修[M].北京：中國電力出版社，2003.

[2]許婧，王晶.電力設備狀態檢修技術研究綜述[J].昆明：昆明理工大學電力工程學院，2000.

〔編輯：白潔〕

DC Equipment Commissioning and Condition-based Maintenance Outlook Points

Wang Jie

Abstract： The installation process Yuzixi Station 220 V DC system， for example， a brief introduction to the main DC system works with the basic principles and configuration， as well as problems in the installation process a few things to pay attention to， and condition-based maintenance in some suggestions DC system maintenance application.

Key words： DC equipment； functional debugging； state of repair； on-line management（diagnosis）software