提高變電站直流系統(tǒng)可靠性措施

陶志良

摘 要：邯鋼邯寶能源中心鐵前變電站現(xiàn)有兩組閥控式鉛酸蓄電池、兩套智能整流系統(tǒng)、兩套UPS電源裝置，直流系統(tǒng)采用分段供電，環(huán)路開路運(yùn)行。負(fù)責(zé)為鐵前站10kV、110kV、主變設(shè)備的控制、信號、自動裝置、繼電保護(hù)、事故照明及后臺監(jiān)控機(jī)提供可靠的電源。該直流系統(tǒng)目前已運(yùn)行12年，在2017年期間鐵前站直流模塊有9塊出現(xiàn)故障，即一年內(nèi)故障率達(dá)到50%，UPS電源出現(xiàn)4次故障，還有蓄電池故障16塊，直流回路接地故障4次等有關(guān)直流系統(tǒng)的問題，嚴(yán)重影響直流系統(tǒng)的安全供電。

關(guān)鍵詞：蓄電池 直流模塊 UPS電源 直流系統(tǒng) 安全供電

中圖分類號：TM63 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 文章編號：1674-098X（2019）03（b）-0045-02

1 鐵前變電站直流系統(tǒng)簡介及存在問題

邯寶能源中心鐵前變電站直流系統(tǒng)有2組蓄電池，采用閥控密封式鉛酸蓄電池，每組104塊，浮充電壓控制在2.23～2.28V，均衡充電電壓在2.30～2.38V；2組直流模塊，每組9塊，共計(jì)18塊；2套UPS電源裝置，采用的是分開供電；直流系統(tǒng)采用分段供電，環(huán)路開路運(yùn)行，但各段母線負(fù)荷分配不均衡。負(fù)責(zé)為鐵前站10kV、110kV設(shè)備的控制、信號、自動裝置、繼電保護(hù)、事故照明及后臺監(jiān)控機(jī)提供可靠的電源，對變電站的安全運(yùn)行起著重要的作用，是變電站安全運(yùn)行的保證[1]。目前存在直流模塊經(jīng)常故障、UPS電源不穩(wěn)定、直流回路供電不穩(wěn)定等問題。在2017年期間鐵前站直流模塊有9塊出現(xiàn)故障，即1年內(nèi)故障率達(dá)到50%，UPS電源出現(xiàn)4次故障，還有蓄電池故障16塊，直流回路接地故障2次等有關(guān)直流系統(tǒng)的問題，嚴(yán)重影響直流系統(tǒng)的安全供電。

2 問題原因分析

針對上述情況我們組織技術(shù)人員進(jìn)行現(xiàn)場調(diào)查及技術(shù)分析，得出造成以上問題的原因主要有[2]：（1）鐵前站內(nèi)直流系統(tǒng)存在直流模塊運(yùn)行環(huán)境不穩(wěn)定，產(chǎn)品本身質(zhì)量存在問題；（2）UPS電源運(yùn)行方式不合理；（3）蓄電池日常維護(hù)不到位；（4）直流回路存在絕緣老化現(xiàn)象；（5）電力系統(tǒng)電壓質(zhì)量調(diào)節(jié)不夠完善等問題，導(dǎo)致直流母線電壓長期過高；（6）絕緣監(jiān)測裝置故障、不能及時反映絕緣降低的問題；從而引起直流系統(tǒng)供電不可靠，造成直流系統(tǒng)故障。

3 解決措施

針對以上原因，我們查閱專業(yè)資料并結(jié)合現(xiàn)場設(shè)備實(shí)際情況及運(yùn)行狀況，制定了相應(yīng)的對策及實(shí)施方案[3，4]。

3.1 提高變電站值班人員素質(zhì)

對變電站運(yùn)行值班人員進(jìn)行直流系統(tǒng)知識培訓(xùn)，熟悉鐵前站直流系統(tǒng)運(yùn)行情況，保證每個值班員對直流系統(tǒng)的作用、各個環(huán)節(jié)設(shè)備的作用、經(jīng)常出現(xiàn)的故障及處理方法、設(shè)備維護(hù)方法熟記于心，加強(qiáng)值班人員對直流系統(tǒng)的重視，巡講中能及時發(fā)現(xiàn)隱患并合理解決。

3.2 保證系統(tǒng)電壓穩(wěn)定

直流母線的電壓應(yīng)保持在85%～110%范圍之間，電壓過高，將使信號裝置的燈泡壽命降低，保護(hù)裝置的繼電器過熱，電壓過低，保護(hù)、斷路器等機(jī)構(gòu)不能正常動作。所以要求變電站值班人員實(shí)時監(jiān)控，及時調(diào)節(jié)變壓器檔位，合理減少線路損耗，合理進(jìn)行無功補(bǔ)償，及時調(diào)整運(yùn)行方式等改善電壓偏差。將沖擊性負(fù)荷與穩(wěn)定負(fù)荷分開，嚴(yán)格控制大負(fù)荷起停時間，減少事故的發(fā)生等改善電壓波動。保證低壓交流系統(tǒng)電壓穩(wěn)定在合理范圍內(nèi)，從而為直流系統(tǒng)提供穩(wěn)定的運(yùn)行環(huán)境。

3.3 正確維護(hù)蓄電池

（1）保持環(huán)境溫度在15℃～25℃，溫度越高，腐蝕速度越快，使電池壽命縮短，溫度太低，不利于電池充放電。（2）定期對蓄電池電壓進(jìn)行測量，保證電壓穩(wěn)定，單只低于1.9V時及時更換新電池，以防擴(kuò)大設(shè)備故障范圍。（3）定期對蓄電池組進(jìn)行大放大充，保證性能可靠，運(yùn)行在最優(yōu)狀態(tài)。（4）本電池組為自動浮充和均充。但要保持充電電壓正常，浮充電壓過高或過低，會縮短使用壽命。均充電壓保持在2.30～2.35V/單格。（5）定期對蓄電池組進(jìn)行清掃，檢查是否漏液、鼓肚，發(fā)現(xiàn)問題及時處理。

3.4 優(yōu)化UPS電源供電及運(yùn)行方式

（1）鐵前變電站原先兩組采用的是分開供電，各帶一部分后臺負(fù)荷，而且互不備用，沒有聯(lián)絡(luò)開關(guān)。經(jīng)過研究決定改為互為備用的運(yùn)行方式，改變接線方式使2臺電源并聯(lián)，都能帶全部負(fù)荷，運(yùn)行時一臺備用，一臺正常運(yùn)行，當(dāng)運(yùn)行出現(xiàn)故障時自動切換到備用臺，提高供電可靠性；（2）在UPS負(fù)荷側(cè)與其交流電源間加設(shè)抗干擾的隔離措施，防止用電系統(tǒng)的暫態(tài)干擾進(jìn)入負(fù)荷側(cè)。

3.5 嚴(yán)格控制直流模塊故障率

改善直流模塊運(yùn)行工藝，出現(xiàn)報警時及時處理，避免損壞模塊。定期監(jiān)測模塊性能，避免過充或過放電。及時清掃模塊灰塵，提供好的運(yùn)行環(huán)境。將站內(nèi)直流負(fù)荷平均分配到各段母線上，形成環(huán)路，保持負(fù)荷平衡、直流模塊電流均衡。既可以保證模塊穩(wěn)定運(yùn)行，又能在出現(xiàn)故障時降低影響范圍。

3.6 保證直流系統(tǒng)絕緣性

更換新的絕緣監(jiān)測裝置，將直流系統(tǒng)絕緣檢查納入周期性工作中，定期檢查維護(hù)，發(fā)現(xiàn)老化及時處理。保持直流電壓在正常范圍內(nèi)，電壓過高會加速絕緣老化。出現(xiàn)接地故障時及時處理，防止事故擴(kuò)大，保證安全供電。

3.7 對前變電站蓄電池模塊進(jìn)行更換

一般7～10年進(jìn)行更換，目前運(yùn)行了12年。兩組蓄電池組采用相同的規(guī)格和型號，在先停一組蓄電池情況下，分別予以更換。更換的蓄電池必須要有出廠檢驗(yàn)報告和合格證書。更換過程中，對每只蓄電池模塊進(jìn)行詳細(xì)檢查，檢查新模塊有無漏液、鼓脹、破損情況，并要求廠家提供單只蓄電池的電壓。更換過程中，明確注意了蓄電池的極性，防止接反現(xiàn)象發(fā)生。并在改造完成后，對蓄電池的充、放電進(jìn)行了驗(yàn)收。

4 實(shí)施效果及經(jīng)濟(jì)效益

通過提高人員技能水平、穩(wěn)定系統(tǒng)電壓、正確維護(hù)蓄電池、改變UPS供電方式、嚴(yán)格控制直流模塊故障率、保證直流系統(tǒng)絕緣性等一系列措施實(shí)現(xiàn)了直流系統(tǒng)安全供電的目標(biāo)。2018年全年沒出現(xiàn)一起直流接地故障，直流模塊故障1塊，故障率5%，蓄電池故障2塊，大大減少了蓄電池備件費(fèi)用，相比2017年節(jié)約因直流系統(tǒng)故障而引起事故造成的損失約100萬元，圓滿完成目標(biāo)。

據(jù)實(shí)施后效果來看，2017年蓄電池漏液、損壞共計(jì)16塊，2018年蓄電池出現(xiàn)故障2塊，比上一年減少14塊，減少備件費(fèi)用14×400=5600元；直流模塊2017年故障9塊，2016年故障1塊，比去年減少8塊，減少備件及廠家維護(hù)費(fèi)用8×9000+10000=82000元；2018年沒有出現(xiàn)一次直流系統(tǒng)接地故障，減少因此產(chǎn)生的停產(chǎn)損失約100萬元。所以實(shí)施后不僅提高了直流系統(tǒng)供電可靠性，保證變電站安全供電，而且年節(jié)約費(fèi)用100萬，為公司創(chuàng)造了效益，完成預(yù)期設(shè)定目標(biāo)。

參考文獻(xiàn)

[1] 白忠敏.電力工程直流系統(tǒng)設(shè)計(jì)手冊[M].北京：中國電力出版社，1998.

[2] 于海.直流系統(tǒng)接地問研究[D].浙江大學(xué)，2011.

[3] 白忠敏.電力工程直流系統(tǒng)當(dāng)前問題及其建議[J].電源技術(shù)應(yīng)用，2007（4）：81-82.

[4] 王梅義.電網(wǎng)繼電保護(hù)應(yīng)用[M].北京：中國電力出版社，1999.