[摘要]文章闡述電力直流系統(tǒng)的維護(hù)現(xiàn)狀與不足，提出改進(jìn)意見(jiàn)。

[關(guān)鍵詞]電力；直流系統(tǒng)；維護(hù)

[作者簡(jiǎn)介]張紅彬，廣東粵電集團(tuán)有限公司沙角A電廠，廣東東莞，523908

[中圖分類(lèi)號(hào)]TM721.1[文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼]A[文章編號(hào)]1007-7723(2009)05—0153—0003

一、電力直流系統(tǒng)的維護(hù)現(xiàn)狀

目前電力直流系統(tǒng)特點(diǎn)是高頻開(kāi)關(guān)模塊型充電裝置已基本取代相控型硅整流充電裝置，閥控密封免維護(hù)鉛酸蓄電池已逐步取代固定型鉛酸蓄電池。

二次技術(shù)人員一般對(duì)變電站的保護(hù)回路及控制回路等比較重視，而對(duì)為繼電保護(hù)回路提供能量的直流系統(tǒng)的重要性往往就忽視了。平時(shí)維護(hù)一般只是進(jìn)行一些簡(jiǎn)單的蓄電池電壓測(cè)試和絕緣監(jiān)視等。

發(fā)電廠直流系統(tǒng)一般有運(yùn)行人員進(jìn)行日常巡檢工作，檢修維護(hù)人員定期對(duì)直流設(shè)備進(jìn)行一般性的日常定檢檢查和簡(jiǎn)單的電池電壓測(cè)量等工作。發(fā)電廠一般隨機(jī)組大小對(duì)直流系統(tǒng)進(jìn)行核對(duì)性放電測(cè)試。變電站一般都是無(wú)人值守的，智能高頻開(kāi)關(guān)直流電源系統(tǒng)可通過(guò)監(jiān)控串口與變電站后臺(tái)的監(jiān)控實(shí)現(xiàn)通訊，可在調(diào)度端實(shí)現(xiàn)對(duì)直流系統(tǒng)的“三遙”。運(yùn)行人員或?qū)Ｂ氈绷骶S護(hù)人員只是定期對(duì)直流設(shè)備進(jìn)行一般性的清掃、日常檢查等工作。對(duì)充電設(shè)備只進(jìn)行巡檢，對(duì)蓄電池組進(jìn)行日常維護(hù)和年度放電核對(duì)容量。

目前電力系統(tǒng)中運(yùn)行的直流電源設(shè)備達(dá)到的技術(shù)指標(biāo)，都是由生產(chǎn)廠家在設(shè)備出廠試驗(yàn)時(shí)提供的數(shù)據(jù)?，F(xiàn)場(chǎng)檢修維護(hù)人員因不具備相應(yīng)的測(cè)試手段，難以確認(rèn)設(shè)備的技術(shù)指標(biāo)是否滿足要求。還有由于上下級(jí)直流斷路器保護(hù)動(dòng)作特性不匹配，在直流系統(tǒng)運(yùn)行過(guò)程中，當(dāng)下級(jí)用電設(shè)備出現(xiàn)短路故障時(shí)，經(jīng)常引起上一級(jí)直流斷路器的越級(jí)跳閘，從而引起其他饋電線路的斷電事故。

直流系統(tǒng)在選型采購(gòu)、設(shè)計(jì)安裝后，由于長(zhǎng)期以來(lái)不受重視，在運(yùn)行維護(hù)方面的問(wèn)題比較突出。首先是缺乏管理；其次就是運(yùn)行維護(hù)人員專業(yè)能力不足，對(duì)像閥控式鉛酸蓄電池這樣的設(shè)備認(rèn)為質(zhì)量可靠，就可以免維護(hù)，而忽視了定期核容試驗(yàn)，導(dǎo)致關(guān)鍵時(shí)刻蓄電池組事故放電時(shí)間過(guò)短造成事故擴(kuò)大，等等。

完整的直流系統(tǒng)維護(hù)應(yīng)該建立明確的直流系統(tǒng)維護(hù)制度，不但包括蓄電池日常定檢，定期對(duì)蓄電池組做放電實(shí)驗(yàn)，還要定期測(cè)試充電設(shè)備的穩(wěn)壓精度、穩(wěn)流精度及紋波系數(shù)、充電機(jī)效率等性能參數(shù)，還包括上下級(jí)直流斷路器匹配特性檢查。

二、蓄電池的測(cè)試維護(hù)

(一)閥控式鉛酸蓄電池

目前廣泛應(yīng)用的閥控式鉛酸蓄電池是由負(fù)極板鉛(Pb)與正極板二氧化鉛(Pb02)浸入一定濃度的硫酸(H2S04)溶液(電解液)構(gòu)成。每個(gè)單體具有2V電動(dòng)勢(shì)，蓄電池通過(guò)串聯(lián)獲得所需電壓；通過(guò)并聯(lián)獲得所需容量。其使用壽命一般為8～10年左右，從國(guó)產(chǎn)電池實(shí)際使用情況看，一般只有5～8年左右。

(二)蓄電池常見(jiàn)問(wèn)題分析

1漏液：機(jī)械損傷和制造時(shí)密封不嚴(yán)，或者電池壽命終止后繼續(xù)使用，密封材料老化，極柱腐蝕。

2蓄電池鼓漲：個(gè)別電池鼓漲導(dǎo)致電池安全閥失效。當(dāng)內(nèi)部壓力超過(guò)一定限度時(shí)蓄電池有發(fā)生破裂的危險(xiǎn)；一組電池鼓漲是由于環(huán)境溫度高、充電器故障等造成。通常是由于充電電流過(guò)大導(dǎo)致蓄電池發(fā)熱量大，進(jìn)而導(dǎo)致蓄電池溫度上升。

3蓄電池過(guò)放電：過(guò)放電即超過(guò)電池放電終止保護(hù)電壓之后的繼續(xù)放電。過(guò)放電危害是生成的PbS04在充電時(shí)不能完全恢復(fù)成活性物質(zhì)，導(dǎo)致電池容量下降。根據(jù)負(fù)載電流調(diào)整放電終止保護(hù)電壓。

4電池組個(gè)別電池電壓異常：電池電壓小于2.1V時(shí)表明內(nèi)部存在短路的可能；當(dāng)電池電壓大于2.5V時(shí)，內(nèi)部存在斷路的可能，內(nèi)部連接存在虛焊，負(fù)極板極耳、匯流排產(chǎn)生泥狀硫酸鹽化。

(三)蓄電池的維護(hù)要點(diǎn)

1做好日常監(jiān)測(cè)工作，保證蓄電池組處于正常工作環(huán)境(電壓、電流、溫度)。浮充電時(shí)單體電池電壓差最大為50mV；均充電時(shí)電流不大于0.1C；環(huán)境溫度控制在5—25℃之間，通風(fēng)散熱良好。閥控式鉛酸蓄電池的“貧液”式設(shè)計(jì)，使得電池對(duì)環(huán)境溫度非常敏感(每增加10℃，壽命減少一半)。所以，良好的運(yùn)行環(huán)境非常重要。

2每年作一次容量核對(duì)性放電，50％～100％C。

3發(fā)現(xiàn)異常電池及時(shí)處理，宜采用對(duì)單體電池進(jìn)行處理，可采用活化儀活化，進(jìn)行補(bǔ)充電；如不行再進(jìn)行更換。

4對(duì)閥控電池不宜采用整組電池充電的方式對(duì)個(gè)別電池補(bǔ)充電，以防止其他正常電池被過(guò)充。

5注意電池間的連接電阻，在1C的放電電流下，每二個(gè)單體電池極柱間的電壓降應(yīng)小于8mV。

6對(duì)充電機(jī)要求紋波系數(shù)小，并有溫度補(bǔ)償(－3～6mWC)；由于電池品牌、型號(hào)及電池狀況的不同，應(yīng)根據(jù)實(shí)際情況通過(guò)監(jiān)控模塊重新調(diào)整電池充電參數(shù)，以保證電池處于良好工作狀態(tài)。

(四)電池巡檢儀

在許多廠站都安裝有電池巡檢儀，電池巡檢儀作為在線監(jiān)測(cè)裝置，可實(shí)時(shí)發(fā)現(xiàn)落后或故障電池，并可檢測(cè)電池組的溫度是否處于正常范圍內(nèi)。但直流系統(tǒng)工作時(shí)輸出電流較小，電池容量的不足或漏液、破損很難通過(guò)電池巡檢儀發(fā)現(xiàn)，而電池內(nèi)阻和電池容量的在線測(cè)試，準(zhǔn)確度依舊不高，其測(cè)量精度和可靠程度通常只用于定性分析。

(五)重點(diǎn)經(jīng)驗(yàn)交流

一般來(lái)說(shuō)，大多數(shù)維護(hù)人員只是對(duì)單體電池進(jìn)行電壓測(cè)量、外觀滲漏檢查、電池連接條腐蝕檢查、室溫檢查；但是對(duì)單體電池外殼及極柱測(cè)溫，電池連接條緊固檢查，單體電池內(nèi)阻檢查往往忽視了。

三、充電模塊的測(cè)試維護(hù)探討

(一)技術(shù)規(guī)程方面的要求

DL／T 724-2000《電力系統(tǒng)用蓄電池直流電源裝置運(yùn)行與維護(hù)技術(shù)規(guī)程》第5.3條中，GB／T19826-2005《電力工程直流電源設(shè)備通用技術(shù)條件和安全要求》第5.2條和6.3條中，《國(guó)家電網(wǎng)十八項(xiàng)重大反事故措施》第13.2.1.1中，對(duì)充電裝置的穩(wěn)壓精度、穩(wěn)流精度、紋波系數(shù)、充電機(jī)效率、蓄電池容量等技術(shù)指標(biāo)及試驗(yàn)方法都有明確的規(guī)定及技術(shù)要求。所以，《國(guó)家電網(wǎng)十八項(xiàng)重大反事故措施》第13.2.1.2中明確要求：應(yīng)定期對(duì)充電、浮充電裝置進(jìn)行全面檢查，校驗(yàn)其穩(wěn)壓、穩(wěn)流精度和紋波系數(shù)，不符合要求的，應(yīng)及時(shí)對(duì)其進(jìn)行調(diào)整，以滿足要求。

(二)充電模塊技術(shù)參數(shù)對(duì)設(shè)備影響

1充電模塊紋波系數(shù)過(guò)高危害：變電站的直流系統(tǒng)正常供電時(shí)大都運(yùn)行于“浮充”方式下。紋波系數(shù)是指輸出中的交流電壓與直流電壓的比值，交流成分屬于高頻范疇，高頻幅值過(guò)高會(huì)影響設(shè)備的壽命，甚至造成邏輯錯(cuò)誤或?qū)е卤Ｗo(hù)拒動(dòng)。因此，要求直流裝置輸出電壓紋波系數(shù)不大于1％的技術(shù)要求。

2充電模塊穩(wěn)壓精度、穩(wěn)流精度過(guò)高危害：會(huì)造成直流輸出穩(wěn)定性差和功率不足，影響微機(jī)保護(hù)裝置的正常工作，造成蓄電池組的欠充電或過(guò)充電，降低蓄電池組的使用壽命。

3充電模塊輸出功率的不足會(huì)造成輸出電壓

下降，若電壓下降過(guò)大會(huì)導(dǎo)致比較電路基準(zhǔn)值的變化、充電電路時(shí)間變短等一系列問(wèn)題，從而影響到微機(jī)保護(hù)的邏輯配合，甚至邏輯功能判斷失誤。尤其是在事故發(fā)生時(shí)，有出口繼電器、信號(hào)繼電器、重動(dòng)繼電器等相繼動(dòng)作。所以，要求直流電源輸出有足夠的容量和穩(wěn)定性。

4充電模塊指標(biāo)下降，充電機(jī)的穩(wěn)壓精度、穩(wěn)流精度及紋波系數(shù)超標(biāo)，所造成的后果就是蓄電池提前失效或損壞，直接威脅電網(wǎng)的安全運(yùn)行。另外，目前變電站多采用綜合自動(dòng)化技術(shù)，蓄電池采用柜式安裝，與自動(dòng)化設(shè)備同裝一室，充電機(jī)性能出現(xiàn)問(wèn)題會(huì)造成蓄電池發(fā)熱、溢酸等問(wèn)題，嚴(yán)重者甚至發(fā)生爆炸。

5充電模塊穩(wěn)壓精度、穩(wěn)流精度、紋波系數(shù)等技術(shù)指標(biāo)會(huì)隨運(yùn)行時(shí)間的增長(zhǎng)而超標(biāo)。目前電力系統(tǒng)中運(yùn)行的直流電源設(shè)備達(dá)到的技術(shù)指標(biāo)，都是由生產(chǎn)廠家在設(shè)備出廠試驗(yàn)時(shí)提供的數(shù)據(jù)?，F(xiàn)場(chǎng)檢修維護(hù)人員因不具備相應(yīng)的測(cè)試手段，難以確認(rèn)設(shè)備的技術(shù)指標(biāo)是否滿足要求。

而運(yùn)行實(shí)踐證明，隨著運(yùn)行時(shí)間的推移，特別是投運(yùn)1—3年后，設(shè)備的元器件老化及老化積累引起元器件特性的變化和元器件的損壞，造成技術(shù)指標(biāo)會(huì)發(fā)生偏移。

有些變電站機(jī)房里沒(méi)有裝空調(diào)，溫度與濕度對(duì)充電模塊的指標(biāo)也有影響。電子元器件在不同的溫度與濕度下表現(xiàn)為不同的特性，在某些情況下也會(huì)造成電源指標(biāo)的漂移。

(三)充電模塊穩(wěn)壓精度、穩(wěn)流精度、紋波系數(shù)等技術(shù)指標(biāo)測(cè)試方法

1充電裝置，應(yīng)滿足穩(wěn)壓精度優(yōu)于0.5％、穩(wěn)流精度優(yōu)于1％、輸出電壓紋波系數(shù)不大于1％的技術(shù)要求。

2試驗(yàn)內(nèi)容主要是通過(guò)調(diào)壓裝置將充電機(jī)交流輸入電壓在額定電壓±10％內(nèi)變化，通過(guò)負(fù)載調(diào)整裝置，使充電機(jī)的直流輸出電壓及輸出電流在規(guī)定范圍內(nèi)變化，在調(diào)整范圍內(nèi)測(cè)量電壓、電流及紋波值，通過(guò)計(jì)算，得到充電機(jī)的穩(wěn)壓精度、穩(wěn)流精度及紋波系數(shù)、充電機(jī)效率等。還可借助充電機(jī)特性及蓄電池組測(cè)試儀進(jìn)行測(cè)試。

3充電裝置穩(wěn)壓精度、穩(wěn)流精度及紋波系數(shù)。

四、直流斷路器匹配特性檢查探討

在直流回路中，熔斷器、斷路器是直流系統(tǒng)各出線過(guò)流和短路故障主要的保護(hù)元件，可作為饋線回路供電網(wǎng)絡(luò)斷開(kāi)和隔離之用。其選型和動(dòng)作值整定是否適當(dāng)以及上下級(jí)之間是否具有保護(hù)的選擇性配合，直接關(guān)系到能否把系統(tǒng)的故障限制在最小范圍內(nèi)。這對(duì)防止系統(tǒng)破壞、事故擴(kuò)大和主設(shè)備嚴(yán)重?fù)p壞至關(guān)重要。

(一)小型直流斷路器的級(jí)差配合要求

《國(guó)家電網(wǎng)十八項(xiàng)重大反事故措施》規(guī)定各級(jí)熔斷器的定值整定，應(yīng)保證級(jí)差的合理配合。上、下級(jí)熔體之間額定電流值，應(yīng)保證2～4級(jí)級(jí)差，電源端選上限，網(wǎng)絡(luò)末端選下限。為防止事故情況下蓄電池組總?cè)蹟嗥鳠o(wú)選擇性熔斷，該熔斷器與分熔斷器之間，應(yīng)保證3—4級(jí)級(jí)差。

直流系統(tǒng)發(fā)生越級(jí)跳閘或越級(jí)熔斷事故的根本原因就是小型直流斷路器的級(jí)差配合不正常造成的。當(dāng)短路電流大時(shí)也有可能造成越級(jí)跳閘的事故。要徹底解決小型直流斷路器越級(jí)跳閘或直流熔斷器無(wú)選擇性的越級(jí)熔斷，就要測(cè)試小型直流斷路器和熔斷器安秒特性。

(二)電力直流系統(tǒng)中小型直流斷路和直流熔斷器配合的建議

1交直流斷路器不能混用：由于交直流的燃弧及熄弧過(guò)程不同，額定值相同的交直流斷路器開(kāi)斷直流電源的能力并不完全一樣，用交流斷路器代替直流斷路器或交、直流斷路器混用是保護(hù)越級(jí)誤動(dòng)的主要原因之一。

2為了保證級(jí)差配合最好選擇按同一型號(hào)、同熔體材料確定上、下級(jí)差，從而保證滿足選擇性，對(duì)不同廠家、型號(hào)的熔斷器配合，應(yīng)加大級(jí)差。

3熔斷器采用熱效應(yīng)原理，而斷路器是磁效應(yīng)與熱效應(yīng)相結(jié)合，安秒特性曲線不同，配合級(jí)差也不同。對(duì)于斷路器之間、斷路器與熔斷器之間的級(jí)差配合不應(yīng)照搬熔斷器間的配合規(guī)定。

4熔斷器與斷路器(兩段式)間及同型兩段式斷路器間的配合除應(yīng)按設(shè)計(jì)規(guī)程執(zhí)行外，還應(yīng)核定最大短路電流不應(yīng)超過(guò)上級(jí)元件額定電流的8～10倍。

5不同型號(hào)斷路器的配合應(yīng)考慮斷路器的固有動(dòng)作時(shí)間，必須保證上級(jí)斷路器固有動(dòng)作時(shí)間不小于下級(jí)固有動(dòng)作時(shí)間。推薦采用上級(jí)塑殼式斷路器、下級(jí)微型斷路器的配合。

五、結(jié)語(yǔ)

隨著我國(guó)電力工業(yè)的不斷進(jìn)步，電力系統(tǒng)向超高壓、大容量方向發(fā)展，為這些大容量電力設(shè)備提供控制、保護(hù)、信號(hào)、操作電源，直流系統(tǒng)的安全、可靠、經(jīng)濟(jì)運(yùn)行就必須提到一個(gè)新的高度。針對(duì)實(shí)際需要建立一個(gè)新的完善的直流系統(tǒng)維護(hù)方案與制度越來(lái)越必要。