1、变电站直流系统的实现摘要：直流系统在变电站中是十分重要的系统。它主要是有直流电源（蓄电池组直流电源，复式整流直流电源，硅整流电容储能直流电源 ，相控直流电源，高频开关直流电源）和主输出开关，分输出开关及导线组成。 关键词：变电站 直流技术 中图分类号： TM411+.4 文献标识码： A 一、当前变电站直流电源系统存在以下不足之处： 1) 电力系统推广无人值班变电站后，调度或直流专责维护人员无法及时了解现场直流设备和蓄电池组的工作状态、运行性能，发现直流电源系统的隐患，直到出现直流故障时才去处理,此时,事故已经扩大。 2) 蓄电池组各单体电池的电压不均衡，有些电压过高、有些则过低，蓄电池组的使
2、用寿命严重缩短。 3) 蓄电池核对性放电试验费时、费力，难以按时保质保量完成，且无法实时反映蓄电池的平时运行状态及其性能变化趋势。 4) 目前，现场直流设备的控制和维护，容易误操作，安全隐患较多。过去，电力系统的各个变电站都有人值守，可以对直流设备的运行状态进行定期检查，因而可以及时发现并处理其出现的异常现象，保证变电站的安全稳定运行。目前，电力系统推广无人值班变电站，虽然调度中心可以通过远动通道获取变电站运行情况的实时信息，但是对于直流部分只能得到少量的重要信息（包括：遥信量充电机交流电源故障，充电机故障，直流绝缘接地，直流电源电压异常；遥测量控母电压） 。它不能反映直流系统运行的详细信息，
3、特别是它不能发现系统刚刚开始出现异常运行的情况，直到长期的异常运行发展为故障时才上发调度，此时，事故已经扩大。目前，对直流设备运行控制和维护也是由维护人员现场进行，容易误操作，安全隐患较多；核对性放电费时、费力，变电站多，维护人员少，显然无法保证按期按量完成，且无法实时反映蓄电池的平时运行状态及其性能变化趋势。另外，现有蓄电池组运行，从技术上讲也存在一些缺陷，直流系统的蓄电池组一般由几十只至一百多只单体蓄电池串联而成，串联状态下的蓄电池组虽然充放电电流是一致的，但由于电池的参数、外部环境及单体自放电的差异，使得蓄电池组各单体电池的电压实际并不均衡，有些电压过高、有些则过低，造成蓄电池组中某些单
4、体蓄电池出现过充或欠充，容量减少，而且随着时间的推移，将进一步加深蓄电池参数的不一致性，正是这种恶性循环极大地缩短了蓄电池组的使用寿命。 二、 直流系统的配置 1 蓄电池的选择 本站采用阀控式密封铅酸蓄电池。该类蓄电池正常使用时保持气密和液密状态，当内部气压超过预定值时，安全阀自动开启，释放气体，当内部气压降低后安全阀自动闭合，同时防止外部气体进入蓄电池内部，使其密封。蓄电池在使用寿命期限内，正常使用情况下，无须补加电解液，没有酸雾和氢体排出，为无人值班变电站广泛选用的蓄电池。 1.1 蓄电池个数的选择 蓄电池主要技术参数为：单体电池额定电压 2V 单体电池浮充电电压 2.232.27V 单体
5、电池均衡充电电压 2.302.35V 根据规程，按浮充电运行时，直流母线电压为 1.05 选择蓄电池个数： n=1.05Un/Uf 式中：Un直流系统标称电压，为 110V； Uf单体蓄电池浮充电电压，取 2.23V。 由此计算出 n=1.05110/2.23=52，即每组蓄电池个数为 52 只。 1.2 蓄电池容量选择及检验 先进行本站直流负荷的统计：变电站 500kV 部分采用 1 个半断路器接线，220kV 部分采用双母线双分段接线，35kV 采用单母线接线。本站终期规模如下：主变压器：4 台 1000MVA， 500kV 出线：9 回，220kV 出线：14 回，35kV 电容器：12
6、 组，35kV 电抗器：12 组，站用变：3 台。直流负荷统计见表 1： 表 1 根据以上数据进行电池组容量选择， 按直流系统设计规程， 无人值班站、综自站蓄电池选择按事故全停状态下放电 2h 进行检验： Cc=KkCs .x/Kcc 式中，Cc蓄电池 10h 放电率计算容量 (Ah)； Cs .x事故全停状态下相对应的持续放电时间的放电容量(Ah)； Kk可靠系数，取 1.40； Kcc容量系数，在指定的放电终止电压 1.75V 下，对应事故放电时间 2h，可通过查下阀控式密封铅酸蓄电池胶体(单体 2V)的容量选择系数表得出 Kcc=0.66。 根据上式计算得 Cc=1.40(140.82)
7、/0.66=597.3 (Ah)，根据 Cc 的数值，可选定蓄电池 10h 放电容量为 800Ah。下面对选定的蓄电池容量进行校验：校验事故放电末期，蓄电池再承受冲击负荷的电压水平，事故放电末期的放电率 Km 为： Km=Is /C10=140.8/800=0.176 式中，Is事故放电末期的事故放电电流 (A) 事故放电末期的冲击系数 Kchm 为： Kchm=Ichm/C10=35.6/800=0.045 式中，Ichm 为事故放电末期可能发生的最大冲击电流，对本站分析确定最严重情况为事故放电末期发生 220kV 母差保护动作，此时考虑最大可能 12 组断路器跳闸，其冲击电流合计为 35.
8、6A。 图 1 蓄电池持续放电冲击放电曲线图 根据 Kchm 值及 Km 值，查蓄电池持续放电冲击放电曲线(图 1) 得单个蓄电池放电终止电压 Uchm 为 1.91V，则直流母线电压为： Um=nUchm=521.91=99.320.9Ue 经校验， 选用容量为 800Ah 的蓄电池能满足本站的要求。 2 充电模块的配置 根据直流系统负荷统计表，经常性负荷电流为 115A。 充电模块额定电流为 20A，根据计算经常性负荷电流值 115A 可知应选用 6 个充电模块可以满足要求。高频开关电源的充电模块采用 N+1 热备份方式，即 6+1=7 个。 结论为本站选用 20A 的充电模块，按 7 个
9、/组配置。 三、发展分析 直流电源蓄电池在线均衡维护系统能实时采集直流充电机运行状态、电池的单体电压及内阻、母线电压、电流、绝缘监视,馈线开关状态检测等重要电源特性参数，并上送到监控中心，实现直流设备远程监控，及时发现设备运行的不正常状态，及时处理，而不等其发展演变成事故；实现远程蓄电池组容量试验、电池内阻测试及在线均衡，直流母线远程控制及状态切换、充电机均/浮充转换远程控制、充电机参数的远程设置等功能，能极大减轻维护人员的工作量，降低维护成本，减少现场操作所带来的种种隐患，全面提高变电站综合自动化技术水平。 1） 、节省了大量的人力物力，提高了工作效率，有利于减人增效 该系统可把各变电站的直
10、流设备信息上送到监控中心，供其查询，同时监控中心也可以向各站发送控制命令。这样，维护人员在监控中心就可对直流设备进行远方监控，减轻了运行维护人员工作量，提高了工作效率，有利于变电站实现无人值守和少人值班，对供电企业的减人增效意义重大。 2）有利于安全生产 直流电源远程操作及维护系统把分散的直流电源蓄电池信息上送到监控中心，在监控中心就可实时监控设备的运行状态，特别是在直流设备发生运行异常时，运行维护人员能及时收到报警信号，及时处理，而不等其发展演变成事故；另外，本系统在对蓄电池组充放电等都经过了微机防误逻辑判断，严格遵守直流系统操作规程，避免了人为误操作；实现了电池在线均衡，不但延长了电池使用寿命，而且提高了电池及直流系统供电的安全性。 参考文献： 1高凌宇.变电站直流监控系统的实现J.中国科技财富,2011（10） 2吴晖,梁青云.基于 GPRS 技术的变电站直流设备监控系统J.电力自动化设备,2009（5） 3严小丰.变电站直流电源监控系统分析J.卷宗,2011（8
