变电所的直流系统和直流屏

工程技术科技创新导报 Science and Technology Innovation Herald54DOI：10.16660/ki.1674-098X.2019.26.054变电站直流系统介绍及常见故障处理赵青(国网湖北省电力有限公司宜昌供电公司 湖北宜昌 443000)摘 要：直流系统在变电站中为控制、信号、保护、自动装置、UPS （交流不间断电源）、断路器、隔刀及事故照明等提供操作控制回路线圈动作电源。

如果电力系统直流电流消失，最直接影响是变电站内继电保护系统将失去系统保护机会。

各种由直流电源提供操作控制回路的断路器无法自动跳闸，给变电站带来巨大的危害，直流系统如同变电站的中枢神经，它运行可靠与否，对变电站的安全运行起着至关重要的作用。

本文就变电站内常见直流接地问题及查找故障方法作全面概述，对实践工作有一定指导意义。

关键词：直流系统 接地 拉合法中图分类号：TM862 文献标识码：A 文章编号：1674-098X(2019)09(b)-0054-021 直流系统介绍变电站直流系统主要由三部分组成：充电装置、蓄电池、直流负荷。

直流屏是一种全新的数字化控制、保护、管理、测量的新型直流系统，直流屏内含交流配电模块、充电模块、绝缘监察、电池巡检、调压、微机中央信号等功能。

主机配置液晶触摸屏，各种运行状态和参数均以数字和汉字显示，方便简洁。

主要相关模块有以下几个单元：交流配电单元、充电模块、绝缘监察、电池巡检、调压模块、微机监控等等。

（1）交流配电单元，它主要有两个作用，其一是引入交流电源并实现充电；其二是实现互相切换交直流电源。

（2）充电模块，将三相交流电380V转变为220V直流电压，一方面对蓄电池进行充电和提供合闸输出，另一方面经过直流馈电屏为各直流负荷供电。

（3）绝缘监察核心目标是对绝缘数值大小进行监测，当发现直流屏各直流母线、各直流支路的对地绝缘数值在规定的整定数值条件下，就发生告警显示，通知运行值班人员；另一方面在直流电压过、欠或直流系统绝缘强度降低等情况也会发出报警信号。

变配电所操作电源1.1 直流系统设计要求蓄电池的直流系统采用220、110、48V三种电压。

(1)变电所的直流母线，宜采用母线或分段单母线的接线。

采用分段单母线时，蓄电应能切换至任一母线。

(2)重要变电所的操作电源，宜采用一组110V或220V固定铅酸蓄电池组或镉镍蓄电池组。

作为充电、浮充电用的硅整流装置宜合用一套。

其他变电所的操作电源，宜采用成套的小容量镉镍电池装置或电容储能装置。

(3)供一级负荷的配电所或大型配电所，当装有电磁操动机构的断路器时，应采用220V 或110V蓄电池组作为合、分闸直流操作电源；当装有弹簧储能操动机构的断路器时，宜采用小容量镉镍电池装置作为合、分闸操作电源。

(4)中型配电所当装有电磁操动机构的断路器时，合闸电源宜采用硅整流，分闸电源可采用小容量镉镍电池装置或电容储能。

对重要负荷供电时，合、分闸电源宜采用镉镍电池装置。

当装有弹簧储能操动机构的断路器时，宜采用小容量镉镍电池装置或电容储能式硅整流装置作为合、分闸操作电源。

采用硅整流作为电磁操动机构合闸电源时，应校核该整流合闸电源能保证断路器在事故情况下可靠合闸。

(5)蓄电池组的容量，应满足以下要求：1)全所事故停电1h的放电容量；DL/T5044-2004电力工程直流系统设计技术规程(无人值班2h)。

2)事故放电末期最大的冲击负荷容量。

小容量镉镍电池装置中的镉镍电池容量，应满足分闸、信号和继电保护的要求。

(6)当采用蓄电池组作直流电源时，由浮充电设备引起的波纹系数不应大于5％；电压许波动应控制在额定电压的5％范围内。

放电末期直流母线电压下限不应低于额定电压的85％，充电后期直流母线电压上限不应高于额定电压的115％。

(7)交流整流电源作为继电保护直流电源时，应符合以下要求：1)直流母线电压，在最大负荷时保护动作不应低于额定电压的80％，最高电压不应超过额定电压的115％，并应采取稳压、限幅和滤波的措施。

电压允许波动应控制在额定电压5％范围内，波纹系数不应大于5％。

浅析变电站交直流系统的工作原理摘要：电力作为最基础的资源如今已成为我们必不可少的生活资源，而作为电力系统中最重要的组成部分之一变电站的稳定、可靠运行是保障客户安全用电的关键所在，变电站交直流系统作为变电站中不可或缺的重要系统它是变电站安全、稳定运行的重要保障之一，所以，只有变电站运行人员熟悉掌握其原理以及运维要求才能更好的维护好变电站交直流系统。

本文通过对某35kV变电站交直流系统的浅析，希望能够对变电站运维人员提供一定的帮助。

关键词：变电站交直流系统、工作原理、运维要求1、变电站交直流系统的主要组成部分1.1、变电站交流系统变电站交流系统主要给主变冷却系统、消防系统、交流不间断电源（UPS）、隔离开关操作电源、蓄电池充电机电源、照明、生活用电、检修试验电源等提供电源支持，以35kV拥有两台站用变的某变电站交流系统为例。

其原理图如图-1所示：图-1某35kV变电站交流系统原理图由上图可知，其主要构成部分为:供电线路及供电母线、熔断器、站用变压器、电流互感器、断路器、低压开关以及0.4kV母线等。

变电站交流系统在变电站中的作用是无可替代的，它为变电站的稳定运行提供了可靠的安全保障。

系统中各部分的主要作用如下：（1）供电线路及供电母线：10kV某出线、35kVⅡ段母线为交流系统提供两路可靠的电源。

（2）熔断器：熔断器在交流系统中主要起到保护作用。

当系统内发生故障产生的电流超过熔断器自身的额定工作电流后熔断器熔断对整个交流系统起到保护的作用。

（3）站用变压器：站用变压器主要是转换电压的作用，在此交流系统中将10kV、35kV高电压转换成0.4kV的低电压。

（4）电流互感器：电流互感器采集低压侧电流，对系统进行电流监测，当出线异常电流是发送相关的信号，为保护交流系统稳定运行提供保障。

（5）断路器：开断、关合、承载电流，进行日常停送电操作。

（6）低压开关：低压侧停送电操作。

（7）0.4kV母线：为低压侧负荷提供电源。

10kv变电所直流屏工作原理
10kV变电所直流屏是变电所中的重要设备，它的主要作用是将交流电转换为直流电，以满足特定设备或系统对直流电的需求。

直流屏通常由整流器、滤波器、直流配电柜等部分组成。

首先，10kV交流电通过变压器降压后进入整流器。

整流器通常采用可控硅等元件，将交流电转换为脉冲状的直流电。

整流器的工作原理是通过控制可控硅的导通角来控制输出直流电压的大小。

这样可以实现对直流电压的调节和稳定输出。

接下来，直流电经过滤波器进行滤波处理，去除脉冲中的高次谐波和杂散波，使直流电变得更加稳定和纯净。

滤波器通常由电感和电容组成，通过对电流和电压的响应来平滑直流电压波形。

最后，经过整流和滤波处理的直流电进入直流配电柜，由配电柜对直流电进行分段、分支、保护和监测，最终送达到需要使用直流电的设备或系统。

总的来说，10kV变电所直流屏的工作原理是通过整流器将交流电转换为直流电，再经过滤波器进行滤波处理，最终通过直流配电
柜对直流电进行分配和管理，以满足特定设备或系统对直流电的需求。

这样的设计可以保证直流电的稳定输出，满足设备对电能的要求。

变电站直流系统重要性
在发电厂和变电站中，直流系统担负着控制、信号、保护、五防装置重要负载的供电，所以直流系统可靠性是极为重要的。

特别在事故状态下，电池组是保护能源的唯一供给者。

如果变压器发生故障，而保护装置由于没有直流电源不能及时切除故障，可能造成变压器烧毁。

如果变电站内10kV电缆，10kV母线发生短路故障，而10kV进线总开关由于没有直流电源不能跳闸，造成供电局开关跳闸，电力公司必然现场调查，如果造成供电局线路跳闸引起其他用户停电而造成损失的，有可能被问责。

一般大厦办公楼变电站直流电源有直流屏供给，有很高的可靠性，平时靠变电站380V交流对蓄电池充电，使蓄电池经常处于饱满状态，一旦发生电气事故，蓄电池立即输出直流电源，使保护装置动作，切除故障设备，保持正常电气设备继续运行。

但是蓄电池是有使用寿命的，一般国产电池3～5年，进口电池5～7年。

寿命长短与使用环境，定期维护和定期充放电有关。

在DL/T724-2000《发电厂变电所蓄电池直流电源装置运行与维护技术规程》，第6.3.3.a中规定，“发电厂或变电所中只有一组电池，不能退出运行、电池组端电压不得低于2V×n”。

所以变电站运行值班人员要经常检查直流电压是否正常，直流屏没有异常报警。

一旦发现蓄电池有漏液，接线桩头氧化腐蚀，电池电压低于规定，监控屏显示报警或蓄电池充不进电等老化现象，应该及时更换蓄电池。

保证变电站安全运行。

为防止蓄电池端电压、特性曲线、内阻不一致，促使新电池恶化，应该9节蓄电池同时更换。

上海新光工程技术有限公司张耀龙。

关于变电站直流屏技术的分析研究摘要：直流屏是变电站正常运行的重要组成，其能够持续向变电站输送稳定的直流电源，满足了电力设备操作运行的用电需求。

从实际运用情况来说，变电站蓄电池直流屏在使用寿命及电能供应方面的性能难以达到标准要求，制约了直流电源操作系统性能的发挥。

研究发现采用超级电容直流屏可有效解决直流电源供应难题，经过改进后的超级电容直流屏在性能、寿命、稳定等方面都有了很大的改善，其与蓄电池直流屏相比存在明显的优势。

关键词:变电站；电容；蓄电池；性能对比直流电源操作系统简称“直流屏”，在变电站中向各种电力设备提供稳定的直流电源，也是现代变电站核心的电力操作电源。

直流屏技术不仅保护了电力系统的正常运行，对于其他元件的稳定操控也起到很好的保护作用。

对变电站直流屏存在的问题进行深入分析，可以保证持续性的直流电源供应，为电力设备及相关模块的正常操控创造有利的条件。

电力行业积极引入直流屏技术可加快变电站的自动化、智能化发展，提高变电站设备运行的整体效率。

1当前变电站直流屏存在的问题1.1 性能问题变电站通过直流母线输出电能需要使用大批蓄电池模块，以此来维持正常的直流电源操控。

如：一般情况下，大型变电站直流母线输出220V，需使用200只左右的蓄电池组合模块。

但镉镍蓄电池在生产处理期间，厂家无法保证每只蓄电池的充电、放电性能完全一致，200只蓄电池组合起来会产生明显的特性差异。

镉镍蓄电池直流屏在供应直流电源后所连接的充电电源一致，并且负荷放电的对象相同。

这种特点导致局部镉镍蓄电池的性能减弱，降低了整个蓄电池组合模块的功能。

1.2 寿命问题由于镉镍蓄电池组合材料的缺陷，直流屏运行时本质上处于“浮充状态”，此时镉镍蓄电池直流屏的使用寿命取决于充电机。

按照行业标准里的规定，厂家对镉镍蓄电池的保证寿命在10年以上，而具体使用的记录情况仅有5年左右的时间。

蓄电池直流屏寿命缩短的原因是由于俯冲电流超标会造成电解液中的水电解成氢、氧，这是造成蓄电池爆炸的根本原因，若采用镉镍蓄电池直流屏时未做特殊处理，则很容易引起意外事故。