直流系统的运行与维护研究

时间:2022-07-08 10:32:22

直流系统的运行与维护研究

摘要:随着电网的不断发展,直流系统的运行也在不断完善。本论文介绍了变电站中新旧直流设备运行的对比情况,结合例行试验对验收工作中发现的问题进行分析,并提出设备运行中应注意事项。

关键词:直流设备 验收 例行试验

1 直流设备运行比较

1.1 充电机 新投运的多数变电站中,直流系统采用了两台充电机;而对于新投运的末端站中,多数充电机仅为一台。而已投运十年以上的多数变电站中采用的充电机为相控充电机,运行可靠性不高,因此一般采用两台充电机。充电机通过硅链调节电压,主要元件为变压器,整流器,硅链等组成,其运行缺点主要有:①监控器设定值与实际运行值相差较大,个别站达到±2.15%(规程要求为小于±2.15%);②老式充电机中不设计防浪涌冲击装置,因此当出现雷雨天气时存在损坏充电机的安全隐患;③充电机运行年限久,不稳定发生缺陷频率高,且不易解决。目前,对于采用高频开关电源的充电机来说,通常情况下为N+1备份,在脱离监控单元的情况下,各模块可以独立地进行工作,进而在一定程度上提高了充电机的可靠性,运行较稳定。但在诸多直流设备厂家中,例如新乡科海、深圳奥特迅出厂的设备,容易出现模块故障等缺陷,且发生频次较高,应进一步提高运行可靠性。

1.2 馈线屏 新投运的变电站中,直流馈线屏的设计基本符合冗余量的要求,设计负荷数大于实际负荷数。而原运行的直流馈线屏,例如华电蓄能产品,冗余量较小,不符合电网发展的趋势,已在逐年的改造中更换为符合要求的设备。

DL/T 5044-2004《电力工程直流系统设计技术规定》4.6.1条规定“直流网络宜采用辐射供电方式”。现变电站中多设计采用直流分电屏,直流馈线屏的电源至直流分电屏后再逐渐至各支路,保证了直流系统运行的可靠性。而运行年限长的站中,运行设备多为环状供电方式,大大降低了运行的可靠性。例如,如果一条10kV出线保护的电源开关,在辐射供电方式下出现越级跳闸,上一级保护因失去电源在一定程度上虽然不会引发相应的动作现象,但是却会扩大事故的范围。

1.3 蓄电池 对于变电站的蓄电池来说,通常情况下,主要选用阀控蓄电池和固定防酸蓄电池。目前,阀控蓄电池是变电站的首选,对于固定防酸蓄电池原来使用的比较多,通过对其进行相应的改造,在一定程度上都换为阀控蓄电池,在运行方面,阀控蓄电池和固定防酸蓄电池各具优缺点。对于固定防酸蓄电池来说,其优点是寿命长、可靠性高,缺点是造价高、维护量大;而对于阀控蓄电池来说,使用安全、日常维护量小是其优点所在,与固定防酸蓄电池相比,其可靠性和寿命等要略逊一筹。MCHAELR.M00RE通过近10年对超过7万5千只阀控蓄电池进行相应的研究,其结果显示:阀控蓄电池的实际使用寿命通常为4~8年,与设计使用寿命10~20年相比,存在较大的差距。因此,巩固和强化蓄电池的可靠性是合理设计的重点。

2 直流系统的验收

2.1 验收充电机 在验收充电机的过程中,通常情况下,验收对象主要是包括稳压、稳流、充电程序转换等,另外,验收还涉及到纹波系数,通过对模块间的均流特性进行验收,进而完成对采用高频开关电源的充电机的验收。通过对2008年以后投运的直流设备缺陷进行统计,并对2011年例行试验工作进行总结后,发现新投运的充电机出现模块故障比例较大,原因如下:①模块输出电源损坏;②模块风扇原因。2010年投运的新站中,邯郸五一八厂的充电机还存在着无单独模块故障信号,其只与交流故障并发的问题。

由于试验工具所限,未对充电机的纹波系数进行检验。建议应对纹波系数进行检验,保证设备长期运行的可靠性。

2.2 验收馈线屏和馈出线网络 对馈线屏和馈出线网络进行验收的过程中,验收的主要内容包括:一是验收直流馈出线网络的开关柜、保护屏是否采用交流空开;二是验收直流馈出线网络是否满足级差配合;三是验收馈出线网络的接线是否与图纸相符,并对接地进行逐路试验,验证是否正确选线。在验收时,同时将馈线屏和馈出线网络结合,进行一起验收。

新投运馈线屏中设计多采用软信号,通过监控装置传输信号,减少电缆的施放量,提高了系统运行的稳定性。而原馈线屏设计采用硬接点,电缆耗费多,且因为接点不牢等原因,导致设备运行不稳定,易发生缺陷。建议设计中采用双套信号传输,即软、硬两套信号传输的方法。

2.3 验收蓄电池 通常情况下,在设备投入运行之前,安装单位和厂家需要对蓄电池进行相应的验收,验收内容主要包括:核对性充放电试验、测试蓄电池内阻,检验其容量是否满足要求等。

新投运的各站蓄电池运行中,主要有两方面的问题:

①电池间距不符合要求。国家电网公司《直流电源系统管理规范》“直流电源系统技术标准”5.2.4.3条规定,蓄电池在电池柜内必须要摆放整齐,在一定程度上确保足够的空间:并且蓄电池,以及蓄电池与上层隔板之间在间距方面分别超过15mm和150mm。新投入的蓄电池中蓄电池间距明显小于规定中的距离。(见右图)

②容量下降快。新投运的蓄电池中,广东汤浅出厂的阀控式电池容量下降较快,单只电池电压低,容量降低的缺陷发生频次较高。通过采取蓄电池容量试验的方法,消除此类缺陷。建议加强直流检查等工作,从蓄电池出厂时应投运同批次产品,减少此类缺陷发生。

3 直流系统运行维护

3.1 确定运行中阀控蓄电池的核对性充放电周期 在直流系统中,阀控蓄电池的应用范围比较广泛。在运行过程中,阀控蓄电池也比较容易产生多种多样的问题,通常情况下,过充、过放、渗液、环境温度过高,以及浮充电压过高等因素,在一定程度上都会对蓄电池的健康构成影响和制约。

建议通过每年的春、秋季例行试验,结合容量试验等方式及时发现蓄电池的运行隐患。根据规程要求,应尽快更换容量小于80%的蓄电池组,将核对性充放电周期在更换前应缩短为3个月至半年。

3.2 对蓄电池的均衡充电 对于个别落后的蓄电池,通过均衡充电对单只落后的电池进行相应的充电处理,使其容量在一定程度上得到恢复。对于单体蓄电池来说如果充电无效,需要更换新的单体蓄电池。为了防止多数正常电池被过度充电,通常情况下,不宜通过对整组蓄电池进行均衡充电的方法,对个别落后蓄电池进行处理。

3.3 运行中蓄电池的不一致性 将规格相同的单体蓄电池按照一定的原则组成蓄电池组,在电压、荷电量、容量及其衰退率、寿命、温度影响、自放电率及其随时间变化率等方面,由于单体蓄电池之间存在一定的差异,这种差异就是所谓的蓄电池的不一致性。通常情况下,单体蓄电池之间的差异主要表现为:将单体蓄电池串联使用时,单瓶浮充电压表现出很大的差异。在将单体蓄电池组装成蓄电池组的过程中,虽然对单体蓄电池进行了筛选,在一定程度上能够确保单体蓄电池具有较好的一致性,但是使用一段时间后,随着单体蓄电池单瓶浮充电压差别的不断增加,蓄电池的不一致性逐渐严重,同时出现恶性循环,进而整组蓄电池的使用寿命在一定程度上出现了降低。

3.4 定期检测直流系统 对直流系统每年应进行定期检查,同时结合变电站的春、秋季例行试验性检查,在检查过程中,检测项目主要涉及蓄电池、充电和监控装置,以及绝缘监察装置等,检测内容和监测方法,则要参考国网公司《直流电源系统管理规范》的相关规定。

4 结论

直流系统作为变电站的重要组成部分,将会直接影响和制约变电站的正常运行。另外,变电站的可靠性,也受到直流系统设计方案是否合理、验收把关是否严格、日常维护是否到位等的直接影响和制约。对于直流系统来说,要认真对待变电站设计、验收、运行维护的各个环节,同时抓住关键环节,进而在一定程度上确保变电站安全运行。

参考文献:

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172号,2005.

[2]刘黎华,刘海梅.浅析220kV及以下变电所直流系统的设计与选择[J].中小企业管理与科技(上旬刊),2008(10).

[3]谢慧丽.浅谈变电站直流系统验收主要项目及质量标准[J].价值工程,2012(26).

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