变电站直流系统运行管理的优化李晓霞

变电站直流系统运行管理的优化李晓霞

李晓霞

（国网山西省电力公司晋中供电公司山西省晋中市030600）

摘要：直流系统作为变电站极其重要的一部分，对电力系统的安全稳定运行起着极为重要的作用。近几年系统内发生过因直流系统问题，造成设备无保护运行以致越级跳闸，最终造成大面积停电事故，所以直流系统的运行管理应引起足够的重视。在电力生产中，直流系统的安全、稳定、可靠运行直接关系到变电站安全运行。若直流系统瘫痪则整个变电站内运行设备基本无法正常安全运行。因此，将直流系统比作变电站的心脏也不足为过。基于此，本文对变电站直流系统运行管理的优化策略进行分析。

关键词：变电站；直流系统；运行管理；优化策略

直流系统是为各类设备、操作提供直流电源的电源设备，是变电站的重要组成部分。变电站建设直流系统主要是为了保障电力系统运行的稳定性和安全性。直流系统的可靠性、安全性直接影响到变电站的可靠安全，因此对直流系统运行维护进行探讨研究，有很重要的实际意义。

1什么是直流系统

所谓直流系统是指发电厂及变电站为给信号设备、保护装置、自动化装置、事故照明、应急电源及断路器分、合闸操作提供直流电源的电源设备。一般来讲，直流系统是一个较为独立的系统电源，它在运行时不受任何用电设备的影响，并且在外界供电中断时提供直流电源的电量供应。直流电源主要由整流模块单元、监控单元、绝缘监测单元、电池巡检单元、开关量检测单元、降压单元、配电单元及蓄电池组所组成。

随着电力行业的发展及改革，直流系统在变电站中的应用范围也越来越广泛。直流系统主要是用于各类发电厂及变电站中，同时也应用于计算机房的电源紧急供电、通信设备的紧急供电、医院及宾馆的紧急供电和高层建筑的紧急供电等。

2变电站中直流系统的重要性

随着我国经济建设的发展以及企业、用户用电量的增加，变电站供电安全性及能力逐渐成为了人们越来越关心的问题。因而，针对此类问题变电站工作人员及负责人员采用在变电站中安装直流系统来保证变电站供电的有效性。首先，变电站直流系统是一个独立的系统电源，它不与任何设备的电源相冲突，当变电站在正常运行时，由于各种原因，发生故障使变电站失去交流电源时，直流系统能够通过蓄电池组继续不间断的为所带的各种负荷提供电源，以保证保护和自动化装置能够迅速准确的切除故障设备，使电力系统故障的范围降至最低限度，保证其它设备不会受故障影响，能够继续为下级负载提供电源，提高变电站供电供电的效率及能力。其次，直流系统供电的主要的部分是蓄电池，它主要是负责保证直流系统供电在交流电源事故状态下继续维持直流系统的正常供电，当变电站生产运行中出现突发事故时，可以保证直流系统能够所带的设备断续运行，保证变电站正常运行及企业生产用电不受影响。

3变电站的直流系统优化策略

3.1蓄电池优化

优化变电站直流系统时，必须首先考虑直流系统蓄电池的优化，因为蓄电池的性能关系到直流系统的正常运行和使用。由于电池在工作时需要高水平的环境，因此调节电池室的温度和湿度是确保电池和整个直流系统正常运行的关键部分。当温度过高时，会影响电池的使用寿命，如果不在电池工作的合理范围内，空气湿度也会影响电池的使用寿命。因此，确保电池室的通风非常重要。优化电池性能，调整和优化电池电压、电池电解液、电池外壳等部件，确保电池正常运行。最后，应该对电池室的使用进行严格的管理和要求。在电池室内不能防止易燃易爆物品。蓄电池也应该采取一些保护措施。蓄电池室内的照明灯应加强和保护，以防止蓄电池因跌落而损坏。

3.2直流系统馈电网络的优化

应采用相应的规范作为优化的指导。因此，在优化中，高压线路和保护元件应该按照规范要求设置成双重结构，整个直流系统的优化也应该为它们服务。因此，在优化过程中，应首先根据要求改进直流馈线网络，以满足保护元件设计的增加或改变的要求。一般的优化形式是建立辐射式直流馈线网络，使用单个馈线直接向220kv线路供电。特别是在电压水平较高的情况下，由于规模较大，馈电网络的改进应该更加谨慎，辐射网络可以通过局部直流分屏来构建。换句话说，在连接到每个直流子屏幕的直流系统的两条主总线上进行现场分接，然后由子屏幕上的直流总线供电。最后，以直流子屏为中心向外辐射形成网络。这样，整个直流配电线路可以被优化，这便于管理并降低了优化成本。

3.3充电装置优化

一般变电站直流系统中的充电机由晶闸管相控整流和工频变压器及滤波装置构成。这类充电机的缺点是一旦充电模块发生故障，就需要停机维修，并且时间很长，这就导致蓄电池得不到充电，变电站电源处于没有保证的危险状态。如果采用双电机，则会增加成本。因此，在直流系统优化时，充电机中的整流装置可用IGBT这种高频开关替代晶闸管。它不仅具有开关速度快、输出容量大、输入阻抗高的特点，还能很好的解决输入谐波、功率因数等问题，是提高变电站自动化程度的可靠的供电装置。为了提高系统的可靠性，电源模块最好采用N+1冗余高频开关，也就是说，用多个高频开关逆变器代替充电机，使其中N个模块承担额定负载，剩下的一个为备用模块。这样，当一个模块发生故障时，不会影响系统的运行，不需要全容量备用，这不仅减少了成本，同时也使系统的可靠性得到提高，提高其优越性。如果高频开关和监控系统一起使用，则可通过监控系统实现充电装置对蓄电池组的充电功能，并且，即使监控系统发生故障，充电模块可变为均充电状态，从而保证系统的可靠性，使系统正常工作。

3.4直流系统接线的优化改进

变电站的直流供电系统多数是蓄电池组进行供电，而且蓄电池组往往为单套，这时如果对蓄电池组进行维护则会影响系统的安全性。根据国家要求，应当在优化改进中增加蓄电池组的数量，以保证互为备用。一旦出现故障或者维护也可保证整个直流系统的安全运行。并以此为基础进行直流系统的接线优化，保证每个直流供电设备都可以在蓄电池组故障或者维护中得到稳定的直流电保证。

3.5直流系统中的保护装置升级

利用专用的直流断路器来保护整个系统要优于采用传统直流熔断器，这也是对保护装置的升级和完善，其具有反应快，并具备过流和限流等功能，从动作特性曲线上看，其稳定性和瞬间动作、延时动作上都有着明显的实用优势，有利于直流回路中上下级断路器之间的配合协调，因此提高直流系统保护动作的选择能力。

3.6利用交流不间断电源优化系统

变电站的智能化管理的需求逐步提高，因此不间断供电就成为了直流系统应当满足的一个要求。因此在优化中应当考虑将不间断系统作为优化的一部分。UPS系统应当满足整个系统的不间断供电需求，为此可以考虑在系统中设置两个UPS装置，即正常工作时由主UPS向负荷供电，主UPS失效时由备用UPS接替工作，主从装置不考虑并列运行。

结束语：

综上所述可知，变电站直流系统的运行对变电站供电安全有着十分重要的作用，因此，要针对变电站直流系统运行机制及原则，制定出合理的改进直流系统运行能力的措施，以保证变电站的长期可持续性发展目标的实现。

参考文献：

[1]岳蕾.试论变电站直流系统运行的改进措施[J].城市建设理论研究（电子版），2015，（15）.

[2]张凯.变电站直流系统运行及改进措施分析[J].城市建设理论研究（电子版），2015，（34）.

[3]杨莉敏.浅谈变电站直流系统的运行与维护[J].科技创新与应用，2014，（25）.