摘 要：以渔子溪水电站220 V直流系统的安装调试过程为例，简单介绍了厂用主直流系统的基本原理和配置，以及在安装调试过程中几点需要注意的问题，并对状态检修在直流系统维护中的应用提出一些建议。
关键词：直流设备；功能调试；状态检修；在线管理（诊断）软件
中图分类号：TM732 文献标识码：A 文章编号：2095-6835（2014）19-0005-02
厂（站）用220 V直流系统的正常运行是发电厂（变电站）安全、稳定运行的保障之一，因此，该系统的安装、调试工作作为基础工程，必须要精心调试、步步到位，使其准确、可靠，以保障整个发电厂（变电站）安全、稳定的运行。
1 220 V直流系统的基本结构
220 V直流系统主要由直流充电装置、蓄电池组和直流馈电柜三部分组成。为了实时监视直流系统的工作状态，保证系统可靠、安全的供电，并在发生事故的情况下不间断供电，该系统具有监视直流母线及其支路的绝缘状况，对蓄电池组的单体电压和合母、控母电压，对交流输入电压和充电机工作状态等数据，实时传送数据和报警信号给操作员后台的功能。
如图1所示，直流充电装置是交流变直流的设备，现在广泛采用的是多组高频开关电源充电模块。充电屏上安装有降压装置、监视表计和微机智能监控装置。监控装置可以显示蓄电池组数据、各支路和母线绝缘数据，还可以设置各种限制参数，实现报警功能，并将数据上传至后台。直流馈线柜上安装有各支路负荷开关、直流绝缘装置。充电屏输出直流一边给蓄电池组浮充，一边给直流馈线柜提供电源，通过馈线柜负载开关送至各个设备。蓄电池组平时都处于满容量浮充待命状态。
图1 直流系统组成框图
2 直流系统装置介绍
渔站直流系统采用了珠海泰坦生产的高频开关电源充电柜，柜内采用了4个TEP-M30/220-A电源模块，4个模块平均分配负荷。当任意一组模块因为故障退出时，剩余的模块能自动均流，保证负荷的稳定性。该系统采用了微机控制装置、绝缘检测和电池巡检装置。其中，控制部分和故障检测与报警都是由微机完成的。
根据反措要求，220 kV保护装置要采用2组跳闸线圈，提供2组完全独立的直流电源。此装置采用了2面直流充电装置、2套蓄电池组（MORO CB2-400型电池各108只）和2面直流馈线开关柜。
3 直流系统的运行方式
该站直流系统正常运行时如图2所示，ZK1、ZK2充电模块输出开关均切至馈线母线侧，ZK3、ZK4投入，ZK7联络断开，2套电源完全独立运行。当任意一套电池组和充电模块需要检修时，例如1号检修可先断开ZK3，合上ZK7后将ZK1切至电池侧，实现1套直流系统带2段直流母线。比如在进行蓄电池组放电试验时，将ZK1切至馈线母线侧，投入ZK5放电试验开关即可。
图2 运行方式图
4 直流系统的调试
4.1 均、浮充转换程序检查
4.1.1 充电装置均充转浮充程序
用均充设定值电流强充电，当充电电压达到设定电压（出厂缺省设定为244 V）或充电电流逐渐减小，达到定值（出厂缺省设定为1.0 A）时，微机控制充电装置自动转为浮充运行。
4.1.2 充电装置浮充转均充程序
在正常浮充状态下，当电池电压低于定值（出厂缺省设定为240 V）时，微机控制充电装置自动转为均充电运行，充电电流为均充设定值。
4.2 微机监控装置报警功能检查
微机监控装置报警功能检查分为以下几种情况：①交流异常，电池欠压、过压，母线欠压、过压报警。如果交流电源发生中断或缺相、电池高于或低于定值、控制母线电压低于或高于设定值时，监控装置会自动发出相应的信号报警。②充电机、电池熔断器和输出开关报警。如果充电机、电池熔断器和输出开关保护发生故障时，微机控制直流屏会发出相应的充电机故障、熔断器故障和输出开关故障的报警信号。③绝缘监察报警。如果控制母线和合闸母线及其各支路的绝缘电阻低于25 kΩ时，微机控制直流屏会发出母线绝缘下降的信号报警；如果支路接地，还会显示相应的接地支路号。
4.3 相关数据测量
将电池组切除，高频开关电源单独向负荷供电，使用三相调压器，分别输入342 V、380 V、418 V的交流电压，测量开关电源输出电压、电流、纹波电压，通过整定值算出稳压精度、稳流精度和纹波系数。计算公式如下：
.（1）
.（2）
.（3）
质量标准：稳压精度≤±0.5，稳流精度≤±1，纹波系数≤0.5%.
将高频开关电源模块并列运行，测量每个模块的输出电流，通过公式（4）计算均流不平衡度。
.（4）
均流不平衡度的有效范围是由厂家确定的。因为在实际工作中，现场不具备相应的精度测试手段，难以确认技术指标是否满足要求，所以，一般是以生产厂家在设备出厂试验时提供的数据为准。
4.4 蓄电池组的充、放电试验
蓄电池组充、放电试验的目的是检查蓄电池组的实际容量。以0.1×10 h的放电率电流为电池组充电，连续充电至少72 h，直至3 h内充电电流基本稳定不变（电池组充满状态），静置1～2 h。电池组温度与周围温度基本一致后对电池组放电，放电电流为10 h放电率电流，连续放电10 h（衡流放电）或端电压达到终止电压1.8 V时，记录连续放电时间，由此算出其容量。
在充电起始、完毕时，单个电池的电压值不能相差过大，应符合电池技术说明书。根据阀控式蓄电池试验技术指标可知，蓄电池浮充电压稳定范围在90%～125%的直流标称电压。在放电过程中，如果遇到个别的电池提前到达终止电压，应将其从放电回路中切除，然后再继续放电。
在此过程中要注意的是：要认真测试上面提到的各项功能，特别是绝缘检查，要检查盘内母线和各支路母线接地时的报警支路号是否正确，确保可以快速切除故障。上送信号在后台一定要检查正确，这对实行无人值班电站是非常重要的。
5 安装调试蓄电池组的注意事项
在安装调试蓄电池组时，要注意以下几点：①安装蓄电池组时，应注意电池极性——电池的正极接母线正极，负极接母线的负极，严禁接反。两段母线在进行合环试验前，也必须要检查其极性，严禁极性错误的情况出现。同时，馈线柜输出开关也必须要检查，检查每个开关输出的极性是否正确。②电池支架必须安装牢靠，确保其接地良好，并要在2组蓄电池之间装遮挡隔离。③在充、放电的过程中，必须由专人监护，防止异常情况发生。④由于电池组的电压比较高，所以，在安装和检修过程中，应该使用绝缘工具，戴好绝缘手套，防止电击。⑤严禁过放电。在使用蓄电池的过程中，每节电池的电压不得降至1.8 V以下，安全放电后，应即时对电池恢复充电。直流系统安装调试投入运行后，需要定期测试直流充电机和蓄电池组。
6 直流设备状态检修工作概述
随着直流系统在线或离线监测技术的发展，以电气设备当前的实际工作状况为依据，利用高科技的状态监测手段识别故障的早期征兆，并及时判断出现故障的位置、故障的严重程度和发展趋势，能够据此确定各种电气设备的最佳检修时机，判断其是否需要退出运行进行必要的维修。
6.1 直流系统在线管理软件
将状态检修数据库和分析系统相结合，形成了直流系统在线管理软件。管理软件的基础是数据库，包括设计数据、调试数据、设备状态在线监测和诊断数据。状态检修不仅仅是对“限值”的比较，更多的是监测设备状态的发展趋势。通过建立相应的状态分析评估模型，充分利用已有的状态信息，经过分析，最大限度地把握设备的状态，并依此制订合理的检修、维护策略。
6.2 数据的采集、存储
状态检修要采集、存储直流系统中的重要数据。通过在线监测和带电测试，包括利用远程对蓄电池组充、放电实现数据的采集。下列数据能够直接反映设备的健康状况，是需要采集和存储的：①稳压精度、稳流精度、纹波系数。随着时间的推移，充电装置的技术指标会发生偏移，如果不能及时发现和调整，就会使蓄电池提前失效或损坏。特别要注意的是，免维护的阀控密封铅酸蓄电池无需加酸加水，其对充电有严格的要求，否则会出现干涸、热失控等故障，使其过早被报废。所以，检测充电机的稳压精度、稳流精度和纹波系数时，应使用充电装置综合测试仪对其自动测试，并及时调整不符合要求的。②蓄电池的内阻。它不是一个固定的数值，而是随着电解液的密度、温度和极板上活性物质的变化而变动的，反映了蓄电池的健康程度。通过内阻的变化可以判断蓄电池的老化程度，当其内阻大到一定程度不满足其容量要求时，就需要维护或更换。这时应使用内阻测试仪自动测试。③蓄电池的实际容量。用蓄电池组放电仪对蓄电池的可备用时间和实际容量进行核对性放电，核实容量以保证系统的可靠运行。蓄电池组放电需要根据实际工况选择时间进行试验，特别对于距离较远的厂（站）蓄电池组，可通过远程充放电试验采集相关数据。
随着远程控制蓄电池衡流放电功能的实现，可以智能采集充电机的精度、纹波系数的测试和蓄电池电压、内阻、充放电电流、温度、放电曲线等数据。当数据进入后台诊断库后，就实现了智能诊断直流系统。
应用了在线管理（诊断）系统后，大大提高了直流系统的维护效率，特别是该系统能够预知蓄电池的变化趋势，提醒相关人员提前做准备，避免发生事故。应用该系统，可以在一定程度上减少电气设备停电的次数，减轻劳动强度、提高工作效率，更重要的是，它能够充分利用已有的状态信息，通过多方位、多角度的分析，最大限度地把握设备的状态。相关工作人员可以依此制订合理的检修、维护策略，使设备的健康处于“可控”状态，防止其对电网的安全运行造成危害。
7 结束语
通过介绍直流系统调试的要点和直流系统的状态检修，以期将直流系统逐渐变为智能化自诊断系统，为状态检修提供必要的条件，为实现智能化电厂（变电站）打下坚实的基础。
参考文献
[1]徐海明.直流设备检修[M].北京：中国电力出版社，2003.
[2]许婧，王晶.电力设备状态检修技术研究综述[J].昆明：昆明理工大学电力工程学院，2000.
〔编辑：白洁〕
DC Equipment Commissioning and Condition-based Maintenance Outlook Points
Wang Jie
Abstract： The installation process Yuzixi Station 220 V DC system， for example， a brief introduction to the main DC system works with the basic principles and configuration， as well as problems in the installation process a few things to pay attention to， and condition-based maintenance in some suggestions DC system maintenance application.
Key words： DC equipment； functional debugging； state of repair； on-line management（diagnosis）software
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