直流系統(tǒng)設(shè)計、驗收、運(yùn)行中的幾個問題分析

1 直流系統(tǒng)設(shè)計
1．1 系統(tǒng)接線
避免采用了兩臺充電機(jī)，一組閥控蓄電池的接線方式。某些變電站的典型設(shè)計中的直流系統(tǒng)采用了兩臺充電機(jī)，一組閥控蓄電池的接線方式。這種設(shè)計不太合理。兩臺充電機(jī)，一組蓄電池的設(shè)計是沿襲原來采用相控充電機(jī)、固定防酸蓄電池時的設(shè)計思想。殊不知設(shè)備情況已發(fā)生了變化。原來的相控充電機(jī)可靠性不高，因此一般采用兩臺充電機(jī)；而固定防酸蓄電池造價高、壽命長、可靠性高，所以一般采用一組蓄電池。目前采用的高頻開關(guān)電源的充電機(jī)為N+1備份，且各模塊可脫離監(jiān)控單元獨立進(jìn)行工作，充電機(jī)的可靠性已大大提高。而閥控蓄電池雖使用安全、日常維護(hù)量小但其可靠性和壽命明顯不如固定防酸蓄電池。MCHAELR．M00RE通過對超過7萬5千只閥控蓄電池近1O年的研究表明，閥控蓄電池的實際使用壽命為4～8年，遠(yuǎn)低于其1O～20年的設(shè)計使用壽命。因此合理的設(shè)計應(yīng)重點加強(qiáng)蓄電池的可靠性。應(yīng)采用雙套充電機(jī)、雙組蓄電池而非雙套充電機(jī)、單組蓄電池。為不提高投資，蓄電池的容量可選用原蓄電池容量的一半。這樣本質(zhì)上為兩套直流系統(tǒng)，兩組蓄電池電、兩臺充電機(jī)、兩面饋線屏，正常運(yùn)行為分裂運(yùn)行，充電機(jī)或蓄電池檢修時并列運(yùn)行。系統(tǒng)方式靈活，每段母線上的充電機(jī)和蓄電池可同時撤出系統(tǒng)，當(dāng)撤出系統(tǒng)后充電機(jī)和放電回路可對本段母線的蓄電池進(jìn)行核對性充放電。
1．2 蓄電池的選用
變電站的蓄電池常選用閥控蓄電池和固定防酸蓄電池。目前變電站的閥控蓄電池主要采用2V和12V兩種。各有其優(yōu)缺點。2V蓄電池的優(yōu)點是電池設(shè)計壽命長并且可靠性高，損壞1～2節(jié)可將其短接，不會對系統(tǒng)電壓有大的影響，缺點是造價較高、維護(hù)量大、占地面積大。12V蓄電池的優(yōu)點是每組僅18塊(220V系統(tǒng))，維護(hù)、更換都比較方便，造價比相同容量的2V電池低、結(jié)構(gòu)緊湊、占地面積小，缺點是設(shè)計壽命少于2V電池，損壞1～2節(jié)對系統(tǒng)電壓影響較大，不能短接，一般需更換。權(quán)衡利弊后11OkV變電站宜采用2組12V、100AH的蓄電池；330kV及以上變電站宜采用2組2V、大于等于300AH的蓄電池。
固定式防酸蓄電池可靠性和魯棒性優(yōu)于閥控蓄電池，但占地面積大，需進(jìn)行加水、測密度、調(diào)酸等日常維護(hù)工作，且易產(chǎn)生酸霧，對蓄電池室有特定的要求，對環(huán)境污染較大。對于特別重要、可靠性要求特別高的變電站建議采用固定式防酸蓄電池。
1．3 放電回路
蓄電池的核對性充放電，對蓄電池的壽命和整個直流系統(tǒng)的安全至關(guān)重要，是以后運(yùn)行過程中的一項長期、經(jīng)常性的工作。為日后的運(yùn)行維護(hù)方便，應(yīng)設(shè)計蓄電池放電回路、并帶有放電模塊，運(yùn)行中可將單臺充電機(jī)、單組蓄電池撤出運(yùn)行進(jìn)行核對性充放電。并要求具有智能放電功能，可根據(jù)放電電流、單瓶截止電壓、整組截止電壓、放電時間等參數(shù)設(shè)置放電方式。
1．4 饋線方式
變電站直流網(wǎng)絡(luò)的饋線應(yīng)采用何種形式更為合理。DL／T 5044―2004《電力工程直流系統(tǒng)設(shè)計技術(shù)規(guī)定》4．6．1條規(guī)定“直流網(wǎng)絡(luò)宜采用輻射供電方式”。而《國家電網(wǎng)公司十八項電網(wǎng)重大反事故措施》13．3．1．1規(guī)定“新、擴(kuò)建或改造的變電所(站)直流系統(tǒng)的饋出網(wǎng)絡(luò)應(yīng)采用輻射狀供電方式，不應(yīng)采用環(huán)狀供電方式。在用設(shè)備如采用環(huán)狀供電方式的，應(yīng)盡快改造成輻射狀供電方式。”
相比而言設(shè)計規(guī)范的規(guī)定比較合理，反措的規(guī)定有些片面。330kV及以上變電站一般設(shè)有保護(hù)小室，采用輻射狀供電時的電纜敷設(shè)距離短(電纜僅需從饋線屏輻射到各保護(hù)小室的分電屏，從分電屏輻射到各保護(hù)裝置)，且蓄電池的容量大，易滿足饋線網(wǎng)絡(luò)的多級級差配合。因此在330kV及以上變電站采用輻射狀供電方式較合理。11OkV變電站有多條1OkV出線，且目前的保護(hù)設(shè)計多為就地設(shè)計，直流如采用輻射供電方式，電纜用量多，造價高。反措中要求輻射供電是為了提高可靠性，在輻射供電方式下如果一條1OkV出線保護(hù)的電源開關(guān)越級跳閘，不會使上一級保護(hù)由于失去電源而不能動作，造成事故擴(kuò)大。其實只要對主變和母聯(lián)間隔的1OkV開關(guān)操作、保護(hù)電源單獨從直流饋線，其他1OkV出線仍采用傳統(tǒng)的環(huán)網(wǎng)供電就可很好地平衡可靠性和造價。
1．5 其它
每個充電機(jī)有兩路交流輸入，當(dāng)運(yùn)行的交流輸入失去時能自動切換到備用交流輸入供電。交流輸入應(yīng)設(shè)有防雷保護(hù)環(huán)節(jié)。
在動力母線(或蓄電池輸出)與控制母線間設(shè)有母線調(diào)壓裝置的系統(tǒng)，必須采用防止母線調(diào)壓裝置開路造成控制母線失壓的雙通道設(shè)計(如采用備用硅鏈等措施)。

2 直流系統(tǒng)的驗收
2．1 驗收的總體原則
直流系統(tǒng)不僅包含直流屏，還包含其饋出線網(wǎng)絡(luò)，對其驗收應(yīng)本著先部分、后整體，先元件后系統(tǒng)的原則進(jìn)行。例如可先對蓄電池、充電機(jī)、絕緣監(jiān)察(測)、饋線屏等主要部件的性能進(jìn)行驗收，再對整個直流系統(tǒng)進(jìn)行整體驗收。
2．2 蓄電池的驗收
應(yīng)由運(yùn)行單位對蓄電池進(jìn)行核對性充放電試驗、進(jìn)行蓄電池內(nèi)阻(電導(dǎo))的測試，檢驗其容量是否滿足要求、記錄其內(nèi)阻(電導(dǎo))的原始值，并應(yīng)與廠家提供的放電曲線、內(nèi)阻(電導(dǎo))值相吻合。應(yīng)測量蓄電池連接條的內(nèi)阻(電導(dǎo))，保證蓄電池連接良好。
蓄電池核對性充放電的目的是用放電來定量地檢測蓄電池容量，是檢驗蓄電池質(zhì)量的重要試驗手段。施工單位一般無專業(yè)儀器，往往利用電阻進(jìn)行放電，難以保持放電電流的穩(wěn)定，對截止電壓的控制采用人工控制，放電容量不夠準(zhǔn)確。在實際工作中，由于人員業(yè)務(wù)技術(shù)素質(zhì)等原因的影響，往往不能夠做好這項工作，甚至對蓄電池組造成損害，縮短其使用壽命。因此，為加強(qiáng)對蓄電池組核對性充放電的管理，應(yīng)由運(yùn)行單位的專業(yè)班組進(jìn)行此項重要試驗，確保試驗的可靠性。
蓄電池的內(nèi)阻是反映運(yùn)行中蓄電池健康狀態(tài)(SOH)的一項重要的參數(shù)。但不同儀器測試的結(jié)果偏差較大，且同一蓄電池內(nèi)阻進(jìn)行縱向比較才與SOH有較高的相關(guān)性。因此，驗收中運(yùn)行單位應(yīng)該用自己內(nèi)阻測試儀記錄蓄電池內(nèi)阻的原始值并作為參考數(shù)值，運(yùn)行中定期測量蓄電池的內(nèi)阻并與參考值相比較。
2．3 充電機(jī)的驗收
充電機(jī)主要進(jìn)行穩(wěn)壓、穩(wěn)流、充電程序轉(zhuǎn)換的驗收，如果有條件還應(yīng)進(jìn)行紋波系數(shù)的驗收。對采用高頻開關(guān)電源的充電機(jī)應(yīng)驗收其模塊間的均流特性。