第一篇：智能高頻開關電源在變電站直流系統改造中應用

智能高頻開關電源在變電站直流系統改造中應用

1直流系統改造的目的和必要性

變電站內的繼電保護、自動裝置、信號裝置、事故照明和電氣設備的遠距離操作，一般采取直流電源，所以直流電源的輸出質量及可靠性直接關系到變電站的安全運行和平穩供電。變電站的直流系統被人們稱為變電站的“心臟”，可見它在變電站中是多么的重要。中原油田的電力系統始建于上世紀70年代末，因受當時技術條件的限制，陸續建起的變電站直流系統設備有的為硅整流電容補償直流電源，有的為帶有鉛酸蓄電池的KGCA—50/98～360、KGCFA—75/200～360型硅整流直流電源，有的為BZGN—20/220型鎘鎳電池直流屏。部分投運較早、運行時間較長的變電站直流設備老化嚴重，給變電站的安全、可靠運行帶來了嚴重的威脅。如某110kV變電站就曾因直流系統故障，造成越級跳閘，導致全站失電的惡性事故。其它各站雖未發生大的事故，總因直流系統經常發生問題，缺陷較多，有的缺陷無法處理，致使直流系統長期處于“帶病”運行狀態，導致給用戶無法正常供電。

隨著電力工業的迅速發展，為提高電網的供電質量，使電網安全、經濟運行，并實現電力系統的自動化，從而對電力控制系統的關鍵設備—控制電源的要求也越來越高。而原來的直流設備均采取傳統的相控電源，效率低、紋波系數大，在電磁輻射、熱輻射、噪聲等方面都不盡人意。另外，監控系統不完善，采取1＋1備份方式，對二次電路越來越先進的儀器儀表、控制、自動化設備很難滿足其技術要求。此外由于相控電源浮充電壓易波動，會出現蓄電池脈動充放電現象，對免維護蓄電池損害極大，影響電池壽命。加之其它設備改造和新設備的投入，原來的相控電源已遠遠不能滿足中原油田電力系統的需要，急需進行改造更換，才能保證電氣設備的安全運行和平穩供電。而智能高頻開關電源由于其體積小，重量輕，技術指標優越，模塊化設計，N＋1熱備份方式，便于“四遙”等優點，已在諸多領域得到廣泛應用。上世紀90年代以后，國外先進工業國家新建或改造電廠和變電站已全部采用高頻開關電源，其蓄電池亦全部采用免維護蓄電池。為了實現中原油田電網設備達到同行業先進水平的目標，根據電網實際情況，直流系統設備改造采用目前先進的智能高頻開關電源系統。2智能高頻開關電源系統的性能特點

為了保證智能高頻開關電源系統的質量，我們組織了多名技術人員對多個生產廠家進行了考察，了解廠家的生產工藝、規模和實驗測試手段等情況，經過“貨比三家”后，技術改造決定使用GZDW—200/220型操作電源。它是專為電力系統研制開發的新型“四遙”高頻開關電源，采取高頻軟開關技術，模塊化設計，輸出標稱電壓為220V，配有標準RS?232接口，易于與自動化系統對接，適用于各類變電站、發電廠和水電站使用。此設備有下列性能特點： 1）模塊化設計，N＋1熱備，可平滑擴容。

2）監控功能完善，高智能化，采取大屏幕液晶漢字顯示，聲光告警。

3）監控系統配有標準RS?232接口，方便接入自動化系統，實施“四遙”及無人值守。

4）對蓄電池自動管理及自動維護保養，實時監測蓄電池組的端電壓，充、放電電流，自動控制均、浮充以及定期維護性均充。5）具有電池溫度補償功能。6）模塊可帶電插拔，更換安全方便。

7）降壓方式采取新型高頻軟開關無級雙向調壓，摒棄傳統硅堆降壓方式，輸出電壓精度高，動態響應速度快。8）采用最新軟開關電源技術，采用進口器件。3智能高頻開關電源系統的組成及各部分作用 智能高頻開關電源系統由交流配電，絕緣檢測，監控模塊、整流模塊、調壓模塊，直流饋電等組成。系統工作原理框圖如圖1所示。

交流配電為系統提供三相交流電源，監測三相電壓、電流及接觸器狀態；判斷交流輸入是否滿足系統要求，在交流輸入出現過壓、欠壓、不平衡時自動切斷有故障的一路，并切換到另一路供電，系統發出聲光告警。裝有每相通流量40kA、響應速度為25μs的三相避雷器，能有效地防止雷擊對設備造成的損壞。

絕緣監測采用進口非接觸式直流微電流傳感器，利用正負母線對地的接地電阻產生的漏電流，來測量母線對地的接地電阻大小，從而判斷母線的接地故障。這一技術無須在母線上疊加任何信號，對直流母線供電不會有任何不良影響，徹底根除由直流母線對地電容所引起的誤判和漏判，對于微機接地監測技術是一重要突破。

監控模塊是整個直流系統的控制、管理核心，其主要任務是對系統中各功能單元和蓄電池進行長期自動監測，獲取系統中的各種運行參數和狀態，根據測量數據及運行狀態實時進行處理，并以此為依據對系統進行控制，實現電源系統的全自動精確管理，從而提高電源系統的可靠性，保證其工作的連續性、安全性和可靠性。具有“遙測、遙信、遙控、遙調”四遙功能，配有標準RS?232接口，方便納入電站自動化系統。

整流模塊為合閘母線、控制母線提供正常的負荷電流，本身具有LCD漢字顯示、操作鍵盤，模塊工作狀態和工作參數一目了然，可以帶電插拔，具有軟件較準，自主均流、ZVS軟開關技術。

調壓模塊無論合閘母線電壓如何變化，輸出電壓都被穩定控制在220（1±0.5％）V，具有帶電拔插技術、軟開關技術和雙向調壓特性。

直流饋電設有控制輸出、合閘輸出、電池輸入、閃光、事故照明、48V電源輸出等。控制母線有三種途徑供電，確保控制母線供電安全可靠。配有智能直流監控單元，可測量母線電壓、電流及開關狀態等。電池巡檢儀對電池電壓進行實時監測，將信息及時反饋到監控模塊。

蓄電池全密閉、免維護、無污染、無腐蝕，任何方向可放置使用，使用溫度范圍寬（－40℃～60℃）；深放電至零伏，24h內充電可恢復；可大電流放電，起動電流大，自放電率極低，具有安全防爆排氣系統，是理想的操作、控制不間斷電源。4直流系統設備改造中改進的問題 1）改進了新設備直流饋出線部分的不合理布置。為節省投資，我們利用原來直流系統的控制、信號及合閘電路的出線，但與新設備饋出線的位置及大小都不相適應，為此，我們對新設備直流饋出線部分按現場實際情況進行了改造，使安裝更加容易，布線更為合理，運行更加可靠。2）添加了蓄電池的放電電路。

3）結合中原油田電網實際，對設備出廠時參數設置的不適應之處進行了改變，保證設備運行后更加可靠。

4）對閃光繼電器等電氣元件安裝位置進行了調整。原元件安裝位置不盡合理，損壞后不便維護、更換，改造后的位置便于維護，省時省力。

5）對模塊監控單元、直流監控單元、交流監控單元進行了改進，增加了防護蓋以防短路、灰塵進入等。5智能高頻開關電源系統應用情況

改造后的直流系統設備經過兩年來的運行，技術指標合理，各項參數顯示正確，操作方便、直觀，自動化程度高，維護工作量大幅度減少，設備保護功能齊全，能可靠動作。反映故障及時且準確無誤，對電池能自動管理無須專人維護，設備運行穩定可靠，從未發生影響正常供電的現象。

改造后的直流系統與原來的直流系統相比較，性能穩定，精度高，安全、可靠，保證了油田的油氣生產，居民生活及醫院、道路等的用電，降低了噪音，改善了值班人員的工作環境，確保了變電設備安全可靠運行，產生了明顯的經濟效益和社會效益，主要體現在以下幾個方面：

1）原來的相控電源紋波系數大，其輸出含有的交流成份較大。尤其是趙村變電所最為明顯，交流成份含量更高，對二次設備影響最大，造成二次設備誤動、損壞、甚至有的設備無法正常工作。而改造后的智能高頻開關電源紋波系數很小，輸出特別穩定。2）原來的相控電源采用硅堆調壓，硅降壓響應速度慢，反應時間為幾十毫秒，輸入電壓突變時在輸出上會產生很大的沖擊，因沖擊不穩定而易燒壞二次設備。而改造后的高頻開關電源采用無級調壓方式，響應速度快，輸入電壓突變時，模塊在200μs內調整完成，過沖小于5％。

3）原來的相控電源充電機、浮充機等噪音較大，且無降溫措施，有的變電站浮充機發熱嚴重。而改造后的智能高頻開關電源噪音小，模塊采用優質風機降溫，保證了模塊元器件正常工作，使值班人員的工作環境大大改善。

4）原來用的是鉛酸電池或鎘鎳電池，既需要專門設置蓄電池工進行維護、保養，還需要配備維護電池用的有關容器、儀表、原料、蒸餾鍋、蒸餾水等。而改造后用的是美國“理士”免維護電池，平時不需要進行一系列的維護工作，減少了人力物力。5）原來的相控電源功率因數低，一般在0.7以下，效率在60％左右，而改造后的智能高頻開關電源功率因數達0.9以上，效率高達94％以上。

6）原來的相控電源經常出現故障，有時因無法操作送電而造成原油生產損失，如1997年9月23日某110kV變電所因直流系統故障造成越級跳閘，全站失電，燒毀35kV線路3公里，其經濟損失高達400多萬元；近幾年直流系統經常出現各種故障給油氣生產造成了很大的損失，同時也給居民用戶生活帶來不便、給工業用戶帶來巨大的經濟損失。而改造成智能高頻開關電源后，直流系統至今未發生任何事故，供電更加可靠。

7）改造后的智能高頻開關電源具有48V電源出口，為變電站的通訊網絡等提供了電源，不必另外購置專門的48V電源，減少了設備的投資和占用空間。

8）改造后的控制母線有下述三種途徑供電，確保了控制母線供電安全可靠，做到了萬無一失。——在交流電正常時，控制母線可由整流模塊直接供電； ——在交流失電時，由降壓模塊供電；

——從電池90％電壓處通過二極管供電到控制母線。6結語

由于改造后的智能高頻開關電源系統性能穩定，精度高，安全、可靠性更強，創新點多，收到了良好的效果，取得了明顯的社會和經濟效益，為中原油田的油氣生產及其它負荷提供了可靠的電力保障。同時也為變電站實現自動化奠定了基礎。

第二篇：變電站直流系統改造技術

變電站直流系統改造技術

摘?要 由于變電站直流系統的改造難度大，風險高，必須結合變電站實際情況，綜合性、系統性、科學性的提出相關改造技術措施，以保證改造過程中電力系統的安全運行，避免相關事故或者缺失的發生，文章主要以110kV變電站直流系統為研究對象，針對當前變電站直流系統運行過程中存在的不足，提出了改造當前變電站直流系統的技術措施。

關鍵詞 變電站；直流系統；改造；問題；方案

中圖分類號 TM 文獻標識碼 A 文章編號 1673-9671-(2011)101-0099-02

直流系統是變電站的動力核心，為繼電保護設備、自動裝置、監控系統、遠動系統等電氣設備的正常運行和遙控操作提供直流電源保證。伴隨著電力、通信、計算機技術的飛速發展，微機型保護裝置和安全自動裝置被廣泛應用于變電站，這就對站用直流電源提出了更高的要求。目前而言，大部分110kV常規變電站的直流系統為電磁型直流設備（相控硅整流電源），這種直流系統在精準性、可靠性、穩定性、紋波系數、效率等方面都已不能滿足電網的發展趨勢，以及二次設備的應用要求，變電站直流系統的改造將是不可避免的趨勢，也是電力系統持續發展的需要。變電站直流系統運行及改造存在的問題

隨著電力技術的發展，許多110kV常規變電站被改造成綜合自動化變電站以實現了無人值班，原有直流系統的缺陷逐漸顯現出來，這些缺陷是不能適應電網的發展趨勢的，所以必須對其進行改造。當前大多數110kV變電站仍采用單電單充直流系統供電模式。傳統的變電站直流系統主要呈現出以下幾個方面的問題：

1）工作母線結線布置復雜。控制屏中直流母線水平置于屏的中部，屏頂還設有多根小母線主要是控制信號音響等，因結構復雜和設備間距比較小，在設備出現接觸不良等與之相關的問題時而難以處理

解決。

2）燈光信號和儀表維護困難。傳統的直流屏，由于其屏的正面不使用活動門的方式，這樣就不能更換裝于屏面上損壞后的儀表、信號等設備。

3）絕緣監察裝置動作靈敏度不高。傳統的直流系統雖能能正確反映單極明顯接地現象，但無法反映出正確的接地回路，因為它主要是采用電磁式絕緣監察裝置反映直流系統的接地，才會導致這種現象發生。

4）通訊接口與微機進行聯接時無法提供數據。隨著電力系統自動化的不斷深入，以及電網規模的擴大，必須對存在以上缺陷的變電站直流進行改造，但供電模式下的110kV綜合自動化變電站的改造也面臨著一些問題：①在一些變電站中，因為服役時間較長，需要日常維護的鉛酸蓄電池和直流電源系堿性蓄電池組，已不能適應電力系統繼電保護裝置，尤其是不能適應微機保護裝置對直流電源的安全技術標準。②在更換過程中，如果發生斷線、短路或者接地等問題時，都極有可能致使保護裝置誤動或拒動造成大面積停電發生，更為嚴重的能造成電網事故。為了保證供電的安全可靠要求在全站不失去直流電源的情況下更換，也就是不停電進行直流系統更換。③直流改造時舊直流屏不能帶電移出，新直流屏不能帶電就位，以確保設備及人身的安全。新、舊直流屏電路割接的難度大，在舊屏轉換為新屏的過程中，如何確保繼電保護及開關操作所需的直流電源安全可靠，成為了110kV變電站直流系統改造工程需要解決的關鍵問題。變電站直流系統改造方案

直流系統改造的目的就是提高直流系統運行的可靠性和供電質量，這是衡量直流電源的重要指標，所以需要綜合性、科學性的制定改造

方案。

在變電站直流系統改造過程中對于合閘電源及控制電源需要做出以下情況說明：

1）變電站斷路器合閘電源僅在斷路器合閘時使用，因為平時空載，所以允許短時的停電，因此在更換過程中不再對合閘電源進行說明，停用各饋線重合閘就可以了。

2）要保證電力設備的安全運行，控制、保護電源及信號電源至關重要，絕不允許中斷。因此，主要對控制電源進行情況說明。對原有直流系統饋線網絡進行認真的核查后，才能制定更換方案，總體的更換方法是：利用臨時系統轉接負載來搭建一個簡易的臨時直流系統，如圖1所示。用臨時電纜將饋線支路直流，是由這條支路的受電側電源接入點而引至空氣開關的下側。此時，就相當于把原來的直流電源引至空氣開關的下方向。在它具體的實施方法上面臨以下兩個方案：①先把原來的直流系統斷掉，然后把上圖中的空氣開關和上，這樣做的有利之處是兩套直流系統間的轉換過程簡單化。雖然在這種轉換過程比較快，但是瞬間的變化直流電壓，很容易產生一些嚴重的后果，例如：電源插件損壞、保護裝置誤發信號等。為了避免這些問題要提前申請退出全站的保護出口壓板，等到直流系統轉換完成后再恢復壓板，而且必須在新的直流系統安裝調試完成后，再重復一次上述的過程，然后拆除臨時直流電源。這樣至少需要2h左右的操作過程，這是不能允許的，因為在這段時間內，就相當于變電站在沒有保護的情況下運行。②首先把空氣開關閉合，把臨時直流電源合并入系統拆去原來的直流電源，等新的直流屏安裝和調試完成后，然后重復以上的方法拆掉臨時直流系統就可以。這樣做的缺點在于容易導致不同直流系統間產生壓差，而且因為蓄電池的內阻較小致使容易產生較大的環流。同時這樣做也有很多優點：第一，確保了在更換直流的過程中可以保持對外的直流供電；第二，更換過程中避免了對保護設施壓板的操作，所以選用這種方法。避免產生環流，可以調整臨時直流系統的電壓來把兩套直流系統間的電壓差縮小，并縮短兩套直流系統并聯時間，這樣就把環流的影響降到了最低程度。

根據上面成功的實驗方案，制定了下面直流屏更換“舊直流屏一臨時直流電源系統一新直流屏”供電轉換施工方法：用臨時充電機和電池組搭建一個臨時的系統，將直流饋供支路轉到臨時直流系統空氣開關下面；在臨時直流系統中引出一組直流電源，然后接到空氣開關上方，再把原直流系統的充電機停止使用；切斷原來直流屏的饋供支路并合上臨時充電機的交流輸入電源，合并空氣開關，這樣負載轉到臨時直流電源供電；這樣使臨時直流系統工作正常；切斷舊直流屏交流輸入電源拆除舊直流屏；新直流屏回到原來的位置，然后安裝電池，連線接交流，并調試正常；重復上述方法，就可以把負載接入新的直流屏；核對檢查一下各饋供支路極性是否正確，新屏是否運行正常。變電站直流系統改造注意事項

1）事先熟悉現場直流系統設備實際接線圖紙、負荷電纜出線走向，核實原直流接線合閘正母線與控制母線是正極還是負極共用，仔細查看工作地點與其他設備運行是否相互聯系。

2）更換前，需要對作為臨時系統的蓄電池組進行仔細檢查，將電池組充好電，測量其輸出電壓是否滿足要求，以保證臨時供電系統的可靠性。直流系統大多采用輻射型供電，負載線路多，在切改過程中為了防止出現漏倒的現象，要求我們提前做好負載線路的標識工作，將出線名稱與電纜一一對應清楚，并標識明確。

3）臨時接線時考慮引線截面，各連接頭接觸良好、牢固。由于一般的臨時充電機只有一路交流電源輸入，這樣為了不讓失去交流電帶來的一些問題發生，在更換之前就應對站用低壓備用電源自動投入功能進行檢查試驗。

4）電池容量選擇和模塊的配置。首先電池容量在選擇時要進行直流負荷的整理統計，直流負荷按性質通常分為經常負荷、沖擊負荷、事故負荷。經常負荷的作用是保護、控制、自動裝置及通信的設置。沖擊負荷是指極在短時間內，增加大電流負荷。沖擊負荷是指在瞬間時間內來增加的大電流負荷，例如合閘操作、斷路器分等。事故負荷是指在停電后，必須采用直流系統供電的負荷，比如：通信設置、UPS等。針對以上三種直流負荷統計分析，就可以把事故狀態下的直流放電容量整理計算出。一般直流系統的蓄電池（220kV的變電站）要選用兩組電池的容量是150AH～200AH。直流系統的蓄電池（110kV的變電站）要選擇一組電池容量是100AH～150AH。直流系統的蓄電池（35kV的變電站）要選擇一組電池容量是50AH～100AH。模塊數量的配置是要全部模塊出額定電流總值要大于或等于最大經常負荷加蓄電池充電電流。例如：100AH的蓄電池組，它的充電電流是0.1c100=10A，在沒有計算經常負荷時，選用兩臺額定電流5A電流的模塊就可以滿足對蓄電池的充電，要實現N+1冗余總共選擇3臺5A模塊。

5）盡量避免在更換過程中對變電站設備進行遙控分、合閘操作。如必須操作，只能在變電站手動分、合閘。更換過程中密切監視直流系統電壓情況。

6）直流系統改造過程中為了確保設備及人身的安全，舊直流屏不能帶電移出，所以在拆除舊直流屏前應確保設備不帶電。結束語

通過對變電站直流系統改造及對顯示模塊、告警模塊、手動調壓、控制方式等方面的測試，各個部分的操作和功能都得到了改善，滿足相關技術要求，且蓄電池組放電容量充足，池電壓均衡、平穩。改造后的直流系統滿足變電站設備對直流系統可靠性、安全性、穩定性等方面的要求。為保證五常變設備的安全運行起到至關重要的作用。

參考文獻

[1]賀海倉,朱軍.變電站直流系統配置應注意的幾個問題[J].鋁加工,2011,1.[2]黃振強,林品鳳.110kV變電站直流系統剖析[J].電力學報,2010,6.

第三篇：超級電容在變電站直流系統中的應用

超級電容在變電站直流系統中的應用

2010-5-29 19:10:00 來源：

1、當前變電站直流屏存在的問題

在我國110kv、35kv、10kv終端變電站，以及廠用6kv配電系統，廣泛采用了蓄電池直流屏和硅整流電容儲能直流屏、作為操作、控制以及保護的電源。幾十年來，較多的產品在運行中存在以下問題：

1.1鎘鎳蓄電池直流屏

直流母線輸出220v時，一般由180只蓄電池組成。蓄電池在加工生產中不可能做到每只電池的充放電特性完全一致，雖然生產廠家在出廠時進行了匹配組合，到了用戶手中就沒有挑選的余地了。在使用中，用同一個充電電源，又向同一負荷放電，久而久之，個別電池由于特性差別越來越大，而影響整個裝置的性能。

鎘鎳蓄電池在運行中，長期處于浮充狀態，充電機性能的好壞，直接影響電池的壽命。一般廠家承諾電池壽命大于10年，但在實際運用中，往往只有3～5年。這是因為，如果浮充電流過大，會使電解液中的水電解成氫和氧，這兩種氣體混合是危險的爆炸氣體，如果通風不良，有資料介紹，某無人值班變電站，曾發生直流屏爆炸的事故。

過充電還會使電池冒液。在電池外表及連接片上產生墨綠色氧化物，腐蝕構件，降低絕緣，使自放電增加。過充還會產生氧化還原反應，在負極板上生成氧化鎘，減少極板有效面積，容量減小，這就是俗稱的“記憶”效應。為了保持電池的容量，每年需對蓄電池進行1～2次的“活化”試驗，試驗必須按生產廠家規定的標準制度進行充放電，才能保證電池的有效率。作為使用維護者來說，是一個令人頭痛的事情。由于鎘鎳電池有較硬的放電特性曲線，放電量達到80%時，電壓下降也不明顯。稍有疏忽，會造成電池過放電，出現極性反轉而報廢。由于直流屏是變電站設備中的重中之重，直接影響到變電站的安全運行。在“安全工作重于泰山”的環境下，很多單位都將直流屏列入日常必檢項目進行考核。

1.2密封鉛酸蓄電池直流屏：

由于鎘鎳蓄電池維護量大，一種免維護密封鉛酸蓄電池，簡稱閥控蓄電池或vrla電池，開始得到廣泛應用。因為是全密封電池，無須加水，這給維護帶來很多好處的同時，也給觀測和維護帶來困難。“免維護”這一名詞又給使用者帶來認識上的誤區，導致使用者放松對蓄電池的日常維護管理。由于閥控蓄電池在我國問世只有十年左右，至今還沒有成熟的制造、運行經驗。去年在深圳召開的evc會議，匯集國內蓄電池有關使用、制造的專家，總結了國內閥控蓄電池的制造、運行方面的經驗，達成如下共識：

（1）閥控蓄電池的壽命：

廠家說明書將蓄電池的壽命標注為10、15、20年，是過分夸大了。無論進口、國產電池，實際使用后都證實了這一點。因而在說明書上標稱5年比較適當；對于膠體蓄電池，如德國陽光、銀彬方可用十年以上。另外廠家說明書上標注的壽命是有前提的，要在規定的運行溫度，標準的充放電方式[包括負載大小] 下運行，實際上這些條件，只有在實驗室才能達到。

（2）影響閥控蓄電池壽命主要有如下幾個因素：

a.閥控蓄電池壽命對溫度十分敏感

生產廠家要求電池運行環境溫為15℃－25℃，當環境溫度超過25℃后，每升高10℃電池壽命就要縮短一半，例如：對5年期壽命的電池，當環境溫度為35℃時，實際壽命只有2.5年，如果再升高10℃達到45℃時，其壽命只有約1.25年了。對于處在廣大的華中、華南地區來說，全年平均氣溫超過25℃的時間將長達3個多月，加上安裝閥控蓄電池的配電室，為防小動物入室，門窗都比較封閉，室內溫度還要升高，對蓄電池的運行極為不利。

b.過度放電：蓄電池被過度放電是影響蓄電池使用壽命的另一重要因素。這種情況主要發生在交流停電或充電模塊損壞后，蓄電池組為負載供電期間。當蓄電池被過度放電到輸出電壓為零時，會導致電池內部有大量的硫酸鉛被吸付到電池的陰極表面，形成電池陰極的“硫酸鹽化”。由于硫酸鉛本身是一種絕緣體，它的形成必將對電池的充、放電性能產生不好的影響。因此，在陰極板上形成的硫酸鹽越多，電池的內阻越大，電池的充、放電性能就越差，其使用壽命就越短。

（3）板柵的腐蝕與增長:.板柵腐蝕是影響蓄電池使用壽命的重要原因。在開路狀態下，鉛合金與活性二氧化鉛直接接觸，而且共同浸在硫酸溶液中，它們各自與溶液建立不同的平衡電極電位。正極柵板不斷溶解，特別是在過充電狀態下，正極由于析氧反應，水被消耗，h+增加，從而導致正極附近酸度增高，反柵腐蝕加速，如果電池使用不當，長期處于過充電狀態，那么電池的柵板就會變薄，容量降低，會縮短使用壽命。

（4）浮充電狀態對蓄電池使用壽命的影響：目前，蓄電池大多數都處于長期的浮充電狀態下，只充電，不放電，這種工作狀態極不合理。大量運行統計資料表明，這樣會造成蓄電池的陽極極板鈍化，使蓄電池內阻急劇增大，使蓄電池的實際容量（ah）遠遠低于其標準容量，從而導致蓄電池所能提供的實際后備供電時間大大縮短，減少其使用壽命。

（5）失水：

蓄電池失水也是影響其使用壽命的因素之一，蓄電池失水會導致電解液比重增加，電池柵板的腐蝕，使蓄電池的活性物質減少，從而使蓄電池的容量降低而導致其使用壽命減少。當失水5.5％時，容量降到75％；失水達到25％時，容量基本消失。

1.3電解電容儲能直流屏

二十世紀60-70年代，由于電解電容儲能直流系統，投資小，維護量小，在110kv以下小型變電站得到廣泛的應用。經過多年的運行暴露出一個致命的缺陷：由于儲能電容的容量只有數千微法，事故分閘的可靠性差。在全國范圍內造成多起事故。目前，這類直流系統面臨更新改造階段。2.超級電容用于直流屏的有關實驗

超級電容器是一種專門用于儲能的特種電容，實現了電容量由微法向法拉級的飛躍，是一種理想的大功率物理電源。它不需要任何維護和保養，壽命長達10年以上，用它來代替老式電容儲能硅整流直流屏，和蓄電池將產生革命性的進步。

2.1、用超級電容對斷路器合閘的試驗：

實驗地點：武漢市白沙洲水廠變電站 615柜.高壓斷路器型號kyn—10—10ⅱ型

額定電壓：10kv，額定電流：1000a 操作機構型號cd—10ⅱ。合閘電壓直流220v，電流100a。

試驗方法：模擬正常方式合閘，按下合閘接鈕，記錄合閘次數和電容端電壓，見下列：

合閘次數 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10

電容端電壓v 245 240 235 230 225 220 215 210 203 197 190

共合閘15次，每次都合閘成功，考慮到從第9次開始電容端電壓已降至額定電壓-10%以下，可靠性變差，合閘速度變慢，剔除不算，因而可作如下結論：

電容充電至+10%額定電壓時，可對cd—ⅱ型電磁機構可靠合閘大于8次，每次合閘使電容端電壓下降5v。

2.2超級電容充電時間測試：

超級電容的初充電，如不加限流電阻，相當于發生短路。生產廠家推薦使用1000w碘鎢燈作限流電阻，其冷態電阻較熱態電阻小近10倍，符合電容電壓上升后宜減小限流電阻的要求。以下試驗數據均是串入1000w碘鎢燈實測的數據。

用變電站直流電源充電：

時間（秒）0 30 45 55 60 80 120 180 充電電流（a）4.5 3 2.5 2 1.8 1 0.2 0.05

2.3 超級電容自放電測試

將超級電容充至242v后，與負載完全脫離，隔日同一時間測量電容端電壓記錄如下:

時間 6月24日 6月25日 6月26日 6月27日 6月28日

電容端電壓v 260 233 212 194 178.6 δv/h 1.12 0.88 0.74 0.645

注：δv/h為電容端電壓下降速度，用下降電壓變化量除以小時。

小節：端電壓下降速度與是否經過浮充有關，未經浮充開始幾個小時達2～3v/h，既每小時下降2～3v，經過浮充半小時以后，自放電速度明顯變緩，可能是電容內部電荷來不及分布均勻有關。在正常運用時，超級電容處在長期浮充狀態，完全斷開負載后可維持有效電壓達3天（72小時）。

2.4帶經常性負載的放電試驗：

模擬當電網失電后，由電容放電來維持直流母線電壓的試驗。根據電力工程設計手冊中,關于直流系統控制母線電壓允許波動范圍為85%～110%vn，vn=220v時，電壓波動范圍為187v～242v。下面是母線電壓242v，電容放電至187v時，不同負載的維持時間的實測值。

小節：中小型變電站如將信號燈換成led節能燈后，控制母線電流一般小于2a，將保持30分鐘的跳合閘能力。在實際運用中，將配備2只電容,一只為熱備用，另一只為冷備用.防止因雷擊, 或電力系操作過電壓而造成的損壞.可將冷備用一套應急投入.3.超級電容直流屏與蓄電池直流屏的性能對比

（1）無任何種蓄電池都需要配置一套精確的，性能優良的充放電裝置。這套裝置故障率相對較高，而用超級電容的直流屏可簡化這套裝置，降低了故障率，使成本下降。

（2）蓄電池過充電、過放電都會縮短使用壽命，而超級電容不存在過充電、過放電的問題，只需限制最高充電電壓就行了。

（3）蓄電池有較大的維護量，即便是免維護蓄電池，同樣需要維護；而超級電容只需定期檢測其容量是否下降就行了，做到了真正意義上的免維護。

（4）蓄電池一旦過放電，要恢復其容量得充電數小時；而超級電容恢復到額定電壓，僅需幾分鐘。單只電容合閘后端電壓下降5v，數秒鐘即可復原。

（5）電網停電后，直流屏依靠蓄電池放電來維持直流母線電壓，電池組的能量畢竟有限。停電時間過長，會使電池的能量放完，如不加限制，必然會導致電池組電壓下降到終止電壓以下而受損，甚至無法再充電而報廢。而超級電容當電網停電后，在帶有經常性負荷的情況下仍可保證近千次的跳閘和數百次合閘。這一點對具有綜合重合閘裝置和備用電源自動投入裝置的中小型終端變電站足矣。

如果是母線短路，引起電網電壓過低，只要繼電保護能正確動作，在短短的幾秒鐘內，更能可靠的跳閘，事故跳閘后，沒有必要維持一定時間的直流供電。當事故處理完畢后，電網恢復供電，在幾分鐘內，又具有分、合閘能力了。

第四篇：變電站直流系統蓄電池更換改造

******股份有限公司

***分公司****變直流系統蓄電池更換改造

技 術 規 公司生產管理部批準：

分公司審核：

設備管理部審核：

車間審核：

編制：

**********車間2010年12月15日

范

一、說明：

******車間所轄一期直流系統存在如下問題：

*****變電所直流系統有三個：分別是主控室直流系統、**10KV直流系統和**10KV直流系統。直流系統的主要作用是提供本所高壓開關的控制和儲能電源，同時還為設備提供保護電源，其在整流所的作用非常重要，平時由交流帶充電機給蓄電池充電，如果在交流失電的情況下，由直流蓄電池接帶全部直流負荷，確保操作和保護動作正常。主控室直流蓄電池電源柜有兩組（型號：GZDW43-180×2Ah/220V-2CK1-M），蓄電池規格型號:A412—180,本所投運時已安裝。柜內各安裝德國陽光蓄電池18節，為免維護鉛酸蓄電池，電池容量為180Ah，單節電壓為13V，總電壓為240V。**10KV和空壓10KV直流系統跟主控室一樣，不同的是電池容量為100 Ah,電池柜型號為GZDW33-100Ah/220V-2CK1-W, 蓄電池規格型號:A412—100。

經對上述蓄電池充放電檢查，發現部分電池性能明顯下降，容量已不達標，直接威脅到本變電所的供電安全。咨詢設備廠家，回復說蓄電池使用期限已到（7-10年）。

為保障**設備直流系統的供電正常可靠，提高整個**供電的安全穩定性，針對設備（系統）存在的問題，決定進行如下改造：

主控室兩組蓄電池更換一組，**10KV和**10KV共兩組蓄電池，也更換一組。將性能好的蓄電池拼湊成另一組使用，待多數蓄電池性能下降后再進行更換，以便節省開支。

二、工作環境：

1、海拔2019米；

2、環境溫度：主控室室溫；

3、平均相對濕度 30 %；

4、強磁場；

三、技術要求及參數：

1、主控室直流系統的兩組蓄電池采用相同的規格和型號，兩組蓄電池（共36節），更換一組（18節），必須有蓄電池的出廠檢驗報告及合格證書；

2、**10KV直流系統的兩組蓄電池采用相同的規格和型號，兩組蓄電池（共36節），更換一組（18節），必須有蓄電池的出廠檢驗報告及合格證書。

四、設計、制造（購置）、安裝、調試、驗收標準選用：

1、提供的圖紙、技術條件及制造檢查合格證，設備說明書。

2、所有設備在安裝前均做外觀檢查，并達到標準要求。

3、所有原材料質量須符合相關國標要求。

4、外包裝應明確以下事項： 產品名稱、訂貨編號、發貨日期等。

5、其它相關技術標準按國標、部標或行業標準執行。

6、安裝完通過試運期后參與驗收。

五、資料提供：

1、施工方提供提供蓄電池材料說明書；一式四份

2、施工方提供蓄電池安裝維護保養使用說明書，一式四份。

六、供貨范圍：（施工范圍）

1、施工方提供此改造所需的所有材料，由廠家配合分別對主控室的一組蓄電池和**、**10KV直流蓄電池進行拆除更換，將拆下的蓄電池與余下的一組蓄電池進行測試，選擇性能好的蓄電池進行拼組。

2、施工范圍為：********10KV直流配電室。

第五篇：變電站不停電對直流系統改造

關于變電站不停電對直流系統進行改造的思路

王偉 馬軍林

甘肅省平涼市平涼供電公司

甘肅平涼

744000

【摘要】直流系統在變電站的運行中起著舉足輕重的作用，如何能夠在保證變電站正常運行的情況下對直流系統進行改造就顯得至關重要，結合以往的工作經驗，制定出了“變電站不停電對直流系統進行改造實施方案”。

【關鍵詞】不停電；直流系統；改造

一、引言

近年來，隨著經濟的迅猛發展和公司售電量指標的不斷提高，變電站停電的時間也有了更加嚴格的限制。然而，由于運行年限太長，部分變電站的直流系統面臨著設備老化嚴重、二次回路絕緣降低等問題，已經成為了變電站安全運行的隱患。對部分老化的直流系統進行改造勢在必行。

二、直流系統的重要地位

眾所周知，變電站的直流系統是獨立的重要操作電源，主要用于開關的控制、繼電保護及安全自動裝置、信號裝置、監控系統、事故照明等的電源，直流系統的可靠與否，對變電站的安全運行起著至關重要的作用，是變電站安全運行的保證。因此，適時的對老化嚴重的直流系統進行改造，不但可以提高設備運行的穩定性，也可以節約日常運行維護的人力、物力資源。

三、不停電對直流系統進行改造實施方案

綜上所述，既要對老化的直流系統進行改造，但又不能對變電站進行停電，還要保證設備的正常穩定運行，如何才能做到三者兼得呢？為了解決這個難題，我們根據以往的工作經驗摸索出了一套“變電站不停電對直流系統進行改造實施方案”，它既可以同時滿足以上三個條件，實施起來也具有可行性和易操作性，具體實施如下：

1.準備階段：

消耗性材料和工器具準備。2．過渡方案實施階段：

（1）利用臨時直流充電機代替原有直流系統帶全站直流負荷。

（2)制作臨時直流供電系統，利用直流空氣開關制作I、II段分段式供電系統，由臨時充電機將電源送至制作的分段式供電系統。

（3）檢查變電站直流控制、保護、合閘回路中的聯絡開關是否在合閘位置。直流饋線屏I段各饋線均應在合閘狀態，II段各饋線均應在分閘狀態。

（4）臨時充電機將直流輸出至分段供電系統，測量各段電壓均正常后，停用現有直流系統交流電源并退出直流充電系統。將現有直流饋線屏II段各饋線分別拆除轉接至臨時電源系統；投運接入的臨時直流系統II段各空氣開關，斷開現有直流系統I段各饋線空氣開關，先斷合閘后斷控制，斷開空氣開關后檢查供電正常方可斷下一個饋線。拆除現有直流饋線屏直流饋線屏I段各饋線并轉接至臨時電源系統。

（5）將拆除的電池組放置在一旁重新連線組裝起來，并與便攜式充電機 并聯接入組成一套完整的臨時直流系統，系統接線如下圖：

為了使本套臨時保護裝置能夠更加完善，我們在該套裝置的控制回路中加入了一些簡單的保護措施：在其輸入交流回路安裝了帶有輔助接點的空氣開關(DK)，用以監視整套裝置工作狀況；輸出回路加裝了熔斷器(FUSE)用來作為本裝置與變電站直流母線之間的直接保護，并且安裝了簡單的音響回路，若輸入回路斷開且轉換開關(ST)在“投入”位置時(接點1-3導通)將啟動電鈴(DL)告知運行人員，以便及時查找問題和解決問題。本套裝置退出運行時將轉換開關(ST)打到“退出”位置(接點1-3斷開)、斷開空氣開關(DK)、取下熔斷器(FUSE)即可完成。

3.直流系統屏位拆除及安裝階段：在所有電纜拆除后，將原有直流系統全部屏位拆除，并安裝新的直流系統屏位。

4.直流系統蓄電池充放電試驗階段：新的直流系統屏位安裝后，且蓄電池及交流電源均已接入即可進行蓄電池充放電工作。充放電采用全容量核對試驗，其中充放電試驗按照2個輪次計劃，若2個輪次試驗不滿足要求則做第3次，相應工作計劃時間順延。

5.二次電纜接線階段：在蓄電池放電試驗完畢并合格后，方可進行直流系統技改工程裝置屏與相關端子箱的二次電纜接線工作，接線前應停用新直流系統充電裝置。為了保證接線的正確性，對每根電纜用通燈核對、編號，接線時必須嚴格按照圖紙嚴禁憑記憶憑經驗。接線時先將臨時供電I段接線拆除并接入1＃饋線屏，接好后投入運行并測量，各回路均正常依次打開臨時供電II段接線，若打線過程出現停電現象應立即回復，待查找回路正常后方可回復工作。打開的臨時II段接線接入到直流2＃饋線屏，此時投入直流系統充電裝置。

6.直流系統技改工程裝置調試、驗收階段：由于是新投運裝置，裝置調試工作應全面準確；二次回路因為是重新接入，所以應進行回路的完整性檢驗。試驗結束后工作負責人會同工作班成員檢查試驗記錄，應：試驗項目齊全；試驗數據及結論正確。驗收中做到及時發現問題，及時處理問題，確保改造工程質量。

7.安全注意事項：

(1）為保證在所用失電的情況下，不發生全站直流失壓，配備一臺三相發電機。在所用失電后用發電機待臨時充電機，以保證全站直流系統能正常運行。

(2）拆接線過程中線芯是帶電的，應將拆除的線芯用絕緣膠布包好。(3）運行人員應加強對全站開關儲能情況的檢查，以防出現特殊情況影響設備的正常運行。四．結束語

在變電站不停電的情況下對直流系統進行改造，提高了變電站電氣運行的安全性，也提高了供電可靠性，滿足了電力客戶的需求，保障經濟社會發展，對于電力企業發展意義重大。參考文獻

[1]劉峻，張琴等，甘肅省電力公司直流電源系統管理規范，甘肅

[2]王典偉，顧霓鴻，卓樂友，陳鞏等，電力系統用蓄電池直流電源裝置運行與維護技術規程