关于变电所直流操作电源设备的选择与维护探讨
摘要:随着社会的发展,用电量越来越大,对电力系统的要求越来越高,系统的安全性、可靠性、稳定性是供电企业最为关心的问题。
直流系统作为变电站的“心脏”，应在保证直流系统最大供电可靠性的原则下，根据变电站实际情况制定直流系统运行维护方法，确保直流系统安全可靠运行。
本文从直流操作电源设备所需的功率容量、性能、特点、使用范围、电池的选用及维护等方面,提出了如何合理选择直流电源设备,对确保电力系统安全稳定运行进行了分析和探讨。
毕业论文网 关键词:直流电源;设备;整流模块;维护 中图分类号：V423.4+4 文献标识码：A 文章编号： Abstract: With the development of society, the power consumption is more and more big, the electric power system to demand more and more, the system‘s security, reliability and stability is the power supply enterprise to the most concern. Dc system as the transformer substation "heart", should keep dc system under the principle of maximum power supply reliability, according to the actual situation of dc system for substation operation maintenance method, ensure the safe and reliable operation of the dc system. This article from dc operating power equipment the power needed capacity, properties, characteristics, use scope, battery choose and maintenance and so on, proposed how to choose a dc power equipment, to ensure the safe and stable operation of the power system are analyzed and discussed. Keywords: dc power; equipment; rectifier module; maintenance 引言 直流系统的稳定可靠对变电站的安全运行起着至关重要的作用，因为直流系统要给继电保护、控制、信号、计算机监控、事故照明、交流不间断电源等提供电源，因此对供电的可靠性要求很高。
直流操作电源设备,是变电所安全稳定运行的重要保障,直流操作电源设备的选用是十分重要的环节。
结合笔者长期从事变电所电气设备二次系统的运行管理和检修维护工作经验,下面就直流操作电源设备的特点进行一些分析和探讨。
1直流操作电源设备系统的原理 变电站的直流系统均采用双电双充、单母线分段的方式。
直流系统由一套充电模块，一组蓄电池，馈线空气开关，直流母线自动（手动）调压装置（调压装置按主备两套配置），微机绝缘监测装置及智能监控单元等组成。
直流设备的整流方式不论如何变化,它的系统原理是基本相同的,都包含有整流、蓄电池充电、支流馈出、检测报警等部分。
如果用高频开关模块式整流,可以从系统原理图转化为模块式整流系统图,如图1所示。
模块整流系统图就是输入交流电压,经过变频开关模块式整流后,变为高质量的直流电压输出。
而这种模块整流,能提高输出直流电压的稳定性,还能减少纹波系数。
同时,模块式整流是N+1配置,在模块故障或退出情况下,N+1配置的整流模块仍能正常工作,均流功能不受任何影响。
图1模块式整流系统图 2 直流电源的选择 10 kV变电所直流系统一般有两种电池可以选择，铅酸蓄电池和镉镍蓄电池。
镉镍蓄电池放电倍率高，放电电压平稳，寿命长，但需要定期加水、更换电解液等维护工作，工作量较大，价格高。
而全封闭阀控铅酸蓄电池维护工作量小，价格低，可用于无人值班的变电所或开闭站，因此阀控铅酸蓄电池成为首选。
直流操作电源的容量决定于变电所的直流负荷，停电，后的检修、试验以及停电时间。
负荷大小有一定的随机性。
保护电源是变电所安全运行的保障，所以在选择电池 容量时应有一定的裕度。
对单电源小型变电所，如果只满足事故跳闸、来电合闸、停电期间信号维持正常工作，蓄电池的容量有12 Ah足够。
对于通用性比较强，广泛适用于中小型变电所的直流系统，采用38 Ah 220 V智能高频壁挂式直流电源是比较合适的。
该设备由壁挂直流箱、电池箱和信号箱组成，安装方便，不单独占空间，对老变电所增容改造极其方便。
38 Ah直流装置由两路交流电源提供，自动切换，一路来自变压器低压侧，另一路来自10 kV线路电压互感器（TV）经隔离变压器供整流模块，即使变压器未投入运行，低压侧无电，由线路电压互感器提供电池初充电源。
阀控铅酸蓄电池初充电流为0.323～0.403 A。
而且由TV供电时系统自动限制输出功率，输出电流1 A。
一般JDZ10型电压互感器的3级容量都可以满足以上要求。
当变压器投入运行，低压侧开始供电，直流装置电源切换到变压器低压侧。
直流操作电源设备产生的噪声有多方面,但其主要是由交流充电环节产生的噪声。
最初使用电磁饱和电抗器,经过二极管整流桥对蓄电池充电,这种方式的噪声比较大,一般都在后来随着晶闸管技术的发展,人们开始利用晶闸管进行整流滤波给蓄电池充电,噪声又得到了一些改善,控制在50~55 dB,工作人员在直流操作电源设备的现场,只有一丝噪声的感觉。
而目前随着高新技术的发展,人们又设计出了高频开关。
利用高频开关技术将工频交流电变成直流电,这样的直流操作电源就向小型化发展,噪声也得到充分的控制,只有45 dB,在现场已感觉不到噪声的存在,为工作人员创造了一个舒适的工作环境。
所以,选购直流操作电源设备时,应尽可能采用高频开关整流方式。
(2)纹波电压。
(3)输入交流电压变化范围。
直流设备的输入电源有的是380 V,有的是220 V,这主要是根据输出的安时(A.h)而定。
但无论是什么电压等级的输入,它都有一个波动变化范围,而这个电压波动主要是电网电压波动所致。
当电网电压波动大时使直流设备失压造成蓄电池放电,这就不利于其他设备的工作运行。
当然,也不能使输入电压波动范围过大,太大的波动范围则会使生产成本上升。
输出电压虽然是直流,但也有一定的电压波动,一般的输出电压波动都应在小于5%的额定输出电压范围内,如果输出电压的波动大,则对其他用电设备有影响,甚至损坏设备。
(5)允许环境温度。
由于科学技术的发展,各种电气元件均趋向于小型化、智能化,但这些元件对使用环境的温度提出了一些要求,在选用直流操作电源设备时,就应对直流操作电源设备的允许环境有所了解,目前,直流操作电源设备的允许环境温度一般为—5℃~40℃。
4蓄电池的选用 蓄电池在直流操作电源设备中占有很重要的位置,同时也是直流操作电源设备中价格的主要部分,所以,选择一组好蓄电池是十分重要的,也能减轻以后的维护工作量并能保证工作寿命。
蓄电池组成的直流系统包括三类，即固定型防酸隔爆式蓄电池、阀控式铅酸蓄电池和碱性隔镍电池。
4.1 普通铅酸蓄电池在现行工程设计中大量选用，积累了丰富的生产制造、安装维护、运行管理经验，但在实际应用中也存在许多缺陷，如：电池体积偏大，占据较大的蓄电池室，运行中有酸雾逸出污染环境，需设置调酸室和调酸加液设备，运行维护复杂繁琐。
4.2 碱性隔镍蓄电池包括中倍率和高倍率二种类型。
碱性隔镍蓄电池具有安装维护简单，运行可靠等优点，但也存在由于制造工艺水平提高较慢，爬碱、渗漏等问题没有得到有效解决，且需要定期补液。
4.3 阀控式铅酸蓄电池在近几年来得到了迅猛发展。
由于其在使用过程中可以保持阀控式密封，不需加酸、加水维护，无酸雾逸出，不污染环境，腐蚀设备，电池可立放、卧放或积木式安装，不需考虑防酸问题。
由于阀控式蓄电池优良的性能，以成为替代普通铅酸蓄电池和隔镍电池的理想产品。
4.4随着科学技术的发展,已经广泛应用铅酸免维护电池,这种蓄电池的优点是维护工作量小,在电池规定的使用寿命内很少出现问题,但这种电池的价格比较贵,这里就铅酸免维护电池的一些重要指标作一些介绍。
(1)功率容量。
在选择同等容量的蓄电池时,应以体积小为优。
(2)自放电速率。
电池的自放电速率越低越好。
(3)电池内阻应均匀。
电池内阻均匀对电池的充放电、保持电池电压平衡很重要,保持在1.15~1.2Ω之间较佳。
(4)使用寿命。
选择蓄电池时,如果资金充足,应选择使用寿命达10 a的蓄电池较好。
因为使用寿命长的蓄电池其性能较稳定可靠。
总之,蓄电池有很多性能指标,以上这4种是比较重要的。
5直流操作电源设备的使用维护 (1)环境温度、湿度应符合要求。
因为现在有很多直流设备是电子型,对环境的温度、湿度就有一定的要求,如果达不到所需要求,就有可能造成元件放电,使设备损坏;同时环境应保证无灰尘,无腐蚀性气体。
(2)输入电压要保证在运行中不会出现缺相事故发生,还要使输入电压波动不超过限定值。
(3)交流进线端子无腐蚀、无松动,直流输出电路熔丝(或空开)和电池进线端子无腐蚀、无松动。
6结束语 在选用直流操作电源设备时,应广泛进行调研,比较多种整流方式的直流操作电源设备的性能、特点,再确定选用的直流操作电源设备。
选择直流操作电源设备需要从多方面考虑,既要从现实设备所需的功率容量考虑,又要考虑直流操作电源的性能、特点、还要考虑价格和维护的工作量等。