直流系统对变电所的重要性分析

直流系统对变电所的重要性分析

王鑫

（中核兰州铀浓缩有限公司730065）

摘要：变电所的运行过程中，直流系统能够为其提供用以进行控制、保护、应急等多种功能所需要的直流电源，在变电所运行中的重要性十分明显，本文就直流系统的组成与作用加以叙述，简要介绍直流系统与变电所之间的关系，并在此基础上着重探讨了变电所中直流系统能够起到的重要作用与光伏直流系统及高压直流系统的应用。

关键词：直流系统；直流屏；蓄电池

随着我国基础设施建设的不断推进，电力系统覆盖范围也不断扩大，变电所作为电力系统中的重要组成部分，为确保电力供应的安全性与稳定性做出了重要贡献。而在变电所中，直流系统的正常应用能够起到十分重要的作用，对直流系统进行研究与分析就显得尤为重要了。

1直流系统的组成与作用

1.1直流系统的组成

1.1.1直流屏

直流屏是直流系统中极为重要的组成部分，在直流系统的应用中能够向设备进行足够的电力供应，是提供直流电源的重要设备。直流屏能够向系统控制负荷、应急照明负荷等提供电力，并有效保护电力系统的运行状态，维持电力系统的安全与稳定。另外，直流屏内部元件包括充电模块元件、直流馈电元件等，现阶段，由于直流屏在直流系统中的重要作用，已经逐渐在越来越多的供电企业与变电所中得以应用。

1.1.2直流电源

直流电源是有电路正极与负极之间的化学反应而产生的，并且能够构成一个稳定的循环系统。近年来，各种类型的直流电源不断发展，但这一过程中，不同类型的直流电源会产生不同的非静电性质，会采用不同的能量转换方式。蓄电池中离子的不断溶解与沉积会导致其非静电力产生化学反应，当其中电池进行放电时，由于化学反应的作用，会产生电能与焦耳热。另外，温差电源的运行会在温度差与电子浓度差的作用下，产生非静电力的扩散现象，会使热能在一定程度上进行电能转换。

1.2直流系统的作用

直流系统通常比较广泛地应用与各类发电场、变电所与其他有可能采用直流设备的场合，例如配电站、大型工业生产厂房与房地产项目等，能够提供信号传输设备、保护系统、自动化装置、应急照明与断路器分闸及合闸操作提供直流电源。另外，直流系统还广泛分布于通讯机构、计算机系统、医院、采矿与大型酒店当中，在高层建筑中也作为应急电源使用。

2直流系统与变电所的关系

直流系统能够为变电所提供设备保护、自动装置、应急电源与照明、断路器分闸与合闸功能所需要的直流电，对于变电所而言相当于一个独立的外置电源，并不会受到发电机与发电所用电与电力系统运行的影响，如果存在外部交流电中断情况，能够与蓄电池继续向系统提供直流电，这也决定了在直流系统中，蓄电池是其中最为关键的环节。

3直流系统对变电所的重要作用与系统应用

3.1直流系统对变电所的重要作用

在变电所中，直流系统能够提供继电保护装置、控制系统、信号系统、信息监控装置、照明设备与不间断电源等所需要的直流负荷，还能够确保变电所电源故障情况时，维持电力系统运行的安全性与稳定性。同时，若直流系统出现故障，则会导致变电所无法维持电力系统的持续平稳运行，会导致断路器在失去直流供电的情况下丧失自动跳闸的功能，电源系统可能会出现瞬时短路情况，为变电所带来巨大损失。

3.2直流系统在变电所中的应用

3.2.1高压直流系统在变电所中的应用

高压直流系统通常应用于供电企业与各种变电所与开闭所当中，其系统多采用悬浮的方式进行供电，正负极均不接地，直流系统设备的外壳、机架等会采用保护接地的方式，并严格按照相关技术要求进行。在高压直流系统的过流保护当中，在交流部分会以空气开关进行保护，在直流屏内部会采用熔断器进行保护，蓄电池会采用熔断器进行单机保护，高频开关电源与直流屏分路输出则采用双极保护模式。通常两次以下的直流分配头柜会采用开关电源直流屏配置方式，并将空气开关保护模式应用于综合集装架内部。高压直流系统应用过程中，就直流配电空气开关的选择可以按照2倍的额定电流，按照同样的标准来选择交流空气开关，按照3倍或4倍的标准来选定直流部分的交流空气开关。通常来说，直流系统设备的额定电流指的是设备配置已满情况下设备启动时的实测电流，而非最大输入电流。

3.2.2光伏直流系统的应用

其一，在光伏回路与充电机回路的自动切换方面，通常来说，变电所充电机向蓄电池组输出的浮充电压为246V，依据变电所的实际情况来设定充电机的关断电压，可以将之设为248V，将其启动电压设定为242V。若光伏控制器能够检测到蓄电池组电压超过248V，则其备用电池会开始动作，向中间继电器输出管段信号，并使中间继电器中断其闭合触电，使充电机试点关机，有光伏回路向直流系统进行电力供应。当光伏控制器检测到蓄电池的电压不超过242V时，其内部电源控制节点进行动作，进行闭合信号输出，闭合交流接触器，开启充电机，并向直流系统进行电力供应。

其二，光伏直流系统的蓄电池充电控制，可以规划为6路输入控制方法，3路使用，3路备用，以便于系统扩容。其光伏回路过充电压为：1路250V，2路247V，3路244V。如果蓄电池内部电压低于第3路过充电压，则3路电压进行电力补充；若蓄电池内部电压在244V与247V之间，则第3路光伏回路停止电压输出，以前两路进行电力补充；若蓄电池组电压在247V到250V之间时，第2路与第3路光伏回路停止电力输出，由第1路光伏回路进行电力补充；若蓄电池内部电压超过250V，则停止光伏回路的自动输出，对其进行过冲保护。光伏直流系统会利用层级式充电模式，以蓄电池组端的电压波动作为多路太阳能电池方阵自动控制的标准，以实现蓄电池充电电压与电流的自动调节。

图1光伏直流系统蓄电池的充电曲线变化

3.2.3直流系统的日常维护

①每两周进行一次单只电池浮充电压与重点电压的检查，并记录检查情况；②每个月检查以此蓄电池的外观，观察外观是否存在不正常变形，确定蓄电池是否存在温度异常与漏液情况；③每年度进行一次蓄电池连接部位的检查，观察其是否存在松动情况，是否产生蓄电池腐蚀，在连接部位涂抹凡士林润滑剂；④直流系统的蓄电池在放电之后要及时补足电量，蓄电池的存放不能保持亏容状态，以避免由于硫酸的盐化而导致电电池失效情况；⑤蓄电池每一次放电完成之后，应当及时进行放电与充电记录，记录蓄电池的充放电时间、电压与温度等情况。

结语

为了确保变电所中直流系统运行的安全性与稳定性，应当首先确保直流系统设备的质量与使用与性能，就可能发生的各种情况制定较为完善的运行方案与事故及故障处理预案，并定期进行系统巡视与周检，做好直流系统核心——蓄电池的日常检查与维护工作。

参考文献

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[2]张锡侯.变电站直流系统接地故障与处理初探[J].太原城市职业技术学院学报，2016，03（23）：113-115.

[3]谭芳.变电所直流系统运行及其安全性的思考[J].三峡大学学报（人文社会科学版），2015，05（11）：143-145.

个人简介

王鑫，性别：男1985年11月，籍贯：甘肃省兰州市，学历：本科，职称：助理工程师，研究方向：高压电气运行。