[摘 要]直流电源部分由蓄电池组、充电设备、直流屏等设备组成。它的作用是：正常时为变电所内的继电保护及自动装置和断路器提供直流电源；故障时，当所用电中断的情况下为继电保护及自动装置、断路器跳闸与合闸、通信和事故照明电源。它的正常与否直接影响电力系统的安全可靠运行。目前，我操作中心大多数变电所是无人值班变电所，虽然监控中心可以通过变电所运行情况的实时信息，但是对于直流部分只能得到少量的重要信息(包括：遥信量——充电机交流电源故障，充电机故障，直流绝缘接地，直流电源电压异常；遥测量——控母电压)。因此，加强对直流系统运行维护对于本变电所安全运行是十分重要。
[关键词]选用、维护、方式、异常、接地及防措
一、蓄电池的选用
目前变电所的蓄电池常选用固定免维护防酸蓄电池,主要采用2V和12V两种。各有其优缺点。2V蓄电池的优点是电池设计寿命长并且可靠性高，损坏1～2节可将其短接，不会对系统电压有大的影响，缺点是造价较高、维护量大、占地面积大。12V蓄电池的优点是每组仅18块(220V系统)，维护、更换都比较方便，造价比相同容量的2V电池低、结构紧凑、占地面积小，缺点是设计寿命少于2V电池，损坏1～2节对系统电压影响较大，不能短接，一般需更换。权衡利弊后110kV变电所宜采用2组12V、100AH的蓄电池；220kV及以上变电所宜采用2组2V、大于等于300AH的蓄电池。
二、直流系统的运行维护
交流输入部分有两回路供给一路主供,一路备用需要定期试验检验其投切良好，UPS 工作是否正常运转，温度是否正常，无异常声响等。
充电模块则需要检查其工作情况，相同几组模块的工作条件应有相差不大的工作能力，电流电压的输入输出大小应接近，三相输入是否平衡或者缺相，运行噪音无异常。若发现异常后则可根据模块的状态决定是否退出运行。
蓄电池组不应是免维护电池就少了进行定期的巡视、检查和测量。室内温度应保持在10～30°C通风良好，每年作核对性充放电试验，每月定期测量蓄电池的电阻和端电压，一旦发现低质量或能力下降的应立即予以调换。检验时，端电压为220V的蓄电池组绝缘电阻不得小于200kΩ。
当采用蓄电池组在正常浮充电运行方式下，直流母线电压应为直流系统电压的105％；其它运行方式下，直流系统母线电压，不应超出直流用电设备所允许的电压波动范围：直流母线应在直流系统额定电压的+5％～-5%范围内。
电池巡检仪作为在线监测装置,可实时发现落后或故障电池,并可检测电池组的温度是否处于正常范围内,但直流系统工作时输出电流较小,电池容量的不足或漏液、破损很难通过电池巡检仪发现,而电池内阻和电池容量的在线测试,准确度依旧不高,其测量精度和可靠程度通常只用于定性分析。所以还是需要运行人员或专职直流维护人员对蓄电池进行定期巡视。
三、直流系统运行方式
如上图： 220KV及以上变电所应满足两组蓄电池，且两套直流电源系统完全，并设两段的保护电源小母线。各级直流母线开关正常运行时应断开。 控制直流母线分为两段，且控制直流母联开关正常运行时应断开。220KV设备双套保护装置的保护电源应取自不同的直流电源系统，分别接在ⅠⅡ段控制电源小母线。每个充电机有两路交流输入，两路交流输入是从两个所用变交流屏分别接入，当运行的1号进线交流输入失去时能自动切换到2号交流电源进线交流供电。反之也成立，交流输入应设有防雷保护环节。
四、关于异常运行及直流系统接地处理
一异常运行
（1）单个充电模块故障的处理，若无指示可能是内部保险熔断，可自行拆开检查，若无则返厂处理；若显示其它值只需对其充电模块的电源开关进行一次分合即可消除。若为判定为充电模块故障，将其退出运行，同时检查另外一只是否正常运行。
（2）若为一套充电模块故障，将充电模块退出运行，短时间可另外一套充电模块向蓄电池组充电带直流负荷，同时向工区回报充电模块故障安排处理，防止另外一套充电模块故障影响向蓄电池充电。
（3）母线电压升高降低的处理，过高则降低浮充电流，使母线电压恢复在正常值范围内；电压过低运行人员应看浮充电流是否正常，直流负荷有无剧增，蓄电池有无故障等。若是直流负荷突然增大，应迅速调整充电模块充电电流，让母线电压维持在正常值，一般现在充电装置采用自动调节充电电流功能。
（4）若发生充电装置异常情况，立即检查交流电源是否正常，有ABC三相电源是否平衡有无缺相情况或电源开关是否故障，各接线有无松动、脱落、断线等。
案例:2009-9-22 15:30我操作中心所管辖的220KV王家变电所（无人值班），OPEN3000系统发直流系统有故障信号时,报“直流系统故障”、“直流屏交流故障”、“蓄电池电压异常”和“充电模块故障”所用电切换等信号。
220kV王家变直流系统由四台充电模块充电两条直流母线，正常情况下由1号所用变供第一路交流供电，2号所用变供第二路交流作备用供电，两台充电模块分别各充一条母线、两条直流母线运行，母线之间由母联开关连接正常分开运行。
系统示意图：
第一路交流进线（1号所用变供） 第二路交流进线（2号所用变供）
Ⅰ段直流母线 母联空开 Ⅱ段直流母线
现场描述：
14点40分到达现场后，主监控模块显示“系统故障”、“交流故障”、“蓄电池电压异常”和“充电模块故障”四个故障信号，Ⅰ段母线直流屏负载由蓄电池供电，由于长时间放电，Ⅰ段直流母线电压已降低至184V，Ⅱ段直流母线电压正常。
处理过程：
检查后发现第一交流进线失电，直流屏1、2两组充电机全部停止工作，3、4号充电机有第二路交流供电工作正常。
根据现场情况判断，是由于所用变切换造成第一路交流电失电，而没有切换到第二路交流进线从而引起直流屏1、2充电机而无法工作。
经过处理1号所用变由于上级电源失电无法工作，手动试送1号交流电源切换开关无法切换到第二路交流进线工作，通过合上母联开关由3、4号充电器向Ⅰ、Ⅱ段直流母线充电电并调整3、4号充电器充电电流，同时汇报工区和调度。
原因分析：
根据现场情况以及处理过程判断，故障原因是1号所用变上级电源失电而引起1号交流进线失压，又由于1号交流切换开关故障无法自投到二号交流进线工作，从而造成1、2充电模块不能工作，使1组蓄电池直接对母线放电时间过长造成Ⅰ段母线电压过低。
应对措施：
此次故障引起原因为一号交流切换开关故障引起交流进线无法自动切换，所以应安规定进行定期切换开关试验，及时发现事故隐患，消除事故源头。
二直流系统接地
直流系统发生一点接地是常见的异常运行状态，虽难不直接产生恶果，但潜在危险性很大。因此规定，当直流系统发生接地后只允许连续运行2小时以便使值班员迅速寻找接地点，尽快消除，防止发展成两点接地故障。
变电所直流系统所接设备多、回路复杂，在长期运行过程中会由于环境的改变、气候的变化、电缆以及接头的老化，设备本身的问题等等，而不可避免的发生直流系统接地。特别在变电所建设施工中或扩建过程中，由于施工及安装的种种问题，难以避免的会遗留电力系统故障的隐患，直流系统更是一个薄弱环节。投运时间越长的系统接地故障的概率越大。
直流系统接地的危害
（1）接地分类:由于直流系统网络连接比较复杂，其接地情况归纳起来有以下种种：按接地极性分为正接地和负接地，按接地种类可分为直接接地，亦称金属接地或全接地和间接接地，亦称非金属接地或半接地；按接地的情况可分为单点接地、多点接地、环路接地和绝缘降低或称片接地。
（2）正接地可能导致断路器误跳闸 。
（3）负接地可能导致断路器的拒跳闸。
直流系统接地寻找一般原则
（1）、首先，分清直流一点接地的极性，大概分析接地故障的原因（天气，还是二次回路上工作引起？）再按现场实际情况确定查找方法。如果两段直流母线并例运行，首先拉开母联开关，缩小查找范围，对直流母线上不太重要的馈线，可用“瞬时停电法”查找，对重要的负荷的分路可用“转移负载法”查找一点接地。查找次序：先对有缺陷的分路，后一般分路;先户外，后户内；先对不重要回路，后对重要回路；先对新投运设备，后对投运已久的设备。
对不重要的直流电源（如事故照明，信号装置，开关和闸刀的操作电源），采用“瞬时停电法”查找，即拉开某一馈线开关再迅速合上（拉开时间不超过3S）并注意接地是否瞬时消失，若未消失，再依次寻找。
对重要的直流电源（如继电保护，操作电源，自动装置及信号电源等）的馈线，应事先得到相应调度同意后进行，应由两人操作。
具体接地点拉、合步骤
1、二次回路是否有工作引起的
2、在调度同意下依次拉、合次序
1）事故照明,临时工作电源及继电保护试验电源试拉、合
2)热备用、冷备用设备的试拉、合
3)开关合闸电源，I、II段的电源试拉、合
4）退出重合闸，试拉、合重合闸电源
5）通讯电源及远动装置电源试拉、合
6）故障录波器电源试拉、合
7)通过调度将220KV主保护改接信号后试拉、合保护控制电源I、II
8）试拉、合蓄电池充电机电源
9）试拉、合蓄电池
10）当确定接地范围后，如无法停用，应报告工区派人尽快消除，无法查找后及时汇报工区
（2）、直流接地选线装置监测法
通过在线监测直流系统对地绝缘情况的装置。查找随时报告直流系统接地故障，并显示出接地回路编号。
五、防范措施
1、根据工程实际选择直流馈线网络接线方式、直流系统额定电压、蓄电池容量、合理配置检测和电压监视装置及上下级空开等
2、加强蓄电池组的运行管理和维护
3、严格控制浮充电方式和运行参数
4、浮充电运行的蓄电池组，除厂有特殊规定外，应采用恒压方式进行充电。充电时严格控制单体电池的浮充电压上、下限，防止蓄电池因充电电压过高或过低而损坏。
5、浮充电运行的蓄电池组，应严格控制所在蓄电池室环境温度不能长期超过30°C
6、定期核对并进行放电试验，随时掌握蓄电池的容量
7、定期对充电、浮充电装置进行全面检查、校验其稳压、稳流精度和波纹系数，不符合要求的，应及时进行调整，以满足要求
8、加强直流系统熔断器的管理，防止越级熔断。各级熔断器的定值整定，应保证级差的合理配合。上下级熔体之间（同一系列产品）额定电流值应保证2—4级级差，电源端选上限，网络末端选下限
9、为防止事故情况下蓄电池总熔断器无选择性熔断，该熔断器与分熔断器之间，应保证3—4级级差。
10、改变直流系统运行方式的各项操作必须严格执行现场规程规定
11、直流母线在正常运行和改变运行方式的操作中严禁脱开蓄电池组。
12、直流系统检修工作必须严格执行两票制度，防止事故发生。
13、加强直流系统的防火工作，直流系统的电缆应采用阻燃电缆，两组蓄电池的电缆应分别铺设在各自的通道内，尽量避免与交流电缆并排铺设，在穿越电缆竖井时，两组蓄电池电缆应加金属套管
结束语
直流系统是变电所的一个重要组成部分，对变电所的正常运行起着重要的作用，它的设计方案是否合理、验收是否能够严格把关、日常维护是否到位直接影响着变电站的可靠性。在变电所直流系统的设计、验收、运行维护的各个环节中要认真对待、抓住其关键点，这样才能确保变电所的安全运行,为防止和杜绝变电所直流系统事故，我们对变电所的直流系统的不足应进一步完善，消除了造成直流系统故障的安全隐患，进一步减小了变电所发生直流系统事故的可能性，在保证直流系统安全稳定运行的同时也保证了继电保护及自动装置的可靠运行，确保电网的安全稳定运行。
参考文献
[1]国家电网公司十电网重大反事故措施[Z]．
[2]电力系统继电保护实用技术问答(第三版)[M]．北京：中国电力出版社，2000．
[3]电力工程直流系统设计技术规程[S]．
[4]江苏省电力调度规程
[5]宜兴电力公司220KV王家变电所运行规程
刘古泉
2011.08.10
http://www.baidugps.com/neibu.htm
