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摘要：电力设备的正常运行和进行事故处理，可靠的直流电源是必不可缺少的，它给在正常运行中的电力设备提供控制、保护、信号、操作电源，尤其是电力系统事故交流电源消失时，电网崩溃情况下迅速黑启动，保证重要用户供电、重新并网运行。如何加强对直流电源系统的监控和故障分析，并采取相应的对策是电力系统需要解决的问题之一本文主要谈谈如何提高直流系统的可靠性和安全性，以确保电力系统的稳定运行。
关键词：电力系统；直流电源；可靠性
多年来，人们在直流电源可靠性方面做了大量的理论研究和实践工作，废除一些落后设备和元器件，改善系统接线，提高自动化水平，得到了先进的技术指标，可靠性大大提高。目前，电力系统广泛采用了阀控式密封铅酸蓄电池、高频开关整流器或微机型晶闸管整流器、直流断路器、直流电源监控装置等。但是在蓄电池选择、充放电设备选择、监控装置设置、系统接线和操作保护设备选择等方面仍然存在一些影响直流电源可靠性的问题。
1老旧直流电源系统所存在的问题
变电站未改造的老旧直流电源系统所存在以下问题：
（1）主接线方案不够合理主接线方案单一，常采用单母线、单蓄电池组，一台主充电装置，一台备用充电装置，各条输出支路均为刀闸加熔断器保险，级差配合难度大，常发生越级熔断，安全运行受到严重威胁。
（2）部份蓄电池组放置的地点不太符合蓄电池规程的要求，污染严重、外部泄漏电流较大；部分变电站还采用铅酸蓄电池和镉镍蓄电池，存在的问题是酸雾大、污染大、漏液、爬碱、维护困难，达不到额定使用年限。
（3）变电站的直流电源设备，其充电装置主要是磁饱和式充电装置和相控式充电装置，噪声大、稳流稳压差、精度低，效率低，无法控制浮充电流的大小，常导致过充或者欠充，严重影响了蓄电池的使用寿命，严重威胁着电网的安全运行。
（4）充电装置主要为磁饱和式和相控式两种，其电气接线方式五花八门，稳流稳压精度和纹波电压的差别都大。
2直流系统的可靠性研究
多年以来，人们在直流电源可靠性方面做了大量的理论研究和实践工作，废除了一些落后设备和元器件，改善了系统接线，提高了自动化水平，拥有了先进的技术指标，以及长寿命和少维护的原则，可靠性已大大提高。目前，电力系统广泛采用了阀控式密封铅酸蓄电池、高频开关整流器或微机型晶闸管整流器、直流断路器、直流电源监控装置等。
2.1蓄电池对直流系统可靠性的影响
近十年来阀控式密封铅酸蓄电池得到了广泛的应用。阀控式密封铅酸蓄电池使用期间不用加酸加水维护，电池为密封结构，不会漏酸也不会排酸雾，电池盖子上设有单向排气阀（即安全阀），该阀的作用是电池内部的气体超过一定值时，排气阀自动打开排气而后自动关闭，防止空气进入电池内部。其主要特点是：密封程度高，电解液象凝胶一样被吸收在高孔率的隔离板内，不会轻易流动，所以电池可以横放；极板栅采用无锑铅合金，电池的自放电系数很小；电池的正负极板完全被隔离板包围，有效物质不易脱落，使用寿命长；体积比老式电池小，而容量却比老式敞开型电池高；在使用过程中不会产生酸雾，气体，长期运行中无需补充任何液体维护工作量极小；电池的内阻较小，大电流放电的特性好。现在已广泛应用于电力系统中，为无人值班变电站首选蓄电池。但是它对温度反应灵敏，因而对充电电源要求较严格，不允许严重的过充或欠充。
2.2整流器对直流系统可靠性的影响
整流器是直流电源的重要设备，它的优劣直接影响蓄电池长期可靠运行，因此它的主要技术特性应满足蓄电池的充电和浮充电要求，长期连续工作制，应有稳压、稳流及限流性能，技术参数满足有关标准的要求，各种功能可以自动或手动切换，运行安全、灵活等。设计选型中应注意以下问题：
(1)浮充电压对于阀控式密封铅酸蓄电池宜选择2.23V，这是一个直流系统长期可靠运行和关系蓄电池寿命的重要问题。浮充电压应满足补偿电池自放电电流及维持氧循环的需要，实际上还应考虑电池结构、正极板栅腐蚀速度，电池内气体排放，以及直流系统母线电压为105%UN的要求等。浮充电压偏低则浮充电流不能维持蓄电池氧循环和补偿电池自放电而使蓄电池端电压形成偏差。浮充电压过高则加剧正极板腐蚀速度、排气、失水的后果。
(2)稳压、稳流及限流特性。为了保证蓄电池能够运行在最佳状态和应用两阶段定电流恒电压的充电方法。充电时的稳流特性也十分重要，在供电电压逐步上升时可保持稳定电流，保证电池的正常电化学反应，并顺利进入到恒压的均衡充电阶段，达到改善电池特性参数或解决个别落后电池容量恢复的问题。限流特性可防止在负荷突增时，整流器产生“抢负荷”和“超调”现象而轻易跳闸。
2.3直流电源监控装置对直流系统可靠性的影响
由于发电厂、变电所及电力调度部门均采用了计算机监测、监控技术。直流电源系统是电力工程中电气系统的一个组成部分。它对保证电力系统自动化装置的应用和可靠性起到重要作用。它的技术条件、基本参数、基本功能、安全性能、结构工艺等均应满足DL/T856—2003《电力用直流电源监控装置》电力行业标准的要求，行业标准规定监控的主要内容有充电电压、电流稳定运行的自动调整，浮充转均充或均充转浮充的按运行方式自动转换，主要直流断路器的运行状态和事故报警，直流母线电压的正常显示和异常报警，直流系统绝缘状态监测，蓄电池在线检测，逆变放电的自动调整等。
2.4直流配电系统对直流系统可靠性的影响
（1）直流系统接线方式的选择。直流系统接线应力求简单、安全可靠、维护操作方便。1组蓄电池接线可为单母线分段或单母线。2组蓄电池设两段母线，两段母线之间设联络电器，一般为隔离开关，必要时可装设保护电器。
（2）直流配电系统网络设计。直流供电网络宜采用辐射供电方式。小容量(200Ah以下)蓄电池直流系统，由于供电范围小，可以是在蓄电池接入直流母线后直接给负荷分别供电的两级网络系统。中大容量(200Ah以上)的蓄电池直流系统，由于供电范围大，可以在负荷集中处设直流分电柜，由直流分电柜给负荷供电，包括大负荷的再分配，也只形成3～4级的网络系统。
（3）直流断路器和熔断器级差配合的选择。直流断路器集操作与保护功能为一体，安装方便，操作灵活，稳定性高，保护功能完善。一般两段式保护的直流断路器，具有过载长延时的热脱扣功能，又有短路时电磁脱扣瞬动脱扣功能，应该说是理想的选择。但是直流断路器的额定电流选择是根据所供电的负荷电流计算确定。
3结论
以高频化、模块化、智能化为主要特点的高频直流电源是目前比较安全可靠的直流电源；阀控式密封铅酸蓄电池的各方面性能比较好，符合电力系统安全可靠性的要求；同时通过加强监测，加强维护管理等手段提高直流系统的可靠性和安全性，确保电力系统的稳定运行。
参考文献：
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