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提高变电站直流系统可靠性措施

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  摘 要:邯钢邯宝能源中心铁前变电站现有两组阀控式铅酸蓄电池、两套智能整流系统、两套UPS电源装置,直流系统采用分段供电,环路开路运行。负责为铁前站10kV、110kV、主变设备的控制、信号、自动装置、继电保护、事故照明及后台监控机提供可靠的电源。该直流系统目前已运行12年,在2017年期间铁前站直流模块有9块出现故障,即一年内故障率达到50%,UPS电源出现4次故障,还有蓄电池故障16块,直流回路接地故障4次等有关直流系统的问题,严重影响直流系统的安全供电。
  关键词:蓄电池 直流模块 UPS电源 直流系统 安全供电
  中图分类号:TM63 文献标识码:A 文章编号:1674-098X(2019)03(b)-0045-02
  1 铁前变电站直流系统简介及存在问题
  邯宝能源中心铁前变电站直流系统有2组蓄电池,采用阀控密封式铅酸蓄电池,每组104块,浮充电压控制在2.23~2.28V,均衡充电电压在2.30~2.38V;2组直流模块,每组9块,共计18块;2套UPS电源装置,采用的是分开供电;直流系统采用分段供电,环路开路运行,但各段母线负荷分配不均衡。负责为铁前站10kV、110kV设备的控制、信号、自动装置、继电保护、事故照明及后台监控机提供可靠的电源,对变电站的安全运行起着重要的作用,是變电站安全运行的保证[1]。目前存在直流模块经常故障、UPS电源不稳定、直流回路供电不稳定等问题。在2017年期间铁前站直流模块有9块出现故障,即1年内故障率达到50%,UPS电源出现4次故障,还有蓄电池故障16块,直流回路接地故障2次等有关直流系统的问题,严重影响直流系统的安全供电。
  2 问题原因分析
  针对上述情况我们组织技术人员进行现场调查及技术分析,得出造成以上问题的原因主要有[2]:(1)铁前站内直流系统存在直流模块运行环境不稳定,产品本身质量存在问题;(2)UPS电源运行方式不合理;(3)蓄电池日常维护不到位;(4)直流回路存在绝缘老化现象;(5)电力系统电压质量调节不够完善等问题,导致直流母线电压长期过高;(6)绝缘监测装置故障、不能及时反映绝缘降低的问题;从而引起直流系统供电不可靠,造成直流系统故障。
  3 解决措施
  针对以上原因,我们查阅专业资料并结合现场设备实际情况及运行状况,制定了相应的对策及实施方案[3,4]。
  3.1 提高变电站值班人员素质
  对变电站运行值班人员进行直流系统知识培训,熟悉铁前站直流系统运行情况,保证每个值班员对直流系统的作用、各个环节设备的作用、经常出现的故障及处理方法、设备维护方法熟记于心,加强值班人员对直流系统的重视,巡讲中能及时发现隐患并合理解决。
  3.2 保证系统电压稳定
  直流母线的电压应保持在85%~110%范围之间,电压过高,将使信号装置的灯泡寿命降低,保护装置的继电器过热,电压过低,保护、断路器等机构不能正常动作。所以要求变电站值班人员实时监控,及时调节变压器档位,合理减少线路损耗,合理进行无功补偿,及时调整运行方式等改善电压偏差。将冲击性负荷与稳定负荷分开,严格控制大负荷起停时间,减少事故的发生等改善电压波动。保证低压交流系统电压稳定在合理范围内,从而为直流系统提供稳定的运行环境。
  3.3 正确维护蓄电池
  (1)保持环境温度在15℃~25℃,温度越高,腐蚀速度越快,使电池寿命缩短,温度太低,不利于电池充放电。(2)定期对蓄电池电压进行测量,保证电压稳定,单只低于1.9V时及时更换新电池,以防扩大设备故障范围。(3)定期对蓄电池组进行大放大充,保证性能可靠,运行在最优状态。(4)本电池组为自动浮充和均充。但要保持充电电压正常,浮充电压过高或过低,会缩短使用寿命。均充电压保持在2.30~2.35V/单格。(5)定期对蓄电池组进行清扫,检查是否漏液、鼓肚,发现问题及时处理。
  3.4 优化UPS电源供电及运行方式
  (1)铁前变电站原先两组采用的是分开供电,各带一部分后台负荷,而且互不备用,没有联络开关。经过研究决定改为互为备用的运行方式,改变接线方式使2台电源并联,都能带全部负荷,运行时一台备用,一台正常运行,当运行出现故障时自动切换到备用台,提高供电可靠性;(2)在UPS负荷侧与其交流电源间加设抗干扰的隔离措施,防止用电系统的暂态干扰进入负荷侧。
  3.5 严格控制直流模块故障率
  改善直流模块运行工艺,出现报警时及时处理,避免损坏模块。定期监测模块性能,避免过充或过放电。及时清扫模块灰尘,提供好的运行环境。将站内直流负荷平均分配到各段母线上,形成环路,保持负荷平衡、直流模块电流均衡。既可以保证模块稳定运行,又能在出现故障时降低影响范围。
  3.6 保证直流系统绝缘性
  更换新的绝缘监测装置,将直流系统绝缘检查纳入周期性工作中,定期检查维护,发现老化及时处理。保持直流电压在正常范围内,电压过高会加速绝缘老化。出现接地故障时及时处理,防止事故扩大,保证安全供电。
  3.7 对前变电站蓄电池模块进行更换
  一般7~10年进行更换,目前运行了12年。两组蓄电池组采用相同的规格和型号,在先停一组蓄电池情况下,分别予以更换。更换的蓄电池必须要有出厂检验报告和合格证书。更换过程中,对每只蓄电池模块进行详细检查,检查新模块有无漏液、鼓胀、破损情况,并要求厂家提供单只蓄电池的电压。更换过程中,明确注意了蓄电池的极性,防止接反现象发生。并在改造完成后,对蓄电池的充、放电进行了验收。
  4 实施效果及经济效益
  通过提高人员技能水平、稳定系统电压、正确维护蓄电池、改变UPS供电方式、严格控制直流模块故障率、保证直流系统绝缘性等一系列措施实现了直流系统安全供电的目标。2018年全年没出现一起直流接地故障,直流模块故障1块,故障率5%,蓄电池故障2块,大大减少了蓄电池备件费用,相比2017年节约因直流系统故障而引起事故造成的损失约100万元,圆满完成目标。
  据实施后效果来看,2017年蓄电池漏液、损坏共计16块,2018年蓄电池出现故障2块,比上一年减少14块,减少备件费用14×400=5600元;直流模块2017年故障9块,2016年故障1块,比去年减少8块,减少备件及厂家维护费用8×9000+10000=82000元;2018年没有出现一次直流系统接地故障,减少因此产生的停产损失约100万元。所以实施后不仅提高了直流系统供电可靠性,保证变电站安全供电,而且年节约费用100万,为公司创造了效益,完成预期设定目标。
  参考文献
  [1] 白忠敏.电力工程直流系统设计手册[M].北京:中国电力出版社,1998.
  [2] 于海.直流系统接地问研究[D].浙江大学,2011.
  [3] 白忠敏.电力工程直流系统当前问题及其建议[J].电源技术应用,2007(4):81-82.
  [4] 王梅义.电网继电保护应用[M].北京:中国电力出版社,1999.
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