一、直流系統的作用

變電所直流系統可為各種控制、自動裝置、繼電保護、信號等提供可靠的直流工作電源，還可作為可靠的操作電源和應急后備電源。

二、直流系統的組成

變電所直流系統一般由蓄電池組、充電設備、直流負荷三大部分組成，變電所直流系統的工作電源通常為220V或110V，弱電直流電壓為48V。

1、蓄電池

蓄電池是一種化學電源，它把電能轉變為化學能儲存起來（充電），使用時把化學能轉換為電能供給用電設備（放電）。目前變電所廣泛使用的是閥控密封式鉛酸蓄電池，其運行方式如下：

1）初充電

新安裝或大修中更換的蓄電池組第一次充電稱為初充電，初充電電流為1.0I 10 （I10為10h率放電電流）；

2）浮充電

初充電完成后轉為浮充電，使蓄電池組始終保持在95%以上的容量；

3）均衡充電

事故放電或浮充電調整不當，造成電池容量虧損時，應進行補充充電，也叫均衡充電。

2、充電設備

目前多使用高頻開關電源，先將輸入的工頻交流電經整流濾波后得到直流電壓，再通過功率變換器變換成高頻脈沖電壓，經高頻變壓器和整流濾波電路，最后轉換成穩定的直流輸出電壓。對主充電和浮充電裝置的一般要求如下：

1）整流裝置的輸出電壓、電流調節范圍，應滿足蓄電池在充電、浮充電、均衡充電等運行狀態下的要求。

2）整流器應具有定電流、恒電壓性能，能以自動浮充電、自動均衡充電、手動充電三種方式運行。

3）整流器輸出直流的紋波系數不大于2%。

4）整流器內應設必要的短路保護、缺相保護、過電壓保護和故障信號。

3、直流母線接線與直流饋線網絡

直流母線的接線方式和蓄電池的組數、直流負荷的供電方式以及充電、浮充電設備的配置情況有關，直流母線常采用單母線分段接線方式。在220KV及以下的變電所中，直流系統一般只裝設一組蓄電池，直流母線多采用兩段母線接線，對直流負荷采用環形供電的形式。

三、直流系統運行操作注意事項

1、直流系統設有電壓監視裝置、絕緣監察裝置，正常時均應投入運行。

2、正常運行時，直流母線電壓應保持在額定電壓的±4%～5%。

3、正常運行中，直流兩段母線應單獨運行，不得并列運行而降低可靠性。

4、因直流系統工作需要轉移負荷時，允許兩段母線短暫并列，但必須注意兩段電壓一致，且絕緣良好，無接地現象。工作完畢后應及時恢復，以免降低直流系統可靠性。

四、直流系統的運行維護

1、直流系統的檢查

直流回路和充電設備的全面檢查，應每年不少于一次。

1）檢查直流回路各連接點的連接情況，有無發熱、氧化現象；

2）檢查分合閘電纜是否符合要求；

3）檢查充電裝置各部件有無異常，儀表是否在校驗有效期內。

2、直流系統絕緣電阻

測量時先將直流系統二次回路斷開，使用500伏兆歐表進行絕緣測試，絕緣電阻值應符合規定。

3、儀表保護校驗及二次線檢修

1）按校驗規程校驗儀表；

2）檢查二次回路各項功能應合格，保護可靠；

3）檢查二次線螺絲應緊固，絕緣無破損。

4、直流母線及隔離開關檢修

1）清掃母線，檢查螺絲緊固情況；

2）檢查二次接線絕緣皮有無破損，隔離開關分、合有無卡澀；

3）動靜觸頭是否緊密，有無發熱、燒傷痕跡。

5、直流接觸器的調整與檢修

1）清掃灰塵，檢查滅弧罩、動靜觸頭、銜鐵是否完好；

2）檢查線圈絕緣應良好，無破損，無過熱跡象；

3）測量觸點閉合同期差、開距及壓縮行程應符合要求。

五、直流系統的日常巡視檢查

1、直流盤

1）檢查表計及信號燈，判斷直流系統運行情況。

2）檢查各控制開關、隔離開關位置應正確，試驗正常。

3）檢查熔斷器應良好，熔絲應配置合理。

4）對電容儲能裝置，還應檢查儲能裝置是否在充電位置，檢查儲能容量和電容滲漏油、放電、變形、及連接線情況。

2、蓄電池

1）定期檢查測量單個電池電壓及總電壓；

2）檢查電池底板狀況，電池底部有無脫落物。

3）檢查各電池連接部分應牢固，無腐蝕、無過熱。

4）檢查配電盤、電池架、連接板、連接線及端子上有無銹斑。

5）檢查電池運行中有無發熱、膨脹變形、漏液溢酸現象。

3、充電設備

1）檢查整流變壓器應無過熱，整流元件應運行良好。

2）檢查在規定運行位置應穩壓、穩流、運行良好。

4、蓄電池室

1）溫度應在允許范圍內。

2）室內照明、通風及其他附屬設備應完好。

六、直流系統的一般故障及處理

1、可控硅整流裝置故障處理

1）檢查交流電源、空氣開關、交流接觸器、熱元件、控制開關是否良好。故障處理后，將直流輸出調到最小位置，可試送一次。

2）檢查直流母線電壓是否過高，若過高，可降低后試送。

3）如故障時過流保護動作，可按復歸按鈕解除報警，將電流調節旋鈕逆時針回零，再緩緩恢復正常值。

4）當浮充機故障退出時，應改用主充機代替其運行。

2、直流母線電壓過高或過低處理

直流母線電壓過高，會使長期帶電的設備過熱損壞或繼電保護自動裝置誤動作；電壓過低會造成斷路器保護動作不可靠及自動裝置動作不可靠。

1）電壓過高時應降低浮充電流，使母線電壓正常；

2）電壓過低時應檢查浮充電流并進行調節，使母線電壓正常。

3、免維護蓄電池故障處理

1）絕緣降低

可能為支架潮濕或絕緣處積有導電性灰塵，應進行清洗。

2）極板短路

可能為極板上活性物質脫落及沉淀物質過多積在極板間，或極板彎曲使隔離板破損。應更換隔離板，清除沉淀物。

3）極板硫化

可能為電解液有問題，或充電方式有問題，應調整電解液密度和充電方法。

4）容器破損

原因為容器質量差，或安裝不正確，應短接掉故障電池或更換容器。

七、直流系統的接地故障及處理

1、直流系統接地的危害

直流系統發生一點接地潛在危險性很大，若在同一極的另一點上再發生接地，將構成兩點接地短路，因兩點接地短接了有關元件，將會造成繼電保護誤動作，甚至造成斷路器誤動、拒跳和直流熔絲熔斷等嚴重情況。因此，當直流系統有一點接地時，應盡快找出接地點，隔離并消除故障，防止發展成兩點接地。

2、直流系統接地的處理

1）接地處理的一般原則

（1）確定接地性質，是正接地還是負接地，以及是哪段母線接地。

（2）采取按路尋找、分段處理的辦法。

①先拉不重要電源，后拉重要電源；

②先室外部分，后室內部分；

③先對有缺陷的分路，后對一般分路；

④先對新投運設備，后對投運已久的設備。

（3）試拉各專用直流回路如繼電保護、操作電源、自動裝置電源等，應事先取得調度同意后進行，必要時應做好相應措施，切斷時間不得超過3s。

（4）處理直流接地，運行人員不得拆動任何直流回路或繼保二次小線，只能操作電源小開關、熔斷器或連接片。

2）查找接地點時的注意事項

①查找和處理至少須由兩人進行。當直流系統發生接地時，應立即停止在二次回路上的工作；

②查找直流接地時，不得拆動任何直流回路或繼電保護二次小線，只能操作電源小開關、熔斷器或連接片；

③查找直流接地時，應與調度取得聯系，對保護回路的試拉，應在調度同意后進行，試拉前應做好防止保護裝置誤動的措施；

④為防止保護誤動作，在直流接地試拉中，當拉信號、閃光或控制開關、熔絲時應正負極同時拉開，或先拉開正電源，再拉負電源；恢復時順序相反。

⑤查找接地，禁止使用燈泡尋找的辦法；

⑥在處理直流系統接地故障時，不得造成直流短路和新的接地點；

⑦兩段母線同時發生接地時，嚴禁并列操作；

⑧當拉路查找不到接地點時，應考慮兩點接地或絕緣下降而出現的虛接地，必要時通知繼電保護專業人員到場，協助查找并及時消除接地現象，保證直流系統的正常工作。

八、直流系統的檢修

1、取出插件。

2、清除各部灰塵，必要時進行清洗。

3、檢查所有接線有無過熱，并緊固所有螺栓。

4、檢查交、直流側電源開關、接觸器及控制開關的觸點有無燒傷和不良現象。

5、檢查所有開關動作是否靈活。

6、校驗電壓表、電流表等表計。

7、檢查過電壓、過電流及短路等保護電路中的元器件有無損傷，并復核保護回路中的繼電器定值。

8、檢查信號回路中的元器件有無松動和損壞。

9、控制回路的檢修

1）對脈沖產生、移相控制和電源等插件板進行清掃檢查，并按說明要求測試其功能參數；

2）檢查清掃“自動-手動”切換回路、“穩壓-穩流”調整回路的元器件。

10、主回路的檢修

1）檢查主回路中的熔斷器、熱繼電器及阻容保護等元件有無損傷、過熱等異常現象；

2）檢查整流變壓器有無過熱和短路現象；

3）檢查濾波電容有無漏液、變形及濾波電感有無過熱、損傷現象；

4）檢查主整流元件及高頻開關功率模塊有無過熱、老化現象，必要時測量其主要參數；

5）檢查降壓回路硅元件有過熱、老化現象。

11、修理或更換已老化或損壞的電子元器件。

12、輔助系統檢修

1）檢修冷卻風扇；

2）測量檢測點的主要性能參數；

3）測量主回路絕緣電阻

用500伏兆歐表測量，且應斷開主回路中的電子元件或將電子元件短接。

九、鉛酸蓄電池直流系統的運行維護

采用鉛酸蓄電池組作直流電源，不受供電系統運行情況的影響，工作可靠；但由于它充電時要排出氫和氧的混合氣體，有爆炸危險，而且隨著氣體帶出的硫酸蒸汽有強腐蝕性，對人身健康和設備安全都有很大影響。因此鉛酸蓄電池組一般要求單獨裝設在一個房間內，而且要考慮防腐防爆，因而投資很大。現在一般工廠供電系統中采用的越來越少。

1、運行中的檢查內容

1）檢查充、放電的電流；

2）檢查極板顏色和形狀；

3）檢查電解液液面溫度和密度；

4）檢查蓄電池電解液冒泡的情況是否正常；

5）檢查沉淀物；

6）檢查絕緣電阻；

7）檢查各接頭和連接導線；

8）電池容器應無傾斜，表面應清潔；

9）檢查直流母線的電壓是否正常；

10）檢查室內溫度是否正常。

2、運行中的檢查注意事項

1）對充、放電電流的檢查時，若用大電流充放電時，會使極板脫粉或彎曲變形，電池容量減少，故應摸清負荷變化規律，隨時注意充電及放電電流的大小，并做好記錄。充、放電前應計算上次放出或充入的電量，以免過充、過放或充電不足。放電后應及時充電，即使有特殊情況，也不得超過24小時。

2）在充好電后，正極板是深褐色(過二氧化鉛)，負極板是深灰色(鉛綿)。在放電后，正極板是淺褐色，負極板是淺灰色。極板形狀不應彎曲、短路、斷裂和鼓肚，極板上不應生鹽，有效物質(PbO2)不應大量脫落。極板與極板間之距離應相等。在檢查極板中如發現異常情況，應查明原因，及時消除，并做好記錄。

3）電解液的液面應經常高于極板上緣10~20mm。如液面下降至10mm以下，這可能是由于室溫過高，電解液蒸發較快所致,則應在充電開始前加入純水或蒸餾水，以防極板頂部翹曲。

蓄電池的電解液在運行中的溫度不得低于10℃，不得高于25℃，在充電過程中不得超過40℃。

在浮充電運行時，蓄電池的電解液密度值一般應保持為1.20~1.21。電解液的密度隨溫度的增減而變化，溫度升高，密度值下降，溫度降低，密度升高。若電解液的密度值高于1.25時，則應補加蒸餾水；若密度值低于1.21時，則應補加稀硫酸溶液。

4）電池在正常情況下，沉淀物的高度距極板下緣應在10mm左右。沉淀物的種類很多，如充電電流過大，時間太長，則正極板上的活性物質(過二氧化鉛)脫落下來，沉淀到電池底部，便成為褐色沉淀物。如由于極板生鹽(過放電引起)或電解液中含有害物質，則電池底部有白色沉淀物。如果沉淀物與極板相連，則電池底有藍色沉淀物。如果由于電池工作不均衡，或蒸餾水質量不良， 則電池底部有成層(一層褐、一層灰、一層白)的沉淀物。

5）在檢查絕緣電阻時，應定期檢查蓄電池的絕緣電阻，用電壓表法測出的絕緣電阻值應不小于0.2MΩ(電池電壓為220V)。

6）要經常檢查各接頭與導線連接是否緊密，有無腐蝕現象。在各連接處應涂上凡士林或黃油，以防銹蝕及酸液浸蝕。

7）直流母線電壓應正常，保持在225V，允許變動范圍為220~230V。因為母線電壓過高會引起設備的損壞；母線電壓過低會降低繼電保護和自動裝置動作的靈敏度，造成拒絕動作，所以應對直流母線電壓進行及時調整。

蓄電池應經常處于浮充電方式，每個蓄電池的電壓應在2.15V，允許變動范圍為2.1~2.2V，這樣可使蓄電池處于滿充電狀態。如果浮充電壓太高，會發生過充電現象，從外部能看到有強烈的氣泡產生，這時需經常加蒸餾水；若浮充電壓過低，就會發生充電不足現象。所以，對電解液的濃度要經常調整，便電池電壓在允許范圍內。

8）蓄電池室應保持適當的溫度(10℃~30℃)，并保持良好的通風和照明。當室溫超過25℃時，則應起用通風裝置；當室溫低于10℃時，應開起取暖裝置。

十、鎘鎳蓄電池直流系統的運行維護

采用鎘鎳蓄電池組作直流電源，除不受供電系統運行情況的影響、工作可靠外，還有大電流放電性能好、比功率大、機械強度高、使用壽命長、腐蝕性小、無需專用房間，從而大大降低了投資等優點，因此在工廠供電系統中應用比較普遍。

1、鎘鎳蓄電池的類型

1、鎘鎳蓄電池按電氣性能可分為超高倍率、高倍率、中倍率、低倍率幾種類型。這里所說的倍率是指放電倍率，即用鎘鎳蓄電池的額定容量值為基數，放電倍率就是指在保證一定的放電電壓條件下，最大能放出幾倍額定容量值的電流。如100Ah鎘鎳蓄電池，用3額定容量值的倍率放電，放電電流為3x100=300A。鎘鎳蓄電池的放電倍率高于7額定容量值的為超高倍率；在3.57之間的為高倍率；在0.53.5之間的為中倍率；低于0.5的為低倍率。

2、超高倍率的鎘鎳蓄電池一般為全燒結式，價格較貴。高倍率的鎘鎳蓄電池一般為半燒結式，即正極板是燒結式的，負極板是拉漿式的或壓成式的，比它同容量全燒結式的價格低5%~20%，因而應用較為廣泛。中、低倍率鎘鎳蓄電池，目前我國大都采用袋式的，它因價格較低而被廣泛應用。

2、鎘鎳蓄電池的參數

1）額定電壓

額定電壓是指蓄電池工作時必須保證的電壓，鎘鎳蓄電池的額定電壓，國標定為1.2V。

2）終止電壓

終止電壓是指蓄電池放電時電壓下降到不宜再繼續放電的電壓。其數值隨不同的放電率以及對容量、壽命要求不同而異。鎘鎳蓄電池的5h放電率的終止電壓是1.0V。

3）充電電壓

充電電壓是指蓄電池按正常充電率充電時蓄電池的最高電壓，鎘鎳蓄電池一般在1.6~1.7V。

4）額定容量

額定容量是指在規定條件下(如環境溫度、放電率、終止電壓)蓄電池能放出的最低電量，用Ah表示。鎘鎳蓄電池的額定容量是用5h放電率的容量來表示的，用符號C5代表。

5）放電率

放電率是指鎘鎳蓄電池在規定的時間內放出其額定容量時所輸出的電流值。如500Ah，用5h率放電，其電流是100A。

3、運行中的檢查內容

1）檢查充、放電的電流。

2）檢查極板顏色和形狀。

3）檢查電解液液面溫度和密度。

4）檢查沉淀物。

5）檢查絕緣電阻。

6）檢查各接頭和連接導線。

7）電池容器應無傾斜，表面應清潔。

8）檢查直流母線的電壓是否正常。

9）檢查室內溫度是否正常。

4、運行中的檢查注意事項

經檢查后確認需要加入電解液時，應注意選擇用適當溫度下使用的電解液。若電池在較高的溫度下工作而注入較低溫度下使用的電解液，則會縮短蓄電池的壽命。或電池在較低的溫度下工作而注入較高的溫度下使用的電解液，則會減少蓄電池的容量。