基于变电站直流系统的试验原理与方法

基于变电站直流系统的试验原理与方法

俄拉木丁刘立才

（国网新疆电力公司塔城供电公司新疆塔城市834700）

摘要：本文介绍了变电站直流系统的概况，阐述了进行测试试验的意义和作用。从稳压稳流精度试验、纹波系数测试、蓄电池组及其他测试试验等方面，描述了试验的原理和方法。

关键词：变电站直流系统测试试验稳压稳流纹波系数

1.变电站直流系统概述

直流电源系统由交流输入、蓄电池组、馈电屏、充电装置、电压监测、监控单元与直流馈线网络等部分组成。在变电站中有着广泛的应用，负责为自动装置、继电保护、事故照明、断路器合闸操作等提供直流电源。直流系统有着较强的独立性，与发电机、用电方式及等系统的运行不存在关联。当外部的交流电断路时，蓄电池可提供后备的直流电源。在电力工程中，因直流电源系统出现故障会引发系统故障与设施损坏，严重是甚至会造成人身伤亡等事故。因此，确保直流系统的正常运行，是保障变电站安全运行的重要条件之一。

2.稳压稳流精度试验

稳压、稳流精度，是衡量其电流与电压稳定性的度量。《GB/T19826-2014电力工程直流电源设备通用技术条件及安全要求》中明确规定，当充电装置处于稳压状态时，直流输出电压的值位于规定的整定范围内，其交流输入电压的额定变化范围为85~115%。将负载电流调整为额定值小于1的系数，对其充电装置的输出电压进行分别测量，能够得到输出电压的极限值，从而计算出所对应的稳压精度。同理，当充电装置处于恒流充电状态时，将充电直流的值设定在规定范围内，其交流输入电压的额定变化范围同样为85~115%。对充电电压进行调整后，测量其对应的充电电流得到极限值，通过计算得到稳流精度。以某地区220kV和110kV变电站为例，表1显示了其稳压稳流精度的试验数据。可以发现，其中一个的充电模块存在稳流精度偏高的现象。而另外一个在小电流时，会出现精度不准的情况【1】。

3.纹波系数测试

在电力系统中，直流电源的形成是通过交流电源经整流稳压而得到的。因此，在直流稳定量中，不可避免的会带有一些交流的成份，在直流稳定量叠加上后，产生低频或高频交流分量的纹波。纹波系数是用来衡量纹波大小的参数，可分为纹波有效值系数与纹波峰值系数。当充电浮充装置处于稳压状态时，其交流输入电压的变化范围为额定电压的-10~15%，输出电压的值位于稳压电压的调节范围内，可以通过测量得到电阻性负载两端的纹波系数。

纹波系数的大小，是输出电压脉动分量的峰值与输出电压的平均值之比。影响纹波系数的因素较多，以220v直流系统为例，试验电源、测试方法、充电模块与输入交流电源等，均会对纹波系数的测量结果产生影响。可用峰值电压表或带标尺的阴极射线示波器进行测试，用峰值电压表测量输出电压的脉动分量峰值，用普通电压表测量输出电压的平均值。在进行测量时，应尽可能避免系统误动作，以保证计算的纹波系数真实准确【2】。

4.蓄电池组测试试验

蓄电池组的状态分为放电、均浮与浮充等，可使用电流表、电压表及其他专用的测试仪器，对单体电池或电池组进行实时测量，以获得电压、电流与电阻等参数。蓄电池组的测试，大体可以分为放电测试与容量测试两大类。其中，放电测试是指核对性放电的相关数据，主要包括了单体与整组电池的电压、电池已放容量、放电电流与放电时间等。而容量测试则涉及到整组电池中的每一个单体，通过测量其电池内阻，从而分析出其性能的优劣状况，为技术维护提供依据。

4.1放电测试

在进行放电测试时，要对变电站的直流系统数据进行收集，包括单体蓄电池电压、蓄电池节数与直流系统电压等级等，结合直流系统维护的要求，确定核容放电的模型。根据模型及电站内设计接线的实际情况，增加所需要的硬件部分，以实现放电测试的功能。以某地区为例，共有一所220kV、两所110kV变电站，经放电测试得到如图1所示的放电模式测试曲线，其测试结果满足要求【3】。

4.2容量测试

蓄电在浮充电的状态时，其端电压与电池的容量之间不存在对应的关系。即便蓄电池的性能较差，在浮充电的状态下，也可能测量得到合格的电压值。因此，需要选用专业的测量仪器，对蓄电池组的容量进行测试。在实际操作设置参数时，应结合变电站中蓄电池组的实际情况。从运行母线上将所需测试的蓄电池组退出，再接入专业的测试仪器的负载进行放电。所采集到的数据通过无线中继模块传输至主机，在终端显示出蓄电池组的容量等参数。

5.其他测试试验

变电站直流系统的试验，除了上述的几个主要部分外，还包括了其他一些测试试验项目。首先，要对直流屏电源柜的外观进行检测，确保其完好无损，满足正常使用。其次，要测试柜内电气回路的间隙距离，检测电气装置安装工程盘、柜及二次回路结线施工的性能。同时，还要对交直流回路进行绝缘测试，以达到GB/T12706.2—2008的相关要求。

进行微机监控系统测试时，应保证直流监控器对于所采集的电流电压值、蓄电池与充电机状态、馈线输出电源、及绝缘母线等信息的实时显示，实现对高频开关电源的控制、均浮充转换与输出电压测试。同时，还需要对充电模块的电流，进行均衡性能的试验。通过测量模块的分离电流和反馈总线电压，以实现蓄电池组的均衡充电和保护。此外，还应进行必要的绝缘功能试验，包括母线与支路的绝缘测试。

6.结语

变电站直流系统的试验，对于变电站的安全运行，有着极为重要的意义和作用。在实际的工作中，还应加强理论知识的掌握和经验的累积，以提高试验工作的水平和质量。

参考文献

[1]闫冬瑞.变电站直流系统试验的重要性及原理.科技向导[J].2012(29).

[2]唐志军.直流充电机稳流稳压精度和纹波系数测试的探讨[J].福建电力与电工.2006(03).

[3]许晓阳.变电站直流蓄电池组核容放电测试新方法研究[J].机电信息.2015(09).