直流系統為變電站的繼電保護、控制系統、信號系統、自動裝置、UPS和事故照明等提供電源。隨著直流系統中荷貝克閥控鉛酸蓄電池、智能型高頻開關充電裝置等附屬設備的技術性能日益優越，安全可靠性進步，促進了直流系統技術和設備的迅速發展。我分公司范圍內的直流系統主要應用于變電所直流電源及UPS電源，此兩種電源工作狀況對于公司內的電氣安全生產運行起著至關重要的作用，如何通過有效措施及維護手段保證特種電源的穩定是我們面臨的一個關鍵題目。

電力系統中的直流電源部分由荷貝克蓄電池組、充電設備、直流屏等設備組成。它的作用是：正常時為變電站內的斷路器提供合閘直流電源；當廠、站用電中斷的情況下為繼電保護及自動裝置、斷路器跳閘與合閘、發電廠直流電動機拖動的廠用機械提供工作直流電源。它的正常與否直接影響電力系統的安全可靠運行。UPS不中斷電源是一種含有儲能裝置、以逆變器為主要組成部分的恒壓恒頻的電源設備，是通訊設備、計算機控制系統等不得斷電的系統不可缺少的外圍設備之一，它的作用是在外界中斷供電的情況下，UPS電源會自動切換，確保計算機、關鍵閥門、控制系統等設備正常工作不中斷，以免重要數據的丟失及硬件的損壞，同時保證關鍵閥門及控制系統安全可靠工作。由此可以看出，這兩種電源的直流部分是系統安全運行的一個關鍵環節，大家也越來越關注其工作狀態的穩定性，并且探討采取了一些積極有效的措施手段，力求電源的可靠運行�，F就使用維護方面的幾點感悟做一簡析。

一、直流系統的配置

1．變電站的直流電源

變電站的直流系統應采用單母線或單母線分段接線。單母線接線簡單、清楚，但可靠性與靈活性差；單母線分段接線可靠性較高，任一段母線出現故障或需要檢驗都不影響直流系統供電，建議變電站廣泛采用單母線分段接線。

在以往的變電站中，10kV斷路器多采用電磁操縱機構，需要直活動力合閘電源，其額定合閘電流較大，以CD10、CD-35、CD-25系列為例，合閘線圈電流為40～147A，所以事故放電末期承受沖擊負荷時，確保直流母線電壓在答應值范圍內，是選擇蓄電池容量的決定性因素。近年來，越來越多的10kV斷路器采用彈簧操縱機構，這樣就不需要直流系統提供動力合閘電源了，其合閘電流很小，則蓄電池的容量由全站的經常負荷和事故負荷決定，這樣可大大減少蓄電池容量。目前使用中的個別直流電源配置方面有些過剩，可以考慮降低蓄電池容量，但是要留意統籌兼顧，不能簡單的變動蓄電池的容量，蓄電池容量降低，直流電源的其他方面（如充電裝置參數調整等）要做相應改動。

2．UPS電源

UPS電源的配置模式應根據負荷的具體情況區別對待。產業企業中，UPS電源一般為儀表工作電源，主要用于DCS系統、ESD系統、現場儀表、電磁閥等負荷。DCS是裝置儀表控制的心臟。一般都有配置雙回路冗余電源受電的產品。這些設備的冗余電源配置僅要求任何情況下不發生二回電源同時失電，設備就能夠正常運行。ESD系統全部采用雙回路冗余配置的電源，只需供給二回不同回路的電源即可，設備本身帶有雙電源調整器，任何時候只要有一回電源正常供電系統就能夠正常工作�，F場儀表一般對電源瞬間波動沒什么影響，但對于參與聯鎖的信號可能有所影響�？梢圆捎迷黾友訒r來消除電源短時中斷所帶來的影響。執行元件直接關系到閥門的打開或封閉動作，非常重要。采用雙電源并聯供電的方法解決。二臺24V直流電源的電源部分分別由不同回路的二個AV220V電源供電，保證電磁閥、電氣轉換器等執行元件的正常運行。因此，建議采用以下方式對儀表電源供電。

UPS容量的選擇是按大于設備容量的1.5倍來選擇，沒有按設備的計算負荷來配置電源容量。故在UPS電源投用后，經常會出現實際負荷僅有百分之十幾甚至不超過百分之十的現象。目前我公司范圍內大部分UPS電源容量嚴重過剩（其它企業也存在類似情況），存在資源浪費的狀況，應該重新核算實際負荷，優化配置。以下是部分裝置UPS電源負荷率統計：

二、直流系統的監控

變電所的直流系統發生一點接地，不會產生短路電流，則可繼續運行。但是必須及時查找接地點并盡快消除接地故障，否則當發生另一點接地時，就有可能引起信號裝置、繼電保護及自動裝置、斷路器的誤動作或拒盡動作，有可能造成直流電源短路，引起電源開關斷開，使設備失往操縱電源，引發電力系統嚴重故障乃至事故。因此，不答應直流系統在一點接地情況下長時間運行，必須加強監測，迅速查找并排除接地故障，杜盡因直流系統接地而引起的電力系統故障。過往，各個變電站都有人值守，因而可以及時發現并處理其出現的異�，F象，保證變電站的安全穩定運行。目前，推行無人值守變電站，如何能在異常現象剛出現時就及時發現并及時處理，是一個亟需解決的題目。在這種情況下，直流監控系統應運而生。它的主要作用就是把直流設備信息及時采集上傳，并且實時對直流系統進行盡緣監測。這樣，維護職員可以及時發現設備運行的不正常狀態，及時處理，而不等其發展演變成事故。所以，直流監控系統的建立，可以節省人力物力，進步工作效率。目前使用的微機型的直流盡緣監測和電壓監視裝置靈敏度高，正、負母線盡緣同時降低時也能進行監測，并帶有分支回路在線監測裝置，能指出盡緣下降或出現接地故障的回路，大大縮短了查找直流系統接地故障的時間。我公司在總變電所使用了一套在線監測系統，裝置利用了信號相位鎖定、超前校正及跟蹤積木式結構等技術，從而根本上解決了判定數據不全、選線不準等弊病。

根據直流系統的特殊性，此裝置的丈量從丈量內容區分，可分為兩大部分，一是母線監測，在線實時監測并顯示兩段母線電壓，一旦系統出現過壓、欠壓情況，則自動報警；二是分支回路查循，并顯示接地電阻阻值，還能自動分辨兩條或兩條以上支路同時接地的故障。實際使用效果較好，能夠及時反映出直流系統的運行狀況，消滅了事故隱患。但目前其它變電所尚沒有能夠有效監測識別分支回路盡緣的措施，考慮盡快完善。

同時，對于UPS電源直流環節的監測，尤其是蓄電池端電壓的監測，尚需要做一些細致的工作。在電池處在浮充狀態下時，每節電池間的電壓差不應相差太大，一般越小越好。如超過一定值時（如1V），應引起足夠的重視：有可能有電池容量變小或損壞。假如及時識別出工作狀態較差的電池，就可以對其進行單體活化，進步其工作性能，從而進步電池組的整體性能。

三、荷貝克蓄電池的維護

荷貝克蓄電池做為直流系統中的儲能元件，是系統可靠運行的核心部件。做好蓄電池的日常維護，才能保證外界電源中斷時發揮其應有的作用。由于鎘鎳蓄電池維護量大，故障率高，現在廣泛應用一種免維護密封鉛酸蓄電池，簡稱閥控蓄電池。由于是全密封電池，無須加水，這給維護帶來很多好處的同時，也給監測和維護帶來困難。"免維護"這一名詞又給使用者帶來熟悉上的誤區，導致使用者放松對蓄電池的日常維護治理。廠家說明書上標注的壽命是有條件的，要在規定的運行溫度，標準的充放電方式（包括負載大�。┫逻\行，實際上這些條件，只有在實驗室才能達到。多年的使用經驗證實，實際壽命與標注壽命還是有很大差距的。如下表所列，為我公司07年部分直流屏蓄電池實際放電實驗所得結果：

      可以看出，標注十年壽命的蓄電池，實際使用壽命大相徑庭。通過對影響蓄電池使用壽命的因素進行分析，有的放矢，才能采取有效應對措施，充分發揮其功效。影響閾控蓄電池壽命主要有如下幾個因素：

Ⅰ、蓄電池的匹配組合。蓄電池在加工生產中不可能做到每只電池的充放電特性完全一致，到了用戶手中更沒有挑選的余地了。在使用中，用同一個充電電源，又向同一負荷放電，久而久之，個別電池由于特性差別越來越大，而影響整個裝置的性能。

Ⅱ、荷貝克蓄電池的工作溫度。工作溫度是影響蓄電池使用壽命的一個決定性因素，而大多數人對此熟悉不足。適宜的電池運行環境溫度為20℃－25℃，對照生產廠家提供的溫度／壽命特性表，可以看出當環境溫度超過25℃后，每升高10℃電池壽命幾乎就要縮短一半，例如：對5年期壽命的電池，當環境溫度為35℃時，實際壽命只有2.5年，假如再升高10℃達到45℃時，其壽命只有約1.25年了。加上安裝閾控蓄電池的配電室，為防小動物進室，門窗都比較封閉，室內溫度還要升高，對蓄電池的運行極為不利。

Ⅲ、荷貝克蓄電池的浮充電的工作狀態。這一點也是影響蓄電池使用壽命的一個關鍵因素。目前，蓄電池大多數都處于長期的浮充電狀態下，只充電，不放電，這種工作狀態極不公道。大量運行統計資料表明，這樣會造成蓄電池的陽極極板鈍化，使蓄電池內阻急劇增大，使蓄電池的實際容量(Ah)遠遠低于其標準容量，從而導致蓄電池所能提供的實際后備供電時間大大縮短，減少其使用壽命。假如市電一直處于正常的供電之中，蓄電池就沒有工作的機會，就有可能長時間浮充而損壞。有的“養兵千日”，一旦到“用兵一時”的時候卻無法使用，甚至造成很大的損失，所以，要定時進行人為的強制放電工作，這樣不但可以活化電池，還可以檢驗直流系統是否處于正常狀態，并可以使操縱職員熟悉直流供電系統的使用。

Ⅳ、荷貝克蓄電池的過度放電或過度充電。蓄電池被過度放電是影響蓄電池使用壽命的另一重要因素。這種情況主要發生在交流停電或充電模塊損壞后，蓄電池組為負載供電期間。當蓄電池被過度放電到輸出電壓為零時，會導致電池內部有大量的硫酸鉛被吸付到電池的陰極表面，在陰極板上形成的硫酸鹽越多，電池的內阻越大，電池的充、放電性能就越差，其使用壽命就越短。過充電會使電池冒液。在電池外表及連接片上產生墨綠色氧化物，腐蝕構件，降低盡緣，使自放電增加。假如電池使用不當，長期處于過充電狀態，那么電池的柵板就會變薄，減少極板有效面積，容量降低，會縮短使用壽命。

Ⅴ、蓄電池的失水：蓄電池失水也是影響其使用壽命的因素之一，蓄電池失水會導致電解液比重增加，電池柵板的腐蝕，使蓄電池的活性物質減少，從而使蓄電池的容量降低而導致其使用壽命減少。當失水5.5％時，容量降到75％；失水達到25％時，容量基本消失。

總之，直流系統的題目在很大程度上是電池的題目，只要正確使用電池，并經常對電池進行維護，就能使其保持良好的狀態，也就解決了直流系統的關鍵題目，就能保證直流系統隨時處于正常工作狀態，也就可以使設備在安全的環境中工作。

以上就我公司廣泛使用的直流系統的配置、監測及蓄電池維護等方面的實際體會做了簡單的闡述。直流系統在產業企業控制系統中的作用舉足輕重，是實現自動化控制的基石，因此，采取積極有效措施，持續改善及進步直流系統的穩定性，公道配置直流系統，將是一個值得研討的課題。