66 kV變電站直流電源設(shè)備安裝調(diào)試及常見故障分析

杜時(shí)光，王長青

（1.大連市旅順電力電子設(shè)備有限公司，遼寧 大連 116000；2.國網(wǎng)遼寧省電力有限公司大連供電公司，遼寧 大連116000)

0 引 言

直流電源設(shè)備在變電站中具有重要作用，是變電站中各個(gè)主要設(shè)備的工作電源和操作電源。直流電源設(shè)備的好壞直接關(guān)系和影響變電站運(yùn)行的可靠性和安全性。因此，保證直流電源設(shè)備的完善，加強(qiáng)對變電站直流電源設(shè)備的常見故障的分析是十分必要的。

1 直流電源設(shè)備組成

盤錦66 kV高一變變電站直流電源設(shè)備主要由交流輸入單元、高頻開關(guān)電源模塊、監(jiān)控系統(tǒng)、絕緣監(jiān)測單元、自動(dòng)調(diào)壓裝置、蓄電池巡檢單元及直流饋出單元組成，如圖1所示。

2 盤錦66 kV高一變變電站直流電源設(shè)備的安裝調(diào)試

2.1 直流設(shè)備的安裝

按提供的圖紙盤面布置圖將直流屏并盤固定，安裝完畢后將柜間連線對應(yīng)接好，仔細(xì)地對設(shè)備外觀及內(nèi)部元器件進(jìn)行檢察，確認(rèn)設(shè)備以及內(nèi)部元器件在運(yùn)輸過程中是否存在損壞，同時(shí)確認(rèn)設(shè)備內(nèi)部接線有無脫落或松動(dòng)現(xiàn)象。對于具有兩面屏以上的直流系統(tǒng)，需要檢察直流屏柜間連線是否連接完畢，交流進(jìn)線電纜以及直流饋線電纜是否連接完畢，有無漏連、錯(cuò)連的情況，檢察無誤后直流系統(tǒng)方可送電運(yùn)行[1]。

2.2 接入交流電，系統(tǒng)送電

檢察無誤后，系統(tǒng)可以帶電運(yùn)行。送電前應(yīng)注意以下步驟。

（1）直流系統(tǒng)內(nèi)所有斷路器必須都處于斷開狀態(tài)，以免突然送電造成供電設(shè)備損壞和相關(guān)人員人身意外。

（2）測量屏內(nèi)交流互投回路接線有無短路現(xiàn)象（交流電未送），交流進(jìn)線電源三相電壓是否正常（交流電已送）。兩項(xiàng)檢察完畢后，分別合上交流互投1路、2路進(jìn)線開關(guān)，反復(fù)分合1路進(jìn)線開關(guān)，觀察交流互投回路工作是否正常，輸出電壓是否正常，確認(rèn)無誤后投入充電屏前面板充電機(jī)交流輸入開關(guān)，此時(shí)充電機(jī)安全啟動(dòng)。

（3）設(shè)備為單交流進(jìn)線情況下，不需要步驟（1）和步驟（2）。

（4）充電機(jī)安全啟動(dòng)后，在不受控情況下高頻電源模塊輸出電壓為默認(rèn)值，（本站選用艾默生ER220系列，值為234 V）分別測量充電機(jī)直流輸出開關(guān)上口電壓以及下口絕緣狀況，確認(rèn)無誤后投入充電機(jī)直流輸出開關(guān)，直流系統(tǒng)帶電。

測量電池投入開關(guān)上口級性及電壓正確后將電池投入開關(guān)以及饋線開關(guān)投入，測量電池熔斷器座接線無誤后用手柄裝入電池熔斷器，此時(shí)電池進(jìn)入充電狀態(tài)，系統(tǒng)監(jiān)控裝置會(huì)根據(jù)采集到的電池信息自動(dòng)調(diào)整充電狀態(tài)及充電電壓。電池投入前，必須準(zhǔn)確核實(shí)極性。

測量饋線開關(guān)上口級性及電壓正確，指示燈及饋出端子牌回路級性是否與開關(guān)一一對應(yīng)。調(diào)試人員離開前斷開所有饋出回路空開，以免造成意外。

圖1 直流系統(tǒng)典型接線示意圖

進(jìn)行母線調(diào)壓裝置試驗(yàn)，將母線調(diào)節(jié)開關(guān)從0—7擋依次轉(zhuǎn)換，觀察母線電壓表記的顯示值，一般工作情況下母線電壓改變數(shù)值為調(diào)壓裝置總調(diào)壓電壓值/調(diào)壓裝置調(diào)壓級數(shù)，而在空載情況下此數(shù)值略低。試驗(yàn)結(jié)束時(shí)注意將母線調(diào)節(jié)開關(guān)打到自動(dòng)狀態(tài)，以確?？刂颇妇€電壓保持在恒定狀態(tài)。同時(shí)將屏前事故音響解除按鈕按下，保證有系統(tǒng)故障時(shí)能夠發(fā)出音響報(bào)警。

2.3 模擬故障信號，檢查監(jiān)控系統(tǒng)工作狀況

（1）母線過欠壓試驗(yàn)。通過微機(jī)控制器中的參數(shù)設(shè)定將母線的上限值設(shè)置在母線實(shí)際電壓值以下，按“確定”“返回”鍵回到系統(tǒng)主運(yùn)行頁面，此時(shí)在監(jiān)控機(jī)主運(yùn)行頁面上應(yīng)顯示“過壓”警示，同時(shí)測量屏后故障遠(yuǎn)傳無源接點(diǎn)，以確認(rèn)故障信號正確輸出。同理，在參數(shù)設(shè)定中將母線的下限值設(shè)置在母線實(shí)際電壓值以上，則可測試系統(tǒng)母線欠壓報(bào)警情況。

（2）母線接地試驗(yàn)。按下前面板上的“接地”按鈕或人為的在+KM（-KM）Y與地之間接入一電阻（5～15 K為宜），此時(shí)在監(jiān)控機(jī)主運(yùn)行頁面上應(yīng)顯示“接地”警示。

（3）交流電源故障試驗(yàn)。交流電源故障試驗(yàn)必須在蓄電池接入時(shí)才可以進(jìn)行，在系統(tǒng)參數(shù)設(shè)定中修改交流上下限值或切除交流供電電源后，在監(jiān)控機(jī)主運(yùn)行頁面上應(yīng)能顯示“交流異?！本?。

（4）電池異常試驗(yàn)。在系統(tǒng)參數(shù)設(shè)定中修改電池組上下限值或單只電池上下限值后，在監(jiān)控機(jī)主運(yùn)行頁面上應(yīng)能對應(yīng)顯示“電池組異?！被颉皢坞姵禺惓！本?。

（5）充電模塊故障試驗(yàn)。拔出某個(gè)充電模塊或打亂模塊地址撥碼，則會(huì)出現(xiàn)模塊故障現(xiàn)象，在監(jiān)控機(jī)主運(yùn)行頁面上顯示“故障”警示。

（6）其他信號的試驗(yàn)。人為手動(dòng)按下電池組熔斷器報(bào)警觸點(diǎn)以及短路器跳閘報(bào)警觸點(diǎn)時(shí)，主界面上會(huì)顯示相應(yīng)警示。

以上步驟為廠家調(diào)試人員現(xiàn)場調(diào)試，待遠(yuǎn)方監(jiān)控設(shè)備安裝完成后由雙方共同對遙測遙信量進(jìn)行核實(shí)。

2.4 電池組放電（如必要，此站要求）

直流設(shè)備所用蓄電池組的活化均由廠家在出廠前完成，如有必要進(jìn)行放電，待廠家技術(shù)人員以及放電裝置到位后，按以下步驟進(jìn)行。

（1）切除電池投切開關(guān)，記錄好每只電池初期電壓值。

（2）將放電裝置（HUAHAI-60A智能放電儀）接入放電端子，合上放電開關(guān)，調(diào)整放電裝置電流為0.1C10（C10為電池額定容量），對電池組進(jìn)行持續(xù)放電，每隔1 h對數(shù)據(jù)記錄一次，錄入放電數(shù)據(jù)表格。一般放電時(shí)間為10 h，如果在此之前電池電壓低于設(shè)定下限，可根據(jù)實(shí)際情況提前終止放電。

系統(tǒng)運(yùn)行期間進(jìn)行放電，必須保證交流電源的供給，如不能保證，必須投入母線聯(lián)絡(luò)開關(guān)，以避免母線失電造成的損失。

（3）放電結(jié)束后，斷開放電開關(guān)，拆除放電裝置，將電池靜止2 h左右，投入電池組投切開關(guān)，此時(shí)系統(tǒng)會(huì)自動(dòng)限流在0.1C10。對電池組進(jìn)行持續(xù)充電，此時(shí)隨著電池電壓的升高充電電流逐漸降低，當(dāng)電流達(dá)到均浮充轉(zhuǎn)換值（0.01C10）時(shí)，系統(tǒng)會(huì)繼續(xù)對電池組均充電3 h進(jìn)行固化，然后轉(zhuǎn)入浮充電狀態(tài)，電池作為后備運(yùn)行[2]。

2.5 直流電源設(shè)備參數(shù)的設(shè)定

直流系統(tǒng)進(jìn)入正常運(yùn)行狀態(tài)前，應(yīng)依據(jù)如下參考數(shù)據(jù)設(shè)定運(yùn)行參數(shù)。

（1）對于交流電源過欠壓報(bào)警值，交流電源輸入按AC 380 V±20%考慮，由于直流系統(tǒng)的交流測量值為相電壓，因此交流過壓值設(shè)定為220×（1+0.2）=264 V；欠壓值設(shè)定為220×（1-0.2）=176 V；不同地區(qū)根據(jù)電網(wǎng)供電質(zhì)量的不同略做調(diào)整。

（2）母線接地電阻值按國家標(biāo)準(zhǔn)設(shè)定為DC 220 V系統(tǒng)接地電阻門限值，設(shè)定為24 kΩ。

（3）母線電壓過欠壓值按國家標(biāo)準(zhǔn)設(shè)定為220 V±10%，不同用戶可根據(jù)自身需要調(diào)整。

（4）對于電池組電壓值，單只電池的下限值推薦設(shè)定在1.8～1.9 V，上限值按電池廠家提供的說明書設(shè)定在2.4～2.6 V?？傠妷合孪抟话闩c母線電壓下限值相同或略高于母線電壓下限值。上限電壓略高于充電機(jī)均充電壓值。

（5）對于充電機(jī)的設(shè)定，依據(jù)電池廠家的要求，充電機(jī)均充電壓設(shè)定值為（2.35×N，其中N為2 V電池的只數(shù)），浮充電壓設(shè)定值為（2.25×N，其中N為2 V電池的只數(shù)），均充限流值為0.1C10（C10為電池組容量），均充轉(zhuǎn)浮充電流值為0.01C10，浮充轉(zhuǎn)均充電流值為0.025C10。

3 直流電源系統(tǒng)常見故障的案例分析及對策

直流電源系統(tǒng)運(yùn)行過程中，偶爾會(huì)出現(xiàn)一些故障報(bào)警。對經(jīng)常出現(xiàn)的故障及排除進(jìn)行匯總，為調(diào)試及現(xiàn)場運(yùn)營人員提供參考。

3.1 直流電源屏充電模塊失電故障

（1）故障現(xiàn)象。某廠66 kV變電站運(yùn)行中監(jiān)控機(jī)報(bào)警。報(bào)警類型顯示“交流電源故障”“充電模塊故障”。充電模塊無電壓、電流顯示，停止正常工作。直流負(fù)荷轉(zhuǎn)由蓄電池組供電。

（2）故障原因。到現(xiàn)場后用萬用表測量直流電源屏兩路交流進(jìn)線端子，交流電壓均正常，但交流互投兩路交流接觸器均釋放。查看監(jiān)控機(jī)發(fā)現(xiàn)兩路交流顯示值均超出設(shè)定值上限。

（3）故障排除。調(diào)整A/C交流檢測模塊兩路交流調(diào)整電位器后，故障仍無法解除。更換A/C交流檢測模塊后，直流電源屏交流恢復(fù)正常，1路交流接觸器吸合，充電模塊為直流負(fù)荷供電、對蓄電池組充電，充電模塊恢復(fù)正常工作。

此外，如果負(fù)載太小，充電機(jī)工作在近似空載狀態(tài)；充電機(jī)溫度補(bǔ)償已啟動(dòng)或充電機(jī)與監(jiān)控通信中斷，都會(huì)造成充電模塊電壓值與設(shè)定值不符。

3.2 單只電池電壓顯示異常

（1）故障現(xiàn)象。某35 kV變電站直流電源屏監(jiān)控機(jī)報(bào)警顯示“單只電池異?！薄?/p>

（2）故障原因。到現(xiàn)場后查看監(jiān)控機(jī)，顯示89#電池電壓為“0 V”。到蓄電池室用數(shù)字萬用表實(shí)際測量89#電池電壓為2.24 V，電壓正常。再到相應(yīng)的“單只電池巡檢模塊”測量，89#電池電壓為“0 V”。后經(jīng)檢查電壓采集線，發(fā)現(xiàn)采集線接觸不實(shí)。

（3）故障排除。緊固采集線后，89#電池電壓在監(jiān)控機(jī)中顯示正常，報(bào)警恢復(fù)。

3.3 接地裝置不報(bào)警或誤報(bào)警

（1）故障現(xiàn)象。盤錦油田某66 kV變電站安裝后不久，監(jiān)控機(jī)顯示“直流接地”報(bào)警。

（2）故障原因。到現(xiàn)場后實(shí)際檢測，發(fā)現(xiàn)確有接地。經(jīng)排查，饋出回路沒有接地，應(yīng)為直流電源屏接地。斷開“電池組投切開關(guān)”后，故障報(bào)警消失。查看發(fā)現(xiàn)，一塊電池殼體有裂紋，漏液流到電池屏殼體，導(dǎo)致接地。

（3）故障排除。將這塊電池拆除后恢復(fù)充電，“直流接地”報(bào)警消失，直流電源屏運(yùn)行正常。

此外，母線環(huán)流或運(yùn)輸過程中顛簸造成電路板損壞，也會(huì)造成系統(tǒng)接地不報(bào)或誤報(bào)警。

3.4 蓄電池組容量試驗(yàn)

（1）故障現(xiàn)象。某66 kV變電站進(jìn)行蓄電池組容量試驗(yàn)，在試驗(yàn)快結(jié)束時(shí)，有兩節(jié)電池電壓均為“0 V”，終止試驗(yàn)。

對于該故障的排除，可將這兩節(jié)電池拆除，調(diào)整好均、浮充電壓，重新恢復(fù)充電。

（2）故障現(xiàn)象。某66 kV變電站進(jìn)行蓄電池組容量試驗(yàn)，在試驗(yàn)進(jìn)行到13 min時(shí)，有9塊電池電壓均為“0 V”，終止試驗(yàn)。

（3）故障現(xiàn)象。備用蓄電池組繼續(xù)投入使用，原蓄電池組不能恢復(fù)充電。對于該故障的排除，經(jīng)報(bào)告申請后，購買新蓄電池，更換原蓄電池后，投入使用。備用蓄電池組退出使用。

4 結(jié) 論

66 kV變電站直流電源設(shè)備的調(diào)試與安全運(yùn)行是變電站建設(shè)與運(yùn)行的重要組成部分。隨著電力事業(yè)的日益壯大，所用設(shè)備與控制系統(tǒng)的復(fù)雜程度也日益提高，對變電站設(shè)備調(diào)試與運(yùn)行提出了更高要求。