66 kV變電站直流電源設備安裝調試及常見故障分析

杜時光，王長青

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

0 引 言

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

1 直流電源設備組成

盤錦66 kV高一變變電站直流電源設備主要由交流輸入單元、高頻開關電源模塊、監控系統、絕緣監測單元、自動調壓裝置、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備的安裝調試

2.1 直流設備的安裝

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接好，仔細地對設備外觀及內部元器件進行檢察，確認設備以及內部元器件在運輸過程中是否存在損壞，同時確認設備內部接線有無脫落或松動現象。對于具有兩面屏以上的直流系統，需要檢察直流屏柜間連線是否連接完畢，交流進線電纜以及直流饋線電纜是否連接完畢，有無漏連、錯連的情況，檢察無誤后直流系統方可送電運行[1]。

2.2 接入交流電，系統送電

檢察無誤后，系統可以帶電運行。送電前應注意以下步驟。

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

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

（3）設備為單交流進線情況下，不需要步驟（1）和步驟（2）。

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

測量電池投入開關上口級性及電壓正確后將電池投入開關以及饋線開關投入，測量電池熔斷器座接線無誤后用手柄裝入電池熔斷器，此時電池進入充電狀態，系統監控裝置會根據采集到的電池信息自動調整充電狀態及充電電壓。電池投入前，必須準確核實極性。

測量饋線開關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一一對應。調試人員離開前斷開所有饋出回路空開，以免造成意外。

圖1 直流系統典型接線示意圖

進行母線調壓裝置試驗，將母線調節開關從0—7擋依次轉換，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值為調壓裝置總調壓電壓值/調壓裝置調壓級數，而在空載情況下此數值略低。試驗結束時注意將母線調節開關打到自動狀態，以確保控制母線電壓保持在恒定狀態。同時將屏前事故音響解除按鈕按下，保證有系統故障時能夠發出音響報警。

2.3 模擬故障信號，檢查監控系統工作狀況

（1）母線過欠壓試驗。通過微機控制器中的參數設定將母線的上限值設置在母線實際電壓值以下，按“確定”“返回”鍵回到系統主運行頁面，此時在監控機主運行頁面上應顯示“過壓”警示，同時測量屏后故障遠傳無源接點，以確認故障信號正確輸出。同理，在參數設定中將母線的下限值設置在母線實際電壓值以上，則可測試系統母線欠壓報警情況。

（2）母線接地試驗。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），此時在監控機主運行頁面上應顯示“接地”警示。

（3）交流電源故障試驗。交流電源故障試驗必須在蓄電池接入時才可以進行，在系統參數設定中修改交流上下限值或切除交流供電電源后，在監控機主運行頁面上應能顯示“交流異常”警示。

（4）電池異常試驗。在系統參數設定中修改電池組上下限值或單只電池上下限值后，在監控機主運行頁面上應能對應顯示“電池組異常”或“單電池異常”警示。

（5）充電模塊故障試驗。拔出某個充電模塊或打亂模塊地址撥碼，則會出現模塊故障現象，在監控機主運行頁面上顯示“故障”警示。

（6）其他信號的試驗。人為手動按下電池組熔斷器報警觸點以及短路器跳閘報警觸點時，主界面上會顯示相應警示。

以上步驟為廠家調試人員現場調試，待遠方監控設備安裝完成后由雙方共同對遙測遙信量進行核實。

2.4 電池組放電（如必要，此站要求）

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

（1）切除電池投切開關，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，調整放電裝置電流為0.1C10（C10為電池額定容量），對電池組進行持續放電，每隔1 h對數據記錄一次，錄入放電數據表格。一般放電時間為10 h，如果在此之前電池電壓低于設定下限，可根據實際情況提前終止放電。

系統運行期間進行放電，必須保證交流電源的供給，如不能保證，必須投入母線聯絡開關，以避免母線失電造成的損失。

（3）放電結束后，斷開放電開關，拆除放電裝置，將電池靜止2 h左右，投入電池組投切開關，此時系統會自動限流在0.1C10。對電池組進行持續充電，此時隨著電池電壓的升高充電電流逐漸降低，當電流達到均浮充轉換值（0.01C10）時，系統會繼續對電池組均充電3 h進行固化，然后轉入浮充電狀態，電池作為后備運行[2]。

2.5 直流電源設備參數的設定

直流系統進入正常運行狀態前，應依據如下參考數據設定運行參數。

（1）對于交流電源過欠壓報警值，交流電源輸入按AC 380 V±20%考慮，由于直流系統的交流測量值為相電壓，因此交流過壓值設定為220×（1+0.2）=264 V；欠壓值設定為220×（1-0.2）=176 V；不同地區根據電網供電質量的不同略做調整。

（2）母線接地電阻值按國家標準設定為DC 220 V系統接地電阻門限值，設定為24 kΩ。

（3）母線電壓過欠壓值按國家標準設定為220 V±10%，不同用戶可根據自身需要調整。

（4）對于電池組電壓值，單只電池的下限值推薦設定在1.8～1.9 V，上限值按電池廠家提供的說明書設定在2.4～2.6 V。總電壓下限一般與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均充電壓值。

（5）對于充電機的設定，依據電池廠家的要求，充電機均充電壓設定值為（2.35×N，其中N為2 V電池的只數），浮充電壓設定值為（2.25×N，其中N為2 V電池的只數），均充限流值為0.1C10（C10為電池組容量），均充轉浮充電流值為0.01C10，浮充轉均充電流值為0.025C10。

3 直流電源系統常見故障的案例分析及對策

直流電源系統運行過程中，偶爾會出現一些故障報警。對經常出現的故障及排除進行匯總，為調試及現場運營人員提供參考。

3.1 直流電源屏充電模塊失電故障

（1）故障現象。某廠66 kV變電站運行中監控機報警。報警類型顯示“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。直流負荷轉由蓄電池組供電。

（2）故障原因。到現場后用萬用表測量直流電源屏兩路交流進線端子，交流電壓均正常，但交流互投兩路交流接觸器均釋放。查看監控機發現兩路交流顯示值均超出設定值上限。

（3）故障排除。調整A/C交流檢測模塊兩路交流調整電位器后，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正常，1路交流接觸器吸合，充電模塊為直流負荷供電、對蓄電池組充電，充電模塊恢復正常工作。

此外，如果負載太小，充電機工作在近似空載狀態；充電機溫度補償已啟動或充電機與監控通信中斷，都會造成充電模塊電壓值與設定值不符。

3.2 單只電池電壓顯示異常

（1）故障現象。某35 kV變電站直流電源屏監控機報警顯示“單只電池異常”。

（2）故障原因。到現場后查看監控機，顯示89#電池電壓為“0 V”。到蓄電池室用數字萬用表實際測量89#電池電壓為2.24 V，電壓正常。再到相應的“單只電池巡檢模塊”測量，89#電池電壓為“0 V”。后經檢查電壓采集線，發現采集線接觸不實。

（3）故障排除。緊固采集線后，89#電池電壓在監控機中顯示正常，報警恢復。

3.3 接地裝置不報警或誤報警

（1）故障現象。盤錦油田某66 kV變電站安裝后不久，監控機顯示“直流接地”報警。

（2）故障原因。到現場后實際檢測，發現確有接地。經排查，饋出回路沒有接地，應為直流電源屏接地。斷開“電池組投切開關”后，故障報警消失。查看發現，一塊電池殼體有裂紋，漏液流到電池屏殼體，導致接地。

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

此外，母線環流或運輸過程中顛簸造成電路板損壞，也會造成系統接地不報或誤報警。

3.4 蓄電池組容量試驗

（1）故障現象。某66 kV變電站進行蓄電池組容量試驗，在試驗快結束時，有兩節電池電壓均為“0 V”，終止試驗。

對于該故障的排除，可將這兩節電池拆除，調整好均、浮充電壓，重新恢復充電。

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

（3）故障現象。備用蓄電池組繼續投入使用，原蓄電池組不能恢復充電。對于該故障的排除，經報告申請后，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 論

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