提高靖邊電廠110kV變電所逆變電源可靠性的研究與分析

阮濤 曾勇 朱鼎 李棟 王大偉

摘要：110kV變電所監(jiān)控系統(tǒng)UPS電源是由給燃?xì)廨啓C控制系統(tǒng)供電的3KVA逆變電源（DC220V/AV220V）提供，該系統(tǒng)自投入運行以后在系統(tǒng)電源失電時，一直不能工作可靠切換，為監(jiān)控系統(tǒng)提供電源保障，致使每次停電時，后臺監(jiān)控系統(tǒng)都失電黑屏，導(dǎo)致監(jiān)控人員不能準(zhǔn)確迅速掌握故障信息，判斷處理故障，從而給變電所安全生產(chǎn)運行帶來隱患。另一方面，對事后故障原因分析，查找不能提供準(zhǔn)確、可靠數(shù)據(jù)帶來不便，針對這一問題進(jìn)行研究分析，找出了出現(xiàn)問題的根主要原因，制定了相應(yīng)的整改措施，提出了具體的改造方案。

關(guān)鍵詞：UPS電源;逆變電源;后臺監(jiān)控系統(tǒng)

引言：2014年在切換1#、2#廠變過程中，電廠電源由聯(lián)絡(luò)線111切換至110kV網(wǎng)電的過程以及后來的幾次試驗過程中，均出現(xiàn)逆變電源故障，機組控制系統(tǒng)失電重啟、監(jiān)控電腦失電等現(xiàn)象。針對這一故障現(xiàn)象，變電所組織相關(guān)技術(shù)人員及廠家人員對該故障召開了技術(shù)分析會，提出了從六個方面對該問題進(jìn)行了研究、分析，通過一系列試驗，找到了出現(xiàn)故障的原因，并提出了相應(yīng)的整改措施。

1.概述：

變電所燃?xì)廨啓C控制系統(tǒng)24VDC控制電源是由DR-120-24開關(guān)電源將廠用變或SN2203KCD1/S逆變器兩路提供220V交流電源轉(zhuǎn)換成24VDC電源后，再經(jīng)DIODE穩(wěn)壓二極管組自動選擇提供給TS3000系統(tǒng)24V母線使用的。

2.存在問題：

變電所機組運行空載運行，且未建立勵磁，#1廠用變運行，#2廠變熱備用。隨后在#1廠用變切換至#2廠用變運行的操作中，當(dāng)運行人員拉開10kV#1廠用變141開關(guān)瞬間，#2機組停機，所有的監(jiān)控電腦均斷電關(guān)機，隨后#1、#2機組TS3000控制系統(tǒng)自動重新啟動。電廠電源由聯(lián)絡(luò)線111切換至110kV網(wǎng)電的過程以及后來的幾次試驗過程中，均出現(xiàn)逆變電源故障，機組控制系統(tǒng)失電重啟、監(jiān)控電腦失電等現(xiàn)象。但是在至單獨切開逆變器交流輸入電源或廠用變低壓開關(guān)時，逆變電源均工作正常。

3.原因分析：

3.1經(jīng)相關(guān)技術(shù)人員分析，判斷廠變切換瞬間，為機組控制系統(tǒng)提供電源的220VAC逆變電源系統(tǒng)故障不能及時供電引起。而引起逆變電源系統(tǒng)故障的原因有以下幾個方面的原因：

1、逆變器本身故障;2、逆變和旁路切換時間過長;3、系統(tǒng)接線錯誤;4、逆變器過載;5、電池容量過小;6、個別蓄電池故障。

3.2經(jīng)過電廠認(rèn)真檢查和試驗，目前我們排除了1、2、3、6故障原因。

1、系統(tǒng)接線正確，逆變器和蓄電池直接連接在220kV小母線，中間不存在開關(guān)或繼電器切換問題，所以也不存在逆變和旁路切換超時問題。2、逆變器設(shè)置切換時間在10ms之內(nèi)。3、經(jīng)過電廠對18塊蓄電池組進(jìn)行檢測，蓄電池內(nèi)阻最大的4.6Ω，最小3.9Ω，電壓均在13.4V左右，各蓄電池內(nèi)阻和電壓均正常。

但廠家技術(shù)人員對蓄電池的放電檢測中發(fā)現(xiàn)，第13塊電池，內(nèi)阻較大，達(dá)到14Ω，目前已經(jīng)更換。4、我們對逆變器上的負(fù)載進(jìn)行了轉(zhuǎn)移，首先將8個可燃?xì)怏w檢測儀的負(fù)荷轉(zhuǎn)移至廠用電，現(xiàn)在每臺逆變器只帶兩臺電腦和各自機組本身的負(fù)載，但在后來是切換試驗中，只要不操作10kV開關(guān)（操作電流至少在40A以上），就不會逆變失敗。5、對#1機組逆變器的負(fù)荷測試，全部負(fù)載最大電流為3.6A，最大電流不超過4A，遠(yuǎn)低于逆變器的額定電流13.6A，不存在逆變器過負(fù)荷現(xiàn)象。據(jù)此，我們懷疑造成逆變故障的原因是由于蓄電池容量過小，在2013年10月逆變器改造之前，蓄電池容量為200Ah，而且當(dāng)時斷路器操作機構(gòu)為儲能式機構(gòu)，單臺操作電流不超過4A。現(xiàn)在的蓄電池為180Ah，而斷路器操作機構(gòu)為電磁式，單臺操作峰值電流不小于50A，足以引起蓄電池電壓波動，而逆變器的保護電壓是高電壓保護240V、低電壓保護為180V，因此我們推測是由于帶高壓開關(guān)操作時，逆變器低電壓故障保護動作，造成逆變電源沒有交流輸出。6、為了進(jìn)一步核實驗證引起逆變故障的原因，我們與廠家相關(guān)技術(shù)人員聯(lián)系，將情況說明后，廠里派專業(yè)技術(shù)人員來現(xiàn)場進(jìn)行了查看，并進(jìn)行了相關(guān)的實驗，并出具了相關(guān)實驗報告，具體報告內(nèi)容詳見以下部分：

1、設(shè)備型號：GZDW-1-200Ah/220V型免維護鉛酸蓄電池直流電源系統(tǒng)2、設(shè)備包括蓄電池屏2面，充電柜1面，饋電柜1面 電池：陽光3、主要技術(shù)參數(shù)：交流輸入：AC380±10%、50HZ，直流輸出：DC220V;功率因數(shù)：0.9以上（100%負(fù)荷額定輸入電壓）;額定輸出電流：40A;穩(wěn)壓精度：≤0.5%，穩(wěn)流精度：≤0.5%，紋波系數(shù)：≤0.5%;自動調(diào)壓范圍：35V 220V±10%;蓄電池組額定電壓：216V，蓄電池組浮充電壓：243V;饋電回路、控制回路：8路，饋出開關(guān)采用SIEMENS直流空氣開關(guān)20A;合閘回路：6路，饋出開關(guān)采用SIEMENS直流空氣開關(guān)32A;4、運行期間發(fā)現(xiàn)的問題：4.1當(dāng)交流供電正常時，高壓開關(guān)柜的分合閘操作正常（合閘操作電流60A瞬時），與直流電源共用蓄電池組的兩臺3KVA逆變電源（DC220V/AV220V）工作正常。4.2 當(dāng)交流供電事故后，再對高壓開關(guān)柜進(jìn)行正常的分合閘操作時（合閘操作電流60A瞬時），兩臺3KVA逆變電源（DC220V/AV220V）工作出現(xiàn)異常。5、現(xiàn)場檢測： 廠家派技術(shù)人員到現(xiàn)場對蓄電池進(jìn)行放電試驗，放電時間30多分鐘后，放電電流20A，出現(xiàn)一只落后電池，電池電壓：9.6V，內(nèi)阻為15.6mΩ多，放電停止，更換一只同型號蓄電池后進(jìn)行充電操作，充電一段時間后，再進(jìn)行0.1C10放電，各個蓄電池經(jīng)放電后檢查，內(nèi)阻正常，電壓正常。6、原因分析：經(jīng)廠家技術(shù)人員對蓄電池組的充放電試驗，及查詢充電管理模塊的充電參數(shù)設(shè)置，發(fā)現(xiàn)蓄電池的充電參數(shù)設(shè)置有點偏高，蓄電池組存在過充電的現(xiàn)象，可能是造成這只蓄電池內(nèi)阻過大的直接原因，發(fā)現(xiàn)上述設(shè)置存在的問題后，廠家技術(shù)人員及時糾正參數(shù)設(shè)置錯誤，也對其他參數(shù)進(jìn)行了核對，目前運行情況正常，運行一段時間后，模擬事故運行操作，以檢測蓄電池組的運行情況是否滿足系統(tǒng)安全運行的要求。7、目前參數(shù)設(shè)置：蓄電池組浮充電壓：240V 原243V;均充電壓：250V 原253V;均充電流：0.1C10、18A;均充保護時間：10小時;浮充轉(zhuǎn)均充條件：0.03C10或30天。

4.采取措施：

經(jīng)過工作人員與廠家聯(lián)系，我們建議將現(xiàn)有的12V/180A的蓄電池更換為2V/300AH的 ，直流充電模塊和其他設(shè)備保持不變，增加一面電池柜。