泰州換流站220V 直流電源系統(tǒng)運行要點及蓄電池故障處理

王宇

（國網(wǎng)江蘇省電力有限公司檢修分公司，江蘇 南京210000）

泰州換流站一共7 套220V 直流電源系統(tǒng)，分別3 套三組充電機兩組蓄電池雙母線結(jié)構(gòu)、4 套四組充電機三組蓄電池三母線結(jié)構(gòu)，此兩種結(jié)構(gòu)均主要由充電機柜、母線聯(lián)絡(luò)柜、饋線柜、蓄電池、絕緣檢測儀、集中監(jiān)控器、電池巡檢儀等設(shè)備組成。

1 直流電源系統(tǒng)的主接線的組成及功能

各個設(shè)備的具體工作原理為400V 兩路交流輸入經(jīng)交流配電單元互投后選擇其中一路交流輸入提供給充電模塊；充電模塊輸出穩(wěn)定的直流電源，一方面對蓄電池組補充充電和提供合閘輸出，另外為負(fù)載提供正常的工作電流；直流饋線屏集中各個負(fù)荷的總電源開關(guān)，直流電源系統(tǒng)通過饋線屏為各個負(fù)荷供電；絕緣監(jiān)測單元可在線監(jiān)測直流母線和各支路的對地絕緣狀況；每組蓄電池采用單節(jié)2V 共104 節(jié)閥控式鉛酸蓄電池；集中監(jiān)控單元可實現(xiàn)對交流配電單元、充電模塊、直流饋電、絕緣監(jiān)測單元、直流母線和蓄電池組等運行參數(shù)的采集與各單元的控制和管理，并可通過遠(yuǎn)程接口接受后臺操作員的監(jiān)控；電池巡檢儀能夠?qū)崟r監(jiān)測每節(jié)蓄電池的電壓，并能夠通過遠(yuǎn)程接口，傳輸數(shù)據(jù)至總監(jiān)控屏。

1.1 直流充電機模塊功能介紹

泰州換流站采用深圳奧特迅公司的ATC230 系列的高頻開關(guān)模塊，電源模塊的工作原理是，原邊檢測控制電路監(jiān)視交流輸入電網(wǎng)的電壓，實現(xiàn)輸入過壓、欠壓、缺相保護功能及軟啟動的控制；輔助電源為整個模塊的控制電路及監(jiān)控電路提供工作電源；EMI 輸入濾波電路實現(xiàn)對輸入電源作凈化處理，濾除高頻干擾及吸收瞬態(tài)沖擊；軟啟動部分用作消除開機浪涌電流；三相交流輸入電源經(jīng)輸入三相整流、濾波變換成直流，全橋變換電路再將直流變換為高頻交流，高頻交流經(jīng)主變壓器隔離、全橋整流、濾波轉(zhuǎn)換成穩(wěn)定的直流輸出；信號調(diào)節(jié)、PWM控制電路實現(xiàn)輸出電壓、電流的控制及調(diào)節(jié)，確保輸出電源的穩(wěn)定及可調(diào)整性；輸出測量、故障保護及微機管理部分負(fù)責(zé)監(jiān)測輸出電壓、電流及系統(tǒng)的工作狀況，并將電源的輸出電壓、電流顯示到前面板，實現(xiàn)故障判斷及保護，協(xié)調(diào)管理模塊的各項操作，并跟系統(tǒng)通信，實現(xiàn)電源模塊的高度智能化。

充電裝置采用N+1 個高頻開關(guān)電源模塊并聯(lián)工作。模塊數(shù)量可按如下公式選擇：

式（1）中In為一臺充電模塊的額定電流，Ij為直流系統(tǒng)經(jīng)常性負(fù)荷，IC10為蓄電池組恒流充電電流，閥控式鉛酸電池為0.1C10。

例如：直流電源系統(tǒng)電壓等級為220V，蓄電池容量為300Ah，經(jīng)常性負(fù)荷為5A（最大經(jīng)常性負(fù)荷不超過7A）。充電電流（0.1C10×300Ah）+最大經(jīng)常性負(fù)荷（約7A）=37A。選用20A 電源模塊2 臺即可滿足負(fù)荷需求（N=2），再加一個備用模塊共3個電源模塊并聯(lián)即可構(gòu)成所需系統(tǒng)。

1.2 蓄電池功能介紹

泰州換流站采用的是霍克電池集團的閥控式鉛酸蓄電池，根據(jù)各段母線供電容量要求不同，選擇不同容量的蓄電池。

蓄電池結(jié)構(gòu)特點：（1）電解液：電解液吸附于膠質(zhì)中，上下濃度一致，不會出現(xiàn)分層現(xiàn)象；出廠時沒有游離電解液，因此電池不會漏液，電解液密度為1.24g/m；（2）ABS 外殼：高強度ABS 外殼，一般碰撞或過充情況不會破損變形；（3）安全閥：防火阻燃安全閥有效阻止外部明火點燃內(nèi)部氣體；（4）銅制極柱：地內(nèi)阻的銅制極柱確保大電流安全放電而不發(fā)熱；（5）管式正極板：管狀壓鑄式正極板合金結(jié)構(gòu)更致密，抗腐蝕能力增強。

1.3 微機絕緣監(jiān)測儀

絕緣監(jiān)測儀用于監(jiān)測直流系統(tǒng)電壓及其絕緣情況，在直流電壓過、欠壓或直流系統(tǒng)絕緣強度降低等異常情況下發(fā)出聲光告警，并將對應(yīng)告警信息發(fā)至集中監(jiān)控器。該裝置監(jiān)測正負(fù)直流母線的對地電壓和絕緣電阻，當(dāng)正、負(fù)直流母線的對地絕緣電阻低于設(shè)定的報警值時，自動啟動支路巡檢功能。支路巡檢采用直流有源CT，不需向母線注入信號。每個CT 內(nèi)含CPU，被檢信號直接在CT 內(nèi)部轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號，由CPU 通過串行口上傳至絕緣監(jiān)測儀主機。

絕緣監(jiān)測儀兩種巡檢方式：平衡方式和不平衡方式。可以檢測不同情況下的母線絕緣情況。

2 直流電源系統(tǒng)的主要操作

以500kV 繼保室220V 直流電源系統(tǒng)為例，講述一下不同情況下直流電源系統(tǒng)的操作情況。（見圖）

2.1 A 段直流操作步驟

圖1 500kV 繼保室220V 直流電源系統(tǒng)

（1）依次合上1#交流進(jìn)線開關(guān)（11JL）及2#交流進(jìn)線開關(guān)（12JL），交流配電單元轉(zhuǎn)換開關(guān)轉(zhuǎn)到互投位置，即箭頭朝下，交流電源就送到了模塊，注: 1#交流進(jìn)線開關(guān)（11JL）及2#交流進(jìn)線開關(guān)（12JL）和交流配電單元都在直流充電屏一屏后安裝；（2）依次合上每個模塊面板上的交流開關(guān)，模塊就開啟了；（3）合上1#充電機輸出至I 段母線開關(guān)11ZK1，1#充電機輸出1 組蓄電池開關(guān)11ZK2 不能合，處于斷開位置，充電機輸出直流電就送到A 段直流母線了；（4）合上1 組蓄電池輸出開關(guān)12ZK，即1#充電機給1 組蓄電池充電。

注：這樣合開關(guān)就保證I 段母線雙回路供電，當(dāng)兩路交流掉電了時蓄電池可以無間斷的給I 段母線供電，或者操作1#充電機輸出開關(guān)及1 組蓄電池輸出開關(guān)中的任何一個開關(guān)都能保證母線不掉電。

2.2 當(dāng)直流充電屏一要停電檢修的操作步驟

（1）先合上3#充電機輸出1 組蓄電池開關(guān)31ZK1；（2）斷開#充電機輸出至I 段母線開關(guān)11ZK1；（3）斷開1#交流進(jìn)線開關(guān)（11JL）及2# 交流進(jìn)線開關(guān)（12JL），其余的所有開不能進(jìn)行操作，注：1#交流進(jìn)線開關(guān)（11JL）及2#交流進(jìn)線開關(guān)（12JL）和交流配電單元都在直流充電屏一屏后安裝；（4）直流充電屏一就完全停電，可以檢修了，直流充電屏三完全替代直流充電屏一參與系統(tǒng)運行了。

2.3 當(dāng)1 組蓄電池要退出檢修操作步驟

（1）在正常運行模式下1 組蓄電池要退出檢修，先合母聯(lián)開關(guān)ZK；（2）分?jǐn)? 組蓄電池輸出開關(guān)12ZK 及1#充電機輸出至I 段母線開關(guān)11ZK1，即二帶一（2#充電機及2 組蓄電池帶A、B兩段母線運行）；（3）1 組蓄電池就可以進(jìn)行檢修做蓄電池的核容試驗；（4）1 組蓄電池做核容試驗完成后蓄電池要充電，合上1#充電機輸出1 組蓄電池開關(guān)11ZK2，1#充電機輸出至I 段母線開關(guān)11ZK1 不能合，即1#充電機充電機單充1 組蓄電池；（5）當(dāng)1 組蓄電池充滿后，先合上1 組蓄電池輸出開關(guān)12ZK；（6）斷開1#充電機輸出1 組蓄電池開關(guān)11ZK2，合上1#充電機輸出至I 段母線開關(guān)11ZK1；（7）斷開母聯(lián)開關(guān)ZK，系統(tǒng)恢復(fù)到正常運行模式。

3 蓄電池故障排查

以2017 年7 月11 日泰州換流站蓄電池漏液問題說明一下蓄電池故障時的排查情況。

2017 年7 月11 日20 時20 分，泰州換流站OWS 界面A、B多次報EA124/3 組蓄電池故障；EA124/C 段直流系統(tǒng)故障，短時復(fù)歸。（見表）

3.1 現(xiàn)場檢查

運行人員檢查直流電源系統(tǒng)總監(jiān)控屏發(fā)現(xiàn)極1 低端220V直流電源系統(tǒng)3 組蓄56 號電池電壓為1.693V 欠壓。

現(xiàn)場檢查蓄電池情況，發(fā)現(xiàn)極1 低端3 組56 號蓄電池有漏液情況，已提出缺陷要求更換。

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3.2 進(jìn)行統(tǒng)一排查

7 月13 日運行人員對泰州換流站7 間蓄電池室進(jìn)行排查，發(fā)現(xiàn)極1 低端蓄電池室23#、50#、56#、57#、101#蓄電池，極1 高端蓄電池室41#、48#、57#、58#、79#、80#、81#、82#、86#、87#蓄電池，極2 低端蓄電池室39#、92#蓄電池，共計17 組單體蓄電池存在不同程度漏液。漏液蓄電池型號均為4OPzV200，閥控式密封鉛酸蓄電池，供貨廠家為Enersys，廠家人員初步判斷為此型號電池生產(chǎn)工藝存在問題，屬于家族性缺陷。蓄電池屬于220V直流電源系統(tǒng)，為泰州站500kV 交流、1000kV 交流、雙極高低端直流控保系統(tǒng)提供直流電源，當(dāng)直流電源系統(tǒng)充電機故障退出時，蓄電池作為最后的電源為控保系統(tǒng)供電，如果由于蓄電池故障引起控保系統(tǒng)，尤其是雙極高低端直流控保系統(tǒng)下電，將導(dǎo)致特高壓直流系統(tǒng)閉鎖。所以蓄電池的質(zhì)量至關(guān)重要。因此，對該批次型號為4OPzV200 有工藝問題的蓄電池，運行人員要求進(jìn)行統(tǒng)一更換。

4 結(jié)論

泰州換流站的220V 直流電源系統(tǒng)為直流控保提供電源支持，直流電源系統(tǒng)的穩(wěn)定運行決定著直流輸電系統(tǒng)的穩(wěn)定運行，作為運行人員不僅需要了解直流電源系統(tǒng)各個設(shè)備的使用方法，還要掌握直流電源系統(tǒng)的操作要領(lǐng)，另外，故障的排查與處理也是作為運行人員必須掌握的。