鵝城換流站低壓直流系統現狀分析及改進措施

代文良，謝智浩，毛學蘭，黃蓉，劉艷

(國網湖南省電力公司檢修公司，湖南長沙410004)

直流換流站的運行依賴于它的控制系統，為控制系統提供電源的低壓直流系統至關重要〔1〕，這就對換流站直流電源系統的維護提出了更高的要求，通過2013年鵝城換流站的年度檢修，全面了解了直流電源系統的現狀及存在的問題，并提出了改進的措施。

1 低壓直流系統配置

1.1 110 V直流系統

110 V蓄電池系統用于給設備提供直流電源，如控制和保護系統、直流場設備 (如:斷路器、隔離開關、接地刀閘)電機和閥廳接地刀閘電機等。鵝城換流站配置有5套110 V直流蓄電池系統，即站公用設備1套，直流系統2個極各配置1套，2個繼電器室各配置1套。每套直流系統包括2組蓄電池、3組充電機及相應直流屏等。5套110 V直流系統配置相同。

110 V直流系統每段母線接1組蓄電池和1組充電機，同時2組蓄電池還公用1組備用充電機。

1.2 48 V直流系統

48 V直流系統用于給通訊系統供電。包含2組蓄電池，2面充電柜和1面饋電柜。

1.3 蓄電池監視系統

蓄電池監視系統可以在線自動監測單體電池電壓、電池組組端電壓、充放電電流和溫度，可記錄電池充放電過程每一瞬間的變化，保證對電池運行的準確判斷。蓄電池監視系統可以實現電壓超限、溫度超限、電壓均差值超限等報警。

1.4 不間斷電源系統

不間斷電源系統 (UPS)用于給重要的交流負荷如計算機、監視器、打印機等供電。本站配置:站公共設備2套，2個繼電器室各2套。

2 低壓直流系統現狀

缺陷設備的具體描述及處理情況:

1)-48 V通訊電源Ⅰ，Ⅱ組蓄電池組中35%的電池出現了極柱腐蝕生鹽的現象，浮充電壓和內阻均有超標現象，電池內組在500～3 500 mΩ之間，特別是Ⅱ組#3電池浮充電壓在1.47 V，內阻已達3 500 mΩ。

處理情況:①為保證蓄電池繼續運行，在清掃、緊固螺絲后涂抹適量凡士林，將Ⅱ組蓄電池組中#3和Ⅰ組蓄電池組中內阻最大的電池#18拆除，母線電壓由54 V降低至52 V運行。②2013年進行技改。

2)繼電器1室I組#28電池放出224.9 Ah，電池容量為74.96%，Ⅱ組#54電池放出233.2 Ah，電池容量為77.7%，2只電池均不合格。

處理情況:①將I組1只合格電池與Ⅱ組#54調換，保證Ⅱ組蓄電池合格;同時將Ⅱ組#54及1只新備用電池調入I組再次進行放電試驗，#54放電時間7 h 24 min，只放出容量73.6%，#28放電容量為73.8%，均不合格，由于只有1只備用電池，考慮到I組#28內阻較大，而Ⅱ組#54與平均值接近，因此將I組#28電池更換。②選出4只放電終止時電壓較低的電池，在繼電器2室蓄電池進行技改時一并更換。

3)站公用Ⅱ組#10電池放電時間7 h 56 min，放電容量637.2 Ah，占總容量的79.6%。

處理情況:由于#10電池放電容量接近80%，建議2014年進行容量試驗后決定是否進行更換。

4)繼電器2室I，Ⅱ組蓄電池均出現多個極柱凸起現象，已準備2013年進行技改。

5)站公用EC充電屏#1充電模塊故障，已更換。

6)站公用高特智能蓄電池監測系統監控器故障，無法進行放電試驗。

處理情況:已將繼電器2室高特監控器更換至站公用，故障監控器由廠家進行返廠維修。

3 當充電方式和改進措施

如上所述，蓄電池存在較大的問題，特別是110 V蓄電池，雖然5套蓄電池為同一品牌，同時投運，但是繼電器1室、繼電器2室、站公用蓄電池都出現了問題，而極Ⅰ和極Ⅱ蓄電池仍然運行良好。分析認為，這種狀況是由于充電機無限流功能且現有充電方式不當造成的。

鵝城換流站使用的是德國北寧的充電機，不具備限流功能，不同直流單元蓄電池容量不同，使用的充電機功率也不同，具體情況見表1。

表1 不同直流單元蓄電池容量和充電機型號

之前，蓄電池深度放電后進行充電時，采用直接均充的方式，即將充電電壓調至127.1 V進行充電，由于深度放電后的蓄電池組端電壓處于較低的水平 (102 V左右)，較大的壓差使初始充電電流很大，充電機通常工作在滿負荷狀態，減去負荷電流后，這種充電模式下各組蓄電池承受的最大充電電流見表2。

蓄電池在充電過程中，最大電流不能超過1.5I10。否則可能對電池造成損害〔3〕，繼1、繼2、站公用蓄電池的充電電流嚴重超標，極Ⅰ、極Ⅱ蓄電池充電電流雖然超標但由于超出量較小，對蓄電池產生的影響也較小。

表2 不同直流單元蓄電池承受的最大充電電流

閥控密封鉛酸蓄電池殼體變形，一般充電電流過大、充電電壓超過了2.4 V×N、內部有短路或局部放電、溫升超標、安全閥動作失靈等原因造成內部壓力升高〔4，5〕。各直流單元的充電電壓都符合要求，溫度在正常范圍內，安全閥正常，同時多個蓄電池發生內部短路的概率很小，所以繼電器2室蓄電池出現大量極柱凸起現象與充電電流過大有重要關系。

改進措施:充電時將浮充電壓調至最低值115 V，之后逐步調高充電電壓，使充電電流始終低于1.5I10。在浮充電壓121 V，電流小于0.1I10時，將充電方式轉至均充，3 h后轉至浮充。

4 總結

鵝城換流站低壓直流系統中，蓄電池問題較多，已安排2013年進行技改。充電機、饋電柜、UPS運行良好，故障較少;通過改進充電方式，可將蓄電池充電電流限制在允許的最大充電電流之內，減小對蓄電池的影響，延長蓄電池的壽命，提高直流系統維護水平。

〔1〕劉森，張海鳳，李書勇.廣州換流站直流電源系統的改造設計與實施〔J〕.電力系統保護與控制，2009，37(9):49-52.

〔2〕國家電網公司運行分公司.鵝城換流站運行規程〔S〕.

〔3〕德國霍克.SuperSafe_OPzV系列蓄電池維護手冊〔S〕.

〔4〕國家電網公司.直流電源系統管理規范〔S〕.北京:中國電力出版社.2009.

〔5〕閆曉麗.變電站直流系統運行維護及故障處理〔J〕.電氣時代，2010(12):80-81.