變電所直流、逆變電源系統(tǒng)運行評價及分析

任宇東

摘要：本文簡述了直流、逆變電源系統(tǒng)的組成，分析了直流系統(tǒng)運行維護(hù)的方法和內(nèi)容，并探討直流系統(tǒng)常見故障和排除方法。

關(guān)鍵詞：直流系統(tǒng)；逆變電源；電池內(nèi)阻

直流系統(tǒng)是變電所不可缺少的重要組成部分，它為變電所斷路器操作機(jī)構(gòu)、控制回路、保護(hù)裝置、測控裝置、自動裝置、故障錄波屏等裝置提供連續(xù)可靠的直流電源。而UPS逆變電源則為后臺、監(jiān)控、遠(yuǎn)動、通信系統(tǒng)等裝置提供連續(xù)不間斷的交流電源。如果直流系統(tǒng)或逆變電源不能正常供電，都會給變電站帶來極為嚴(yán)重的后果，波及電網(wǎng)的安全運行。由于直流、逆變電源系統(tǒng)對變電站如此重要，所以需要加強(qiáng)直流、逆變電源系統(tǒng)的運行維護(hù)，保證其安全可靠運行。

1 直流系統(tǒng)的組成

直流系統(tǒng)主要是由整流高頻電源模塊、監(jiān)控系統(tǒng)、蓄電池組、充電回路、直流輸出回路、絕緣監(jiān)測、電池巡檢、開關(guān)量檢測、降壓單元、交流配電單元、電壓電流顯示等配電單元組成。

整流模塊系統(tǒng)就是把交流電整流成直流電的單機(jī)模塊。監(jiān)控系統(tǒng)是整個直流系統(tǒng)的控制管理核心，主要對系統(tǒng)中各單元和蓄電池進(jìn)行自動監(jiān)測，獲取運行參數(shù)和狀態(tài)。絕緣監(jiān)測單元當(dāng)線路對地絕緣能力降低到設(shè)定值時，就會發(fā)出告警信號。電池巡檢單元能在線檢測到每節(jié)蓄電池電壓，某節(jié)電池電壓過高或過低時，會發(fā)出告警信號。開關(guān)量檢測單元對開關(guān)量在線檢測及告警節(jié)點輸出的一種設(shè)備。降壓單元就是降壓穩(wěn)壓設(shè)備，調(diào)節(jié)控母電壓在設(shè)定范圍內(nèi)。配電單元是直流屏中為實現(xiàn)交流輸入、直流輸出、電壓顯示、電流顯示等功能所使用的器件。

2 直流、逆變系統(tǒng)的運行維護(hù)管理

（1）直流、逆變裝置的運行及維護(hù)

應(yīng)定期檢查充電裝置的交流輸入電壓、直流輸出電壓、直流輸出電流等各表計顯示是否正確，運行噪聲有無異常，各保護(hù)信號是否正常，絕緣狀態(tài)是否良好，定期對直流、逆變電源設(shè)備進(jìn)行清掃。若交流電源中斷，蓄電池組能不間斷地向直流母線供電，同時電池組經(jīng)逆變電源為交流負(fù)載提供連續(xù)可靠的交流電。

（2）蓄電池的運行及維護(hù)

蓄電池是直流電源系統(tǒng)的心臟，系統(tǒng)正常時處于浮充備用狀態(tài)，電池組端電壓應(yīng)與整流模塊輸出電壓及合母電壓基本相同，一般保持在240V一256V之間。一旦失去交流電，蓄電池需要立即向負(fù)荷供電，所以蓄電池必須始終保持良好的狀態(tài)。如果整組蓄電池中有落后或故障電池，向負(fù)荷放電時落后或故障電池的容量和電壓會快速下降，電池的容量不足時內(nèi)阻會快速增大，故障電池在整組蓄電池中相當(dāng)于開路點，整組蓄電池將無法繼續(xù)放電，同樣原因故障電池也會影響整組蓄電池正常充電。

蓄電池組長期在浮充電情況下，電池容量的不足很難通過電池巡檢儀發(fā)現(xiàn)。因此需要每月對蓄電池組進(jìn)行放電檢查，用內(nèi)阻儀測量單體電池的內(nèi)阻，單只電池電壓低于10.5V及內(nèi)阻明顯大于其它電池的應(yīng)立即更換，以免影響整組電池充放電及使用壽命。還要根據(jù)蓄電池組年限定期使用專業(yè)充放電設(shè)備進(jìn)行整組充放電，延長蓄電池使用壽命。應(yīng)注意新舊不同、容量不同的電池不易混用，電池嚴(yán)禁過充和過放電；定期檢查一次連接線、連接片、螺栓是否松動或腐蝕污染，殼體有無滲漏和變形等，松動應(yīng)擰緊，腐蝕應(yīng)及時更換。

若直流屏只配備了單組電池組，更換整組電池組或活化電池組前，應(yīng)考慮先接入便攜式免維護(hù)鋰電池組，以保證直流系統(tǒng)供電可靠；若更換單只電池，則應(yīng)使用單體電池跨接寶，確保電池組連續(xù)可靠供電。

3 直流系統(tǒng)故障處理措施

（1）直流接地故障

直流系統(tǒng)一點接地，雖不至于即刻發(fā)生嚴(yán)重的問題，但須引起高度重視；如果接著發(fā)生兩點接地，就可能引起信號裝置、保護(hù)裝置、斷路器等誤動或拒動，從而引發(fā)嚴(yán)重的后果。因此，發(fā)生一點接地時就應(yīng)當(dāng)立即查找并排除故障。

接地故障查找原則：⑴在直流回路上操作時發(fā)生接地，應(yīng)先查該回路；⑵按直流回路重要性級別，先查重要性低的，再查重要性高的；⑶先查室外，后查室內(nèi)；⑷先查電壓等級低的，后查等級高的；⑸先查新投運設(shè)備，后查投運較久的設(shè)備。

拉路查找法是按照負(fù)載的重要性，依次短時斷開直流屏上的各直流負(fù)載支路。當(dāng)斷開某支路后故障消失，說明故障就在該支路上。然后繼續(xù)運用短時停電法，確定故障在那條分支路上。直至找到故障并排除。若拉路查找無接地線路，就需要對直流盤本體如蓄電池組、母線、充電設(shè)備以及各元件等作進(jìn)一步的排查，直至找到接地點并排除故障為止。

絕緣監(jiān)測單元可以實時監(jiān)測并顯示直流母線對地絕緣信息。現(xiàn)在絕緣監(jiān)測裝置均與微機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)共同使用，比以往的絕緣監(jiān)察繼電器反映接地發(fā)生和消失的時間要長，大約15S-20S，因此拉路查找直流接地回路停電時間不應(yīng)過短。也可采用直流電壓表法，既一人拉路，另一人測量直流母線對地電壓變化，當(dāng)斷開某支路后直流母線對地電壓恢復(fù)正常（正對地或負(fù)對地110V），則該支路即為故障支路。

尋找直流接地點，要斷開保護(hù)裝置電源前，應(yīng)先征得調(diào)度同意，根據(jù)規(guī)定退出相應(yīng)保護(hù)出口壓板。對于斷開直流電源可能造成PT二次側(cè)失電的，（如PT二次接有防反送電繼電器，其線圈工作電源為直流電的）應(yīng)先退出相關(guān)保護(hù)裝置低電壓閉鎖保護(hù)壓板，如低電壓閉鎖過電流保護(hù)、低電壓跳電容器、檢無壓檢無流啟動備自投等壓板，防止保護(hù)誤動。

近幾年使用的許繼電源公司直流、逆變柜具備直流接地選線、電池內(nèi)阻在線測量、逆變電源并聯(lián)輸出等功能，配置了陽光牌長壽命電池組，運行穩(wěn)定可靠，減少了直流、逆變電源系統(tǒng)的維護(hù)工作量。

（2）其他常見故障與處理

模塊液晶面板無顯示檢查熔斷器是否熔斷，若熔斷更換；若無熔斷，啟用備用模塊或更換模塊。自動調(diào)壓裝置不正常，啟動手動調(diào)壓裝置，退出自動調(diào)壓裝置，進(jìn)行修理或更換。

直流母線電壓過高過低測量母線電壓，若顯示正確，檢查自動調(diào)壓裝置、整流模塊輸出及過負(fù)荷等，使其恢復(fù)正常；若顯示問題，更換模塊。

交流輸入電壓異常，測量交流輸入電壓；檢查空氣開關(guān)、交流接觸器是否正常；檢查交流采樣AC模塊是否正常。

4 結(jié)束語

直流、逆變系統(tǒng)的運行維護(hù)重在預(yù)防和防微杜漸，通過日常一絲不茍的巡視、檢查和檢驗，使小問題和缺陷得到及時有效的處理，避免大事故發(fā)生，保障變電所安全運行和提高供電的可靠性。