66 kV变电站直流电源设备安装调试及常见故障分析

杜时光，王长青

（1.大连市旅顺电力电子设备有限公司，辽宁 大连 116000；2.国网辽宁省电力有限公司大连供电公司，辽宁 大连116000)

0 引 言

直流电源设备在变电站中具有重要作用，是变电站中各个主要设备的工作电源和操作电源。直流电源设备的好坏直接关系和影响变电站运行的可靠性和安全性。因此，保证直流电源设备的完善，加强对变电站直流电源设备的常见故障的分析是十分必要的。

1 直流电源设备组成

盘锦66 kV高一变变电站直流电源设备主要由交流输入单元、高频开关电源模块、监控系统、绝缘监测单元、自动调压装置、蓄电池巡检单元及直流馈出单元组成，如图1所示。

2 盘锦66 kV高一变变电站直流电源设备的安装调试

2.1 直流设备的安装

按提供的图纸盘面布置图将直流屏并盘固定，安装完毕后将柜间连线对应接好，仔细地对设备外观及内部元器件进行检察，确认设备以及内部元器件在运输过程中是否存在损坏，同时确认设备内部接线有无脱落或松动现象。对于具有两面屏以上的直流系统，需要检察直流屏柜间连线是否连接完毕，交流进线电缆以及直流馈线电缆是否连接完毕，有无漏连、错连的情况，检察无误后直流系统方可送电运行[1]。

2.2 接入交流电，系统送电

检察无误后，系统可以带电运行。送电前应注意以下步骤。

（1）直流系统内所有断路器必须都处于断开状态，以免突然送电造成供电设备损坏和相关人员人身意外。

（2）测量屏内交流互投回路接线有无短路现象（交流电未送），交流进线电源三相电压是否正常（交流电已送）。两项检察完毕后，分别合上交流互投1路、2路进线开关，反复分合1路进线开关，观察交流互投回路工作是否正常，输出电压是否正常，确认无误后投入充电屏前面板充电机交流输入开关，此时充电机安全启动。

（3）设备为单交流进线情况下，不需要步骤（1）和步骤（2）。

（4）充电机安全启动后，在不受控情况下高频电源模块输出电压为默认值，（本站选用艾默生ER220系列，值为234 V）分别测量充电机直流输出开关上口电压以及下口绝缘状况，确认无误后投入充电机直流输出开关，直流系统带电。

测量电池投入开关上口级性及电压正确后将电池投入开关以及馈线开关投入，测量电池熔断器座接线无误后用手柄装入电池熔断器，此时电池进入充电状态，系统监控装置会根据采集到的电池信息自动调整充电状态及充电电压。电池投入前，必须准确核实极性。

测量馈线开关上口级性及电压正确，指示灯及馈出端子牌回路级性是否与开关一一对应。调试人员离开前断开所有馈出回路空开，以免造成意外。

图1 直流系统典型接线示意图

进行母线调压装置试验，将母线调节开关从0—7挡依次转换，观察母线电压表记的显示值，一般工作情况下母线电压改变数值为调压装置总调压电压值/调压装置调压级数，而在空载情况下此数值略低。试验结束时注意将母线调节开关打到自动状态，以确保控制母线电压保持在恒定状态。同时将屏前事故音响解除按钮按下，保证有系统故障时能够发出音响报警。

2.3 模拟故障信号，检查监控系统工作状况

（1）母线过欠压试验。通过微机控制器中的参数设定将母线的上限值设置在母线实际电压值以下，按“确定”“返回”键回到系统主运行页面，此时在监控机主运行页面上应显示“过压”警示，同时测量屏后故障远传无源接点，以确认故障信号正确输出。同理，在参数设定中将母线的下限值设置在母线实际电压值以上，则可测试系统母线欠压报警情况。

（2）母线接地试验。按下前面板上的“接地”按钮或人为的在+KM（-KM）Y与地之间接入一电阻（5～15 K为宜），此时在监控机主运行页面上应显示“接地”警示。

（3）交流电源故障试验。交流电源故障试验必须在蓄电池接入时才可以进行，在系统参数设定中修改交流上下限值或切除交流供电电源后，在监控机主运行页面上应能显示“交流异常”警示。

（4）电池异常试验。在系统参数设定中修改电池组上下限值或单只电池上下限值后，在监控机主运行页面上应能对应显示“电池组异常”或“单电池异常”警示。

（5）充电模块故障试验。拔出某个充电模块或打乱模块地址拨码，则会出现模块故障现象，在监控机主运行页面上显示“故障”警示。

（6）其他信号的试验。人为手动按下电池组熔断器报警触点以及短路器跳闸报警触点时，主界面上会显示相应警示。

以上步骤为厂家调试人员现场调试，待远方监控设备安装完成后由双方共同对遥测遥信量进行核实。

2.4 电池组放电（如必要，此站要求）

直流设备所用蓄电池组的活化均由厂家在出厂前完成，如有必要进行放电，待厂家技术人员以及放电装置到位后，按以下步骤进行。

（1）切除电池投切开关，记录好每只电池初期电压值。

（2）将放电装置（HUAHAI-60A智能放电仪）接入放电端子，合上放电开关，调整放电装置电流为0.1C10（C10为电池额定容量），对电池组进行持续放电，每隔1 h对数据记录一次，录入放电数据表格。一般放电时间为10 h，如果在此之前电池电压低于设定下限，可根据实际情况提前终止放电。

系统运行期间进行放电，必须保证交流电源的供给，如不能保证，必须投入母线联络开关，以避免母线失电造成的损失。

（3）放电结束后，断开放电开关，拆除放电装置，将电池静止2 h左右，投入电池组投切开关，此时系统会自动限流在0.1C10。对电池组进行持续充电，此时随着电池电压的升高充电电流逐渐降低，当电流达到均浮充转换值（0.01C10）时，系统会继续对电池组均充电3 h进行固化，然后转入浮充电状态，电池作为后备运行[2]。

2.5 直流电源设备参数的设定

直流系统进入正常运行状态前，应依据如下参考数据设定运行参数。

（1）对于交流电源过欠压报警值，交流电源输入按AC 380 V±20%考虑，由于直流系统的交流测量值为相电压，因此交流过压值设定为220×（1+0.2）=264 V；欠压值设定为220×（1-0.2）=176 V；不同地区根据电网供电质量的不同略做调整。

（2）母线接地电阻值按国家标准设定为DC 220 V系统接地电阻门限值，设定为24 kΩ。

（3）母线电压过欠压值按国家标准设定为220 V±10%，不同用户可根据自身需要调整。

（4）对于电池组电压值，单只电池的下限值推荐设定在1.8～1.9 V，上限值按电池厂家提供的说明书设定在2.4～2.6 V。总电压下限一般与母线电压下限值相同或略高于母线电压下限值。上限电压略高于充电机均充电压值。

（5）对于充电机的设定，依据电池厂家的要求，充电机均充电压设定值为（2.35×N，其中N为2 V电池的只数），浮充电压设定值为（2.25×N，其中N为2 V电池的只数），均充限流值为0.1C10（C10为电池组容量），均充转浮充电流值为0.01C10，浮充转均充电流值为0.025C10。

3 直流电源系统常见故障的案例分析及对策

直流电源系统运行过程中，偶尔会出现一些故障报警。对经常出现的故障及排除进行汇总，为调试及现场运营人员提供参考。

3.1 直流电源屏充电模块失电故障

（1）故障现象。某厂66 kV变电站运行中监控机报警。报警类型显示“交流电源故障”“充电模块故障”。充电模块无电压、电流显示，停止正常工作。直流负荷转由蓄电池组供电。

（2）故障原因。到现场后用万用表测量直流电源屏两路交流进线端子，交流电压均正常，但交流互投两路交流接触器均释放。查看监控机发现两路交流显示值均超出设定值上限。

（3）故障排除。调整A/C交流检测模块两路交流调整电位器后，故障仍无法解除。更换A/C交流检测模块后，直流电源屏交流恢复正常，1路交流接触器吸合，充电模块为直流负荷供电、对蓄电池组充电，充电模块恢复正常工作。

此外，如果负载太小，充电机工作在近似空载状态；充电机温度补偿已启动或充电机与监控通信中断，都会造成充电模块电压值与设定值不符。

3.2 单只电池电压显示异常

（1）故障现象。某35 kV变电站直流电源屏监控机报警显示“单只电池异常”。

（2）故障原因。到现场后查看监控机，显示89#电池电压为“0 V”。到蓄电池室用数字万用表实际测量89#电池电压为2.24 V，电压正常。再到相应的“单只电池巡检模块”测量，89#电池电压为“0 V”。后经检查电压采集线，发现采集线接触不实。

（3）故障排除。紧固采集线后，89#电池电压在监控机中显示正常，报警恢复。

3.3 接地装置不报警或误报警

（1）故障现象。盘锦油田某66 kV变电站安装后不久，监控机显示“直流接地”报警。

（2）故障原因。到现场后实际检测，发现确有接地。经排查，馈出回路没有接地，应为直流电源屏接地。断开“电池组投切开关”后，故障报警消失。查看发现，一块电池壳体有裂纹，漏液流到电池屏壳体，导致接地。

（3）故障排除。将这块电池拆除后恢复充电，“直流接地”报警消失，直流电源屏运行正常。

此外，母线环流或运输过程中颠簸造成电路板损坏，也会造成系统接地不报或误报警。

3.4 蓄电池组容量试验

（1）故障现象。某66 kV变电站进行蓄电池组容量试验，在试验快结束时，有两节电池电压均为“0 V”，终止试验。

对于该故障的排除，可将这两节电池拆除，调整好均、浮充电压，重新恢复充电。

（2）故障现象。某66 kV变电站进行蓄电池组容量试验，在试验进行到13 min时，有9块电池电压均为“0 V”，终止试验。

（3）故障现象。备用蓄电池组继续投入使用，原蓄电池组不能恢复充电。对于该故障的排除，经报告申请后，购买新蓄电池，更换原蓄电池后，投入使用。备用蓄电池组退出使用。

4 结 论

66 kV变电站直流电源设备的调试与安全运行是变电站建设与运行的重要组成部分。随着电力事业的日益壮大，所用设备与控制系统的复杂程度也日益提高，对变电站设备调试与运行提出了更高要求。