吴静静
（国网浙江省电力有限公司紧水滩水力发电厂 323600）
摘要：本文介绍某水电站直流电源系统组成及工作原理和它的运行与维护，分析了在运行与维护中常见故障并提出处理方法。
关键词：水电站；直流系统；故障处理
1 引言
直流系统的用电负荷极为重要，供给继电保护、控制、信号、计算机监控、事故照明、交流不间断电源等，对供电的可靠性要求很高。但是很多二次技术人员都只对变电站的保护回路及控制回路等比较重视而对为继电保护回路提供能量的直流系统的重要性就忽视了。平时维护一般只是进行一些简单的蓄电池电压测试和绝缘监视等。这就使直流系统往往运行在不可控的状态，这是相当危险的。该电站装机容量2×12.5MW，年发电量6067万千瓦时，直流电源系统采用GZDW微机高频开关直流电源。下面简单谈一下直流系统的组成及工作原理和它的运行与维护，分析在运行与维护中常见故障并提出处理方法。
2 GZDW直流系统的组成及工作原理
该电站直流系统主要由充电模块、控制单元、直流馈电单元（合闸回路、控制回路、保护回路、信号回路、公用回路以及事故照明回路等）、降压单元、绝缘监测、蓄电池组等组成。
直流系统核心元器件高频开关充电模块采用N+1配置。充电模块主要工作原理三相三线交流电380VAC经三相整流桥整流后变成脉动的直流，在滤波电容和电感组成的LC滤波电路的作用下，输出约520VDC左右的直流电压，再逆变为高频电压并整流为40KHZ的高频脉宽调制脉冲电压波，最后经过高频整流，滤波后变为220VDC的直流电压，经隔离二极管隔离后输出。由于充电模块本身具有CPU，充电模块也可以脱离监控模块独立运行。
充电装置正常时浮充电运行，根据需要设定时间（一般为3个月）进行恒流充电，采用0.1C10A充电电流进行恒流充电，当蓄电池组端电压上升到限压值时，自动转为电压恒压充电，充电电流逐渐减小，以充电电流减小至0.01C10A为记时点，3小时后恒压充电结束，充电装置将自动转为正常的浮充电运行，这就完成一个循环，使蓄电池随时具有满容量状态，确保直流电源运行的安全可靠。电池管理曲线图如下：
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阀控式密封铅酸电池运行示波图
3 直流系统的运行与维护
3.1 运行人员或维护人员应对充电设备进行如下的巡视检查：三相交流输入电压是否平衡或缺相，运行噪声有无异常，各保护信号是否正常，直流输出电压值（合母、控母）和电流值是否正确，各充电模块的输出电流是否均流，正负母线对地的绝缘是否良好，装置通讯是否正常等。
3.2 运行人员或维护人员特别要注意充电模块自动均充是否准时定期，均充时的充电电流和充电电压是否正确；雷电发生后应及时检查直流装置的防雷装置和充电装置工作是否正常。
3.3 每月对充电装置作一次清洁除尘工作。
3.4 蓄电池的运行及维护
3.4.1 定期对蓄电池进行巡视。检查蓄电池连接片有无松动和腐蚀现象，壳体有无渗漏和变形，是否清洁；极柱与安全阀周围是否有酸雾溢出；绝缘电阻是否下降；蓄电池温度是否正常25°C左右；测试单只蓄电池电压和内阻是否正常。
3.4.2 定期断开直流系统交流输入电源，让蓄电池来供电，10分钟后测试合母电压（也就是蓄电池组端电压）和控母电压及直流电流是否正常。
3.4.3每年对电池巡检仪记录进行分析，同时进行目测检查有：检查螺栓连接是否牢固、检查电池安装状况及电池室的通风状况。定期进行充放电，以保证蓄电池的满容量。
4 常见系统故障的原因及处理
在直流系统发出故障时，首先按照监控模块显示的故障部位，检查相应的回路，有利于快速处理故障，在故障及运行过程中相关的一些故障处理分析。
4.1 充电模块异常。输出电压过高或者IGBT过流将导致模块故障，由于充电模块处身带有保护功能，要求将模块断开交流后重新开启，可恢复模块正常。同时需检查不同充电模块均流。电压输出无法达到设定的电压主要原因充电模块的过载将导致限流，使充电模块的输出电压无法达到设定值；再则电池电流检测错误，将导致充电模块限流，无法达到设定的输出电压值。
4.2 电池监测仪检测电压异常。首先先逐个测量电池监测仪端口上的输入电压，保证相邻两个端口之间的电压为之际连接电池的电压，任何形式的虚接（压住电缆包皮，外表连接可靠、实际没有连接）将导致电池电压检测异常；电池监测仪不是否正常工作（工作电源异常）电池监测仪要求直流90~260V供电电源工作正常。
4.3 绝缘监测仪常见故障分析和处理方法。绝缘监测仪不输出支路告警 检查母线是否存在交流对地信号，将导致绝缘监测仪无法测量支路。请用万用表交流档测量母线对地的电压，不应有交流信号存在；检查绝缘监测仪的互感器连接是否有问题。正常连接为双线单独连接，不可以按照共用负极的方式连接，也不可交叉连接；检查支路连接互感器或者没有检测到互感器。请根据绝缘监测仪特殊电阻阻值表，查找对应的阻值关系，找出真正的故障原因。
4.4 交流配电常见故障和处理方法
4.4.1 两路交流不能实现互投检查电缆连接是否正确导致交流自动盒损坏；错误的使用交流接触器的辅助触点可导致交流自动切换盒损坏；零线断路将使交流自动切换盒无法工作；交流电压采样错误也将导致交流自动切换工作异常。
4.4.2 交流输入空开跳闸检查交流输入部分是否短路导致交流输入空开跳闸；交流输入空开辅助触点损坏可导致监控模块显示交流输入空开跳闸的告警；交流输入空开的辅助触点的工作电源异常，也将导致告警的发生；充电机内部故障启动故障延时继电器，继电器动作后使交流输入空开左侧的MX线圈得电动作后，使交流输入开关跳闸。
4.5直流配电常见故障和处理方法
4.5.1 馈电输出跳闸 检查馈电输出支路短路或者过载导致馈出支路跳闸；检查空开辅助触点是否损坏导致馈电输出跳闸的告警；检查选择辅助触点类型是否正确可能导致上述告警。
4.5.2 母线电压异常导致过压或者欠压告警 检查电压采样盒是否故障导致母线电压检测异常，出现过压或者欠压的告警。
4.6 直流系统绝缘故障和处理
GZDW系统绝缘监测有母线监察和支路巡查两种方式。母线监测式仅监测母排同保护地间绝缘电阻的变化情况。支路巡查则可同时监测母排和各支路的绝缘状况，并作出相应告警。发生绝缘告警的主要原因有以下：其分路出线受潮、破损或负载设备安装错误。直流系统接地故障的处理。查找直流接地故障的一般顺序和方法：（1）分清接地故障的极性，分析故障发生的原因。（2）若站内二次回路有工作，或有设备检修试验，应立即停止。拉开其工作电源，看信号是否消除。（3）用分网法缩小查找范围，将直流系统分成几个不相联系的部分。（4）对于不太重要的直流负荷及不能转移的分路，利用“瞬时停电”的方法，查该分路中所带回路有无接地故障。（5）对于重要的直流负荷，用转移负荷法，查该分路而带回路有无接地故障。（6）在进行上述各项检查选择后仍未查出故障点，则应考虑同极性两点接地。当发现接地在某一回路后，有环路的应先解环，再进一步采用取保险及拆端子的办法，直至找到故障点并消除。
5 结束语
直流系统在水电站要求比较高，并且水电站黑起动只能由直流系统保证其实现，因此做好直流系统维护工作及故障处理很重要。掌握了直流系统的工作原理，根据故障现象查找故障根源，进行分析，排除故障，保障水电站安全运行。
论文作者:吴静静
论文发表刊物:《云南电业》2019年8期
论文发表时间:2020/1/3
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