（云南华电鲁地拉水电有限公司 云南省大理州 671000）
摘要：直流系统在水电厂是十分重要的电源系统,为电力系统的控制回路、信号回路、继电保护、自动装置及断路器操作回路等提供稳定的不间断电源。其可靠与否对发电厂的安全运行起着至关重要的作用，是安全运行的保证。本文针对某大型水电厂直流系统失电事件，对其失电原因、暴露出来的问题进行了分析，并从技术及管理方面提出了相应的防范措施，为同类型水电厂提升直流系统的可靠性提供了一定的借鉴意义。
关键词：水电厂；直流系统；蓄电池；防范措施
前言
某大型水电厂在开展10kV厂用电系统倒闸操作过程中，两组蓄电池失电，同时两台充电机交流进线失电，造成7、8号机组直流电源I段、II段失电，导致7、8号机组发变组保护、稳控装置、励磁调节柜及调速器等设备直流电源消失，同时导致机组稳控从机装置闭锁、500kV稳控主机A、B套装置闭锁及孤岛专用装置主机A、B套装置异常。
1 事件过程
1.1事件前设备的运行方式
1）500kV开关站第1、2、3、4串合环运行，500kV甲、乙、丙线运行。
2）全厂总有功1100MW,#1、#3、#4机组处于发电态，#2机组处于检修态，#5、#6、#7、#8、#9机组处于停机态。
3）400V #7机组自用电a、b段分段运行，400V #8机组自用电a、b分段运行。
4）#7、#8机组220V直流系统1、2段分段运行。
1.2事件前该电厂直流系统的运行方式如下图（一）
图一：直流系统电气接线图
1.3事件经过
2018年6月10日该电厂开展7号机组检修工作。为配合机组检修安全措施实施，该电厂于6月9日20:46开展10kV厂用电3段由1号进线开关031切换至2号进线开关032供电运行，21:04:21:066断开10kV厂用电3段1号进线开关031后，21:04:21:407备投装置正确动作合上10kV厂用电3段2号进线开关032。然后监控系统播报告警信号，涉网设备告警信号如下表一：
表一：涉网设备告警信号
2 事件原因及存在问题分析
2.1事件起因
（一）该电厂直流电源系统结构
该电厂直流系统由直流充电机（由6个充电模块组成）、交流监控模块、交流双电源切换接触器、蓄电池组、微机监控器、空气开关、馈电屏等组成，原理图见图二。
图二：机组直流系统原理图
艾默生公司EAU01交流监控模块用于双路交流进线（一主一备）检测及双路
交流电源自动切换，交流监控模块的工作电源为直流220V，取自直流母线。通过接触器的投切控制两路交流电源输入。接触器采用高压吸合（吸合电源取自EAU01工作电源-DC220V或AC220V）—低压（EAU01输出DC12V）保持模式。正常情况下，充电机由400V主用交流电源供电，当400V主用交流电源异常，交流监控模块延时10秒断开主用接触器断开主用交流电源，再延时5秒合上备用接触器投入备用交流电源。交流监控模块接触器接线图见图三。
该电厂EAU01设置主用交流电源优先模式，当主用交流电源失电时，自动切换至备用交流电源，当主用交流电源恢复时，会自动切回主用交流电源。当交流监控模块检测到主用交流电源（Normal）正常，监控模块延时0.5s切至主用交流电源，NR+、NR-输出DC220V电压，使主用交流电源接触器线圈吸合，接触器闭合。切入主用交流电源后，NR+、NR- 输出DC12V电压保持使线圈保持吸合，本次10kV切换操作时接触器线圈接入电压是DC12V保持电压。
图三：双电源切换原理图及交流模块接触器接线图
（二）7、8号机组直流电源失电的原因
7、8号机组直流系统主用交流进线电源均取自各自机组自用电a段，由10kV厂用电3段供电。7号机组自用电b段由10kV厂用电1段供电，8号机组自用电b段由10kV厂用电2段供电。本次厂用电倒换过程中，直流系统主用交流进线电源失电0.7s后蓄电池组开路，整段直流母线失电，交流监控模块失去直流工作电源后无法输出DC12V接触器保持电源，导致主用接触器线圈失压跳开。10kV备自投切换后，由于交流监控模块的直流工作电源未恢复，监控模块无法控制接触器吸合，两路交流电源接触器仍断开，充电机无交流电源输入，不能输出直流，最后致使7、8号机组直流系统失电。
正常情况下，在交流电源失电期间，蓄电池为监控模块提供工作电源。监控模块输出的DC12V保持电压使主用交流电源接触器保持。如充电机交流电源在蓄电池失电前恢复，蓄电池失电后充电机能为监控模块提供直流工作电源，使主用交流电源接触器保持，充电机保持直流输出。本次事件中，由于直流系统交流进线电源消失的0.7s内蓄电池组已开路，导致发变组保护、稳控从机、励磁调节器、调速器等涉网设备失电闭锁。
2.2事件暴露出来的问题
（1）直流系统交流监控模块工作电源配置不合理。艾默生公司EAU01交流监控模块的工作电源可采用4种供电方式：1组直流、1组交流、2组直流、2组交流。该电厂EAU01采用1组直流供电，电源取自充电机接入的直流母线，根据前述说明，如蓄电池在充电机交流电源恢复前开路，直流母线即会失电，导致交流监控模块工作电源失电。
（2）厂用电负荷分配不合理。该电厂EAU01控制模式设置为主用交流电源优先模式，当主用交流电源失电时，自动切换至备用交流电源，当主用交流电源恢复时，会自动切换至主用交流电源，即在非检修、故障的正常工况下充电机始终接入主用交流电源。7、8号机直流系统每台充电机的主用交流电源和备用交流电源源自不同段10kV母线，两台充电机的主用交流电源均取自10kV 3段，备用交流电源分别取自10kV 1段和2段，即2台充电机的主、备用交流电源共取自3段10kV母线。正常工况下两台充电机均接入取自同一段10kV母线的主用交流电源，10kV厂用电切换时两台充电机同时短时失电，叠加两组蓄电池开路、两台充电机交流电源切换不成功的多重故障，最终导致本次两组直流失电。
（3）对蓄电池异常的风险认识不足。2017年11月电厂对全厂机组及开关站蓄电池组做核对性放电试验，发现7、8号机组直流1段蓄电池组3节蓄电池、2段蓄电池组12节蓄电池容量不合格。发现部分蓄电池组容量不满足要求后，该电厂未引起足够重视，错误认为蓄电池性能虽然恶化但仍能维持短时供电，未认识到蓄电池开路的风险。
（4）缺陷管理工作不规范。2017年11月该电厂在检修工作中即发现多组蓄电池不合格，该电厂未严格执行本厂及上级单位的缺陷管理制度，未按缺陷管理制度中的缺陷等级定义将该缺陷定级为紧急、重大缺陷，按照紧急、重大缺陷处理流程予以处理。
3、防范措施
3.1技术措施
1）综合完善直流系统厂用电接线、交流监控模块控制方式及交流监控模块工作电源方式，分析EAU01交流监控模块工作电源采用2组交流或2组直流的可行性方案。优化方案确定后实施整改。
2）分析蓄电池故障原因，为蓄电池换型改造提供参考意见。
3）加强蓄电池组的运行维护，定期对蓄电池的内阻开展测试，分析加装蓄电池在线监测装置的可行性，自动监测蓄电池内阻、电压、温度等。
3.2组织措施
1）加强运行人员的技能培训，组织开展直流系统的相关培训，提高蓄电池的运行维护水平。
2）加强对南网公司反措要求的学习，认真落实调度机构制定的涉网风险防范要求。
3）进一步细化电厂缺陷管理制度，对缺陷类型、缺陷等级等做详细分类，对重大缺陷紧急处理，制定缺陷预防措施。
4 结语
水电厂直流系统是电厂的重要组成部分，直流系统的运行状况直接关系到电厂及电网的安全运行，一旦直流电源系统发生故障或异常，就有可能造成继电保护及自动装置拒动或误动，影响电厂的安全稳定运行，在部分区域电网异步联网模式下，甚至会引起区域电网振荡。因此直流系统可靠性的研究具有一定的现实意义。
参考文献
[1]何明,王粟,辛占强,等.直流故障引起全站失压案例分析及防范措施[J],湖北:湖北工业大学学报,2015,30(2):86-88.
[2]杨忠亮,直流电源系统综述[J].供用电,2015,32(2):14-18.
[3]严国胜,变电站直流系统的设计及故障分析[J].北京:华北电力大学,2014.
[4]李明,对一起由直流故障引起的全站失压事件的分析[J].河南科技,2011(11):83-83.
[5]莫靖,变电站直流系统存在问题研究及其对策[D].广州:华南理工大学,2013:1-6.
作者简介：
卢超友（1987-）,男，湖北省咸宁市人，助理工程师，主要从事水电厂自动化维护管理工作。
论文作者:卢超友
论文发表刊物:《河南电力》2019年4期
论文发表时间:2019/10/30
标签：接触器论文; 蓄电池论文; 交流电源论文; 机组论文; 系统论文; 模块论文; 电厂论文; 《河南电力》2019年4期论文;