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[摘 要]变电站直流系统，为运行中变电站的控制、信号、继电保护、自动装置及事故照明等提供可靠直流电源。如蓄电池存在问题不能正常供电，可能导致全站直流失压。所以直流系统可靠与否，对变电站安全运行起着至关重要的作用，是变电站安全运行的保证。
[关键词]变电站 直流系统 充电模块 故障 分析 对策
中图分类号：TM910.6 文献标识码：TM 文章编号：1009―914X（2013）34―0347―01
变电站直流系统，在变电站中为控制、信号、继电保护、自动装置及事故照明等提供可靠的直流电源，还为操作提供可靠操作电源。直流系统可靠与否，对变电站安全运行起着至关重要的作用，是变电站安全运行的保证。
2013年6月3日，110kV某变电站发生一起直流系统充电模块故障，最终需要由直流系统蓄电池组放电，导致直流系统母线电压下降，严重威胁变电站安全运行。
一、事件的经过及现象
3日上午，110kV某变电站值班员在进行日常巡视直流充电屏时，查看微机监控器历史告警信号发现2日曾经发“事故放电开始”信号。之后值班员根据直流充电电源检查试验作业表单进行直流充电电源切换试验：发现监控机显示“蓄电池故障合、分及直流屏交流输入合、分信号”，均是切换过程中所发的信号，无其他异常告警。
3日下午，变电站监控机发：“直流屏模块故障”，“蓄电池故障”信号，21分钟后自行复位，现场检查直流系统无异常。
5日，变电站监控机发：“绝缘监测I段母线欠压” “电池一组欠压”、“一段母线欠压”信号。检查#1母线电压测量装置显示198.3V、#2母线电压测量装置显示198.2V、充电机电压测量装置显示198.7V、蓄电池电压测量装置显示198.1V。
检查#0、#1、#2、#3充电模块曾经无电压电流输出，直流系统集中监控器告警，检查直流母线电压为198V，将#0、#1、#2、#3充电模块分别退出运行检查，模块元器件内部发热，过热保护造成模块闭锁无法正常工作，最终需要由直流系统蓄电池组放电，导致直流系统母线电压下降。
二、事件的相关信息
2日曾经发“事故放电开始”信号；3日值班员检查直流系统正常供电，无异常信号。5日，该站监控机发：“绝缘监测I段母线欠压合信號”“电池一组欠压”、“一段线欠压”信号。现场检查#1母线电压测量装置显示：198.3V，#2母线电压测量装置显示：198.2V，充电机电压测量装置显示：198.7V，蓄电池电压测量装置显示：198.1V。
1、型智能高频开关直流电源系统自动控制正常运行程序过程
正常时，充电模块均投入运行，充电机采用浮充运行方式，采用I10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（2.3～2.35*N2V N为单体的电池个数），自动转为电压为（2.3～2.35* N2V N为单体的电池个数）的恒压充电，1.0I10充电电流逐渐减小，当充电电流减小至0.03～0.05I10电流值时充电装置倒计时开始启动，当整定的倒计时结束时，充电装置将自动转为正常的浮充电运行，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。（I10为蓄电池额定容量/10电流值）正常浮充运行1～3个月恒流充电电压升至整定值，恒压充电电流减小至整定值正常浮充运行。
2、直流系统的巡视判断方法
运行噪声有无异常，各保护信号是否正常，直流输出电压值和电流值是否正常，各充电模块的输出电流是否均流，是否超额定电流，正负母线对地的绝缘是否良好，装置通讯是否正常、蓄电池充电电流是否正常等。特别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。同时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（一般为几～十几mΩ）是否正常。检查直流微机监控器是否存在异常的报警信号。
三、事件原因、危害分析：
（1）值班员在3日巡视时查看微机监控器，历史告警信号发现2日曾经发“事故放电开始”信号时，未能意识到此时充电机可能出现了停充现象，若此时蓄电池存在问题不能正常供电时，可能导致全站直流失压。
（2）直流充电模块故障的原因分析：直流模块长期在环境温度较高，充电模块输出的电压电流不平衡，重负荷运行、甚至过载而故障，尽管每个直流电源模块单元具有输出自动均流功能，但并联运行的各个模块特性的不一致导致各模块负荷电流存在不均衡情况。有些模块可能承担更多的电流，极端情况下甚至过载，而有些模块运行于轻载状态，甚至基本上是空载运行。由于存在部分模块负荷不均衡，其结果必然加大了分担负荷多的模块损坏的可能性，也缩短了分担负荷多模块的正常使用寿命，降低了系统可靠性。
（3）根据直流充电电源检查试验作业表单进行直流充电电源切换试验时，没有认真结合对比之前“蓄电池故障”分析出现的信号及现象。
四、暴露问题：
（1）值班员在巡视时查看微机监控器历史告警信号时，虽然现场检查直流系统无异常，但直流系统重复出现故障信号未引起重视并分析原因，最终导致#0、#1、#2、#3充电模块过热保护造成模块闭锁无法正常工作。
（2）直流屏内各电气元器件密集，运行温度高，关闭屏柜门后，屏柜内设备通风散热不良。充电模块长期在环境温度较高下运行造成模块温度过热，导致充电模块输出的电压电流不平衡（忽高忽低），模块元器件内部发热，过热保护造成模块闭锁无法正常工作，最终需要由直流系统蓄电池组放电，导致直流系统母线电压下降。
（3）直流系统#0至#3充电模块都曾经出现无电压、电流输出，靠蓄电池组供直流负荷的现象。现场检查#0至#3充电模块运行灯不亮，发告警故障，模块监控器发温度过热保护故障。将模块拆下散热后，重新装回去模块正常运行，但#0、#1模块输出电压和电流都不稳定，漂移幅度较大，最终将这两台模块退出运行。
五、风险分析：
#0、#1充电模块因之前长期在环境温度较高下运行造成模块温度过热，导致充电模块输出的电压电流不平衡（忽高忽低），模块元器件内部发热，过热保护造成模块闭锁无法正常工作，最终需要由直流系统蓄电池组放电，导致直流系统母线电压下降。正常运行时建议关注设备温度，否则将可能引起其他模块重负荷运行、甚至过载而故障。
六、解决方法：
1、更换同型号2台充电模块（做稳压、稳流、纹波试验合格后）。
2、改善柜屏柜内散热条件，在屏柜边加排气孔，让热量进行对流排出。
3、在模块附近加装排气扇，改善自然冷却的不良散热方式。
4、值班员定期对充电模块的运行状态及历史记录进行分析对比，发现问题及时汇报。
作者简介
（黄海媛 女 海南省詹州人 1966年9月生 广西电网公司柳州供电局工作，从事变电运行26年，技师。其主要从事变电站值班运行工作，对变电站值班的运行管理、设备运行分析、故障处理、倒闸操作规范制定、变电站运行设备风险分析，对变电站的值班运行工作有着厚实的理论功底、丰富的实践经验和作业技能。）
[关键词]变电站 直流系统 充电模块 故障 分析 对策
中图分类号：TM910.6 文献标识码：TM 文章编号：1009―914X（2013）34―0347―01
变电站直流系统，在变电站中为控制、信号、继电保护、自动装置及事故照明等提供可靠的直流电源，还为操作提供可靠操作电源。直流系统可靠与否，对变电站安全运行起着至关重要的作用，是变电站安全运行的保证。
2013年6月3日，110kV某变电站发生一起直流系统充电模块故障，最终需要由直流系统蓄电池组放电，导致直流系统母线电压下降，严重威胁变电站安全运行。
一、事件的经过及现象
3日上午，110kV某变电站值班员在进行日常巡视直流充电屏时，查看微机监控器历史告警信号发现2日曾经发“事故放电开始”信号。之后值班员根据直流充电电源检查试验作业表单进行直流充电电源切换试验：发现监控机显示“蓄电池故障合、分及直流屏交流输入合、分信号”，均是切换过程中所发的信号，无其他异常告警。
3日下午，变电站监控机发：“直流屏模块故障”，“蓄电池故障”信号，21分钟后自行复位，现场检查直流系统无异常。
5日，变电站监控机发：“绝缘监测I段母线欠压” “电池一组欠压”、“一段母线欠压”信号。检查#1母线电压测量装置显示198.3V、#2母线电压测量装置显示198.2V、充电机电压测量装置显示198.7V、蓄电池电压测量装置显示198.1V。
检查#0、#1、#2、#3充电模块曾经无电压电流输出，直流系统集中监控器告警，检查直流母线电压为198V，将#0、#1、#2、#3充电模块分别退出运行检查，模块元器件内部发热，过热保护造成模块闭锁无法正常工作，最终需要由直流系统蓄电池组放电，导致直流系统母线电压下降。
二、事件的相关信息
2日曾经发“事故放电开始”信号；3日值班员检查直流系统正常供电，无异常信号。5日，该站监控机发：“绝缘监测I段母线欠压合信號”“电池一组欠压”、“一段线欠压”信号。现场检查#1母线电压测量装置显示：198.3V，#2母线电压测量装置显示：198.2V，充电机电压测量装置显示：198.7V，蓄电池电压测量装置显示：198.1V。
1、型智能高频开关直流电源系统自动控制正常运行程序过程
正常时，充电模块均投入运行，充电机采用浮充运行方式，采用I10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（2.3～2.35*N2V N为单体的电池个数），自动转为电压为（2.3～2.35* N2V N为单体的电池个数）的恒压充电，1.0I10充电电流逐渐减小，当充电电流减小至0.03～0.05I10电流值时充电装置倒计时开始启动，当整定的倒计时结束时，充电装置将自动转为正常的浮充电运行，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。（I10为蓄电池额定容量/10电流值）正常浮充运行1～3个月恒流充电电压升至整定值，恒压充电电流减小至整定值正常浮充运行。
2、直流系统的巡视判断方法
运行噪声有无异常，各保护信号是否正常，直流输出电压值和电流值是否正常，各充电模块的输出电流是否均流，是否超额定电流，正负母线对地的绝缘是否良好，装置通讯是否正常、蓄电池充电电流是否正常等。特别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。同时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（一般为几～十几mΩ）是否正常。检查直流微机监控器是否存在异常的报警信号。
三、事件原因、危害分析：
（1）值班员在3日巡视时查看微机监控器，历史告警信号发现2日曾经发“事故放电开始”信号时，未能意识到此时充电机可能出现了停充现象，若此时蓄电池存在问题不能正常供电时，可能导致全站直流失压。
（2）直流充电模块故障的原因分析：直流模块长期在环境温度较高，充电模块输出的电压电流不平衡，重负荷运行、甚至过载而故障，尽管每个直流电源模块单元具有输出自动均流功能，但并联运行的各个模块特性的不一致导致各模块负荷电流存在不均衡情况。有些模块可能承担更多的电流，极端情况下甚至过载，而有些模块运行于轻载状态，甚至基本上是空载运行。由于存在部分模块负荷不均衡，其结果必然加大了分担负荷多的模块损坏的可能性，也缩短了分担负荷多模块的正常使用寿命，降低了系统可靠性。
（3）根据直流充电电源检查试验作业表单进行直流充电电源切换试验时，没有认真结合对比之前“蓄电池故障”分析出现的信号及现象。
四、暴露问题：
（1）值班员在巡视时查看微机监控器历史告警信号时，虽然现场检查直流系统无异常，但直流系统重复出现故障信号未引起重视并分析原因，最终导致#0、#1、#2、#3充电模块过热保护造成模块闭锁无法正常工作。
（2）直流屏内各电气元器件密集，运行温度高，关闭屏柜门后，屏柜内设备通风散热不良。充电模块长期在环境温度较高下运行造成模块温度过热，导致充电模块输出的电压电流不平衡（忽高忽低），模块元器件内部发热，过热保护造成模块闭锁无法正常工作，最终需要由直流系统蓄电池组放电，导致直流系统母线电压下降。
（3）直流系统#0至#3充电模块都曾经出现无电压、电流输出，靠蓄电池组供直流负荷的现象。现场检查#0至#3充电模块运行灯不亮，发告警故障，模块监控器发温度过热保护故障。将模块拆下散热后，重新装回去模块正常运行，但#0、#1模块输出电压和电流都不稳定，漂移幅度较大，最终将这两台模块退出运行。
五、风险分析：
#0、#1充电模块因之前长期在环境温度较高下运行造成模块温度过热，导致充电模块输出的电压电流不平衡（忽高忽低），模块元器件内部发热，过热保护造成模块闭锁无法正常工作，最终需要由直流系统蓄电池组放电，导致直流系统母线电压下降。正常运行时建议关注设备温度，否则将可能引起其他模块重负荷运行、甚至过载而故障。
六、解决方法：
1、更换同型号2台充电模块（做稳压、稳流、纹波试验合格后）。
2、改善柜屏柜内散热条件，在屏柜边加排气孔，让热量进行对流排出。
3、在模块附近加装排气扇，改善自然冷却的不良散热方式。
4、值班员定期对充电模块的运行状态及历史记录进行分析对比，发现问题及时汇报。
作者简介
（黄海媛 女 海南省詹州人 1966年9月生 广西电网公司柳州供电局工作，从事变电运行26年，技师。其主要从事变电站值班运行工作，对变电站值班的运行管理、设备运行分析、故障处理、倒闸操作规范制定、变电站运行设备风险分析，对变电站的值班运行工作有着厚实的理论功底、丰富的实践经验和作业技能。）