1、1水电站直流系统运行维护与故障处理摘要: 直流系统的稳定性、可靠性对水电站的安全稳定运行至关重要。本文结合仙衣滩水电站直流系统，阐述直流系统接地故障危害及处理方法，直流系统运行维护措施。 关键词：水电站；蓄电池；直流电源系统；高频开关；故障处理；系统维护 中图分类号：U226.8+1 文献标识码：A 文章编号： 水电站直流系统向控制、信号、保护、自动装置、开关合闸、机组初励、事故照明、电气试验等提供工作电源，对水电站的安全稳定运行具有举足轻重的做用，它的缺陷将会影响到整个水电站的正常运行。因此，加强对直流系统的运行维护，及时消除故障缺陷，使其保持良好的运行状况对水电站的安全可靠运行至关重要。防
2、止和杜绝直流系统缺陷，提高水电站直流系统的供电可靠性已成为迫切需要解决的问题。以下从GZDW 型智能高频开关直流电源系统的组成及工作原理入手，对水电站直流系统的运行维护和常见故障处理进行了探讨。 1 直流系统的组成及其原理功能 1.1 直流系统的组成 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。其中最主要的设备就是充电模块和蓄电池组。 21.2 工作原理和功能 (1)交流配电单元 交流配电单元 将交流引入分配给各个充电模块, 扩展功能为实现两路交流输入的自动切换。 (2)高频开关充电模块 三
3、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，输出直流电压，再逆变为高频电压并整流为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，一方面给蓄电池充电，另一方面给直流负载提供正常工作电流。 (3)调压硅链模块 充电模块在蓄电池浮充时输出一般约为直流 240V 左右，在蓄电池均充时一般约为直流 250V 左右送至合闸母线，蓄电池则经蓄电池总保险送至合闸母线，正常时调压硅链的控制开关置于“自动”位置，经硅链自动降压后输出稳定的 220VDC，送至控制母线，以上两部分共同组成直流输
4、出系统。 (4)配电监控模块 主要是对交流输入和直流输出的监控，可检测三相交流输入电压，蓄电池组端口电压，蓄电池充/放电电流，合闸母线电压，控制母线电压，负载总电流；并且实现空气开关跳闸，防雷器损坏，蓄电池组电压过高/过低，蓄电池组充电过流，蓄电池组熔丝断，合闸母线 过/欠压，控制母线过/欠压，各输出支路断路等故障告警。 3(4)绝缘监测模块 用于监控直流系统电压及其绝缘情况，在直流系统出现绝缘强度降低等异常情况下，发出声光告警，并能找出对应的支路号和对应的电阻值。 (5)蓄电池组 蓄电池组的主要作用是在交流正常时储存电能，在交流停电时释放电能，保证直流系统 不间断地向负载供电。 2 直流系统
5、运行维护 2.1 日常巡视 运行人员每天要对运行设备系统上各装置是否正常进行检查。定期检查系统上的各个装置的参数定值是否正常、各馈出开关是否在正常位置；熔断器是否工作正常。对于一个站使用两套或以上充电装置，每天要巡视各母联开关位置是否正常。定期对蓄电池进行外观检测，检查螺钉有无松动。定期检查各组蓄电池浮充电流值、蓄电池端电压和环境温度等是否在正常范围。 2.2 定期清扫保持设备整洁 2.3 定期进行试验 各装置参数实际值的测量，装置显示值误差调整。各装置参数设置值定期检查。单模块输出电压调整校准。各装置报警功能试验，同时检查各硬接点输出是否正常。微机监控单元自动控制功能试验。绝缘检测模拟接地告
6、警试验。降压装置手动、自动试验。电池的4定期充放电试验(注意：过度放电会缩短蓄电池寿命，甚至造成永久损坏)。监控装置手动均浮充转换试验。后台通信功能试验。 3 常见故障及常用处理方法 3.1 交流过欠电压故障 检查交流输入是否正常及低压断路器或交流接触器是否在正常运行位置。检查交流采样板上采样变压器和压敏电阻是否损坏。 3.2 空气开关脱扣故障 检查直流馈出空气开关在合闸的位置而信号灯不亮，确认此开关是否脱扣。 3.3 熔断器熔断故障 检查蓄电池组正负极熔断器是否熔断。检查熔断信号继电器是否有问题。 3.4 母线过欠电压 检查母线电压是否正常。检查充电参数及告警参数设置是否正确。检查降压装置控
7、制开关是否在自动位置。 3.5 母线接地 检查微机控制器负对地电压和控母对地电压是否平衡。若负对地电压接近于零，则判定负母线接地。采用高阻抗的万用表实际测量母线对地电压，判断有无接地。若系统配置独立的绝缘检测装置，可从该装置上查看。 3.6 模块故障 检查电源模块是否有黄灯亮；若黄灯亮表示交流输入过欠电压或5直流输出过欠电压或电源模块过热，再检查交流输入及直流输出电压是否在允许范围内和模块是否过热。当电源模块输出过压时，将关断电源输出，只能关机后再开机恢复。 3.7 绝缘检测报母线过欠电压 检测母线电源是否在正常范围。查看装置显示的电压值是否同实际相符。以上都正常则可能装置内部器件出现故障，联
8、系厂家修理。3.8 绝缘检测装置报接地 检查故障记录，确认哪条支路发生接地，接地电阻值是多少。根据以上检查结果将故障接地支路排除。 3.9 电池巡检仪报单只电池电压过欠电压。 查看故障记录，确认哪几只电池电压不正常。查看故障电池的保险和连线有无松动或接触不良。 3.10 蓄电池充电电流不限流 确认系统是否在均充状态。确认充电机输出电压是否已达到均充电压。若输出电压已达到均充电压，则系统处在恒压充电状态，不会限流。检查模块同监控之间接线是否可靠连接。 3.11 阀控蓄电池的故障和处理 (1)阀控蓄电池壳体鼓胀变形造成原因：充电电流过大，充电电压超过了 2.4VN（2V 为单体的电池个数） ；蓄电
9、池内部有短路或局部放电等造成温升超标；阀控失灵使蓄电池不能实现高压排气，内部压力超标等。处理方法：进行核对性放电，容量达不到额定值 80%以上的蓄电池应进行6更换；运行中减少充电电流，降低充电电压，检查安全阀体是否堵死。 (2)浮充电时蓄电池电压偏差较大（大于平均值0.05V）造成原因：蓄电池制造过程分散性大；存放时间长，又没按规定补充电。处理方法：质量问题，应更换不合格产品；存放问 题，应按要求进行全容量反复充放 23 次，使蓄电池恢复容量，减少电压的偏差值。 (3)运行中浮充电压正常，但一放电，电压很快下降到终止电压值。造成原因：蓄电池内部失水干，电解物质变质。处理方法：更换蓄电池。(4)
10、核对性放电时，蓄电池放不出额定容量。造成原因：蓄电池长期欠充电，单体蓄电池电压浮充时低于 2.23- 2.28V，造成极板硫酸盐化；深度放电频繁（如每月一次） ；蓄电池放电后没有立即充电，极板硫酸盐化。 处理方法：浮充电压运行时，单体蓄电池电压应保持在 2.23- 2.28V；避免深度放电；对核对性放电达不到额定容量的蓄电池，应进行3 次核对性放电，若容量仍达不到额定容量的 80%以上，应更换蓄电池组。3.12 直流系统绝缘故障和处理 直流系统的正、负母线绝缘电阻均不能低于规定门限值，当任何一点出现接地故障时将会打乱变电站的整个正常运行秩序，造成控制、信号、保护的严重紊乱，必须迅速排除故障，以
11、免出现两点同时接地短路而造成的直流系统熔断器熔断及使断路器出现误动、拒动等。 73.12.1 GZDW 系统绝缘监测两种方式 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；GZDW 系统在运输、开箱、安装过程中出现的导电异物等。 3.12.2 查找直流接地故障的一般顺序 (1)分清接地故障的极性，粗约分析故障发生的原因：长时阴雨天气，会使直流系统绝缘受潮，室外端子箱、机构箱、接线盒是否因密封不良进水等；站内二次回路上有无人员在工作、是否与工作有关。 (2)将直流
12、系统分成几个不相联系的部分，即用分网法缩小查找范围。(3)对于不太重要的直流负荷及不能转移的分路，利用“瞬停法”（一般不应超过 3s） ，各站应根据本站情况在现场运规中制定拉路顺序；对于较重要的直流负荷，用转移负荷法，查找该分路所带回路有无接地。(4)如果接地点是在 GZDW 系统内，可以采用逐段排除来确认告警具体位置。具体方法是：依次抽出充电模块；断开各功能单元和母线间的熔断器连接；断开蓄电池接入开关。分段、分步测量故障母线同保护地间的电压状况。通常，GZDW 系统出厂后发生电气故障可能性较小，在找出“故障段”后，其故障点多可通过目测直接发现。 (5)确定接地点所在部位后，再逐步缩小范围认真
13、查找，直到查出接地点并消除为止。 83.12.3 直流接地处理原则 当中控室上位机发出“直流系统/段接地故障”信号时，工作人员应检查直流系统绝缘监测仪，确定哪段直流系统发生接地故障，并读出接地故障回路号。同时判断接地故障为瞬间接地故障还是永久性接地故障。查找和处理直流接地故障时，应预先做好周密的安全措施，防止继电保护和安全自动装置误动作。 (1)永久性接地故障。根据负荷情况，对于可短时断电的故障回路，如拉开此回路直流空气开关接地故障立即消失，合上后接地故障又出现，便可确定接地故障发生在此回路，应进一步检查此回路的各支路负荷，找出并消除接地故障。对于不能短时断电的回路，应将设备解列，做好必要的安
14、全措施，进一步排查。日常工作中多使用万用表查找直流接地故障。假设直流正极接地，使用万用表测量该故障回路时，其正极对地电压应110V。将该回路所带支路负荷逐路解开，同时监视正极对地电压变化，若解开某一支路负荷后，电压值发生变化，则该支路负荷回路一定存在接地故障。若正极对地电压暂时恢复正常，说明该支路暂时没有与负极连成回路，即该回路继电器或线圈等负载经一些接点断开未形成回路（图 1a） 。若直流接地由正接地变为负接地，说明该回路此时与负极连成回路，即该回路某些继电器或线圈等负载通过闭合接点励磁，此时应重点查找励磁的继电器及线圈回路（图 1b） 。这点对于现场直流系统接地故障查找十分重要，工作人员应
15、引起重视。当直流接地故障在蓄电池、整流充电装置或直流母线处时，使用万用表测量直流屏整流充电装置输出的正极对地电压110V，瞬时断开高频整流充电装置的 3ZK 或94ZK 直流输出开关，若所测电压明显上升，说明接地点在整流充电装置；若所测电压值无变化，说明接地点在直流母线或蓄电池室，应仔细检查屏内设备及蓄电池。 图 1 (2)频繁发生的瞬间直流接地故障查找相对难一些，此时应重点注意电站中易受油、水、粉尘等影响的运行设备，并结合当时操作、设备运行以及天气情况进行综合分析，从设备运行状态的变化中寻找突破点，进而找到接地点并彻底处理。 参考文献 1 马斌，武利俊.电厂直流系统试验分析及改进方案J.内蒙古电力技术,2006.05 2 DL/T 724-2000S.电力系统用蓄电池直流电源装置运行与维护技术规程.北京：中国电力出版社，2001 3 国家电网公司电力安全工作规程（发电厂及和变电所电气部分）.北京：中国电力出版社，2010 4DL/T781-2001S.电力用高频开关整流模块.北京：中国电力出版社，2002
