變電站直流電源故障及處理措施

　摘要：直流係統為變電站的設備提供控製和操作電源,可靠的直流係統是變電站安全、穩定運行的必要條件。本文就實際工作中遇到的問題進行論述，以供參考。
　　關鍵詞：直流電，故障，處理措施
　　隨著電力事業的發展，電力係統變電站綜合自動化係統、微機保護係統的廣泛采用、變電站無人值班方式的逐步實行，由此對變電站直流電源的可靠性提出了更高的要求。
　　1直流電源模塊故障
　　某變電站發生直流係統故障，當監控端發出“直流屏模塊故障、直流屏係統故障總信號”經過一段時間後發出“直流屏電池欠壓”。接通知後到現場檢查，發現控製模塊、充電模塊顯示屏無顯示，模塊風扇停止，模塊處於失電狀態。經查看各模塊交流輸入正常，監控係統顯示模塊故障。現場直流由蓄電池供給，情況十分危急。聯係檢修人員經更換損壞的直流模塊後，直流係統恢複正常。事後分析當時該地區正發生雷雨天氣，而該站又沒在模塊輸入進線處裝設C級、D級避雷器，從而使得直流模塊被雷擊而損壞。在安裝調試時還發現當並列的電源模塊間輸出電壓相差較大時，輸出電流將會不平衡。故障分析時檢查換下來的模塊單元，還發現模塊濾網及風扇積滿灰塵。
　　通過當時的故障處理，以及對故障模塊的檢查並結合其他站的模塊故障，經過分析總結，找出造成變電站內直流模塊故障及異常的原因。
　　1．1直流模塊故障的分析
　　(1)直流模塊由於長期重負荷運行、甚至過載而損壞。
　　變電站直流模塊在設計時容量配置采用的是N+I的標準，在一台模塊故障時仍能保持其他模塊正常運行，因此在正常情況下模塊一般不會過載。由於目前半導體功率器件和磁性材料等部件性能的原因，單個直流電源模塊的最大輸出功率無法滿足有些變電站的總功率要求，直流電源模塊的並聯是不可避免的，否則無法
　　滿足現在變電站對直流供電模塊功率的要求。
　　盡管每個直流電源模塊單元具有輸出自動均流功能，但是並聯運行的各個模塊特性的不一致導致各模塊負荷電流存在不均衡情況。有些模塊可能承擔更多的電流，極端情況下甚至過載，而有些模塊運行於輕載狀態，甚至基本上是空載運行。由於存在部分模塊分擔負荷多、部分模塊分擔負荷少這一情況，其結果必然加大了分擔負荷多的模塊損壞的可能性，也縮短了分擔負荷多模塊的正常使用壽命，降低了係統的可靠性。通過檢查並列直流模塊的負荷情況，發現各模塊輸出電壓的差異將導致負荷分配的不平衡。當其中一個控製模塊輸出直流電壓高於其他模塊5V以上時，此模塊將承受直流負載的大部分負荷。此直流模塊所分擔的負荷往往超出單個直流模塊所能承受的最高負荷，從而導致直流模塊的過載損壞。
　　(2)直流模塊交流進線處未安裝避雷器，或避雷器的安裝不符合防雷要求。一些老站在早期綜合自動化改造時，設計不是太規範，有的未安裝避雷器，造成雷電侵入交流電纜經交流回路進入直流模塊造成模塊損壞。而一些已安裝了，C級、D級避雷器的變電站其避雷器之間的電纜距離過短使得雷擊過電壓無法衰減至模塊可承受的電壓值，遠遠大於模塊過壓保護值，造成了直流模塊損壞。避雷器分為間隙類、放電管類、壓敏電阻類、抑製二極管類、壓敏電阻一氣體放電管組合類、矽化類等。目前避雷器常用的有氧化鋅壓敏電阻和氣體放電管2種。氧化鋅壓敏電阻避雷器分為單片壓敏電阻避雷器和多片壓敏電阻避雷器，是限壓型保護器件，平時呈現高阻狀態，一旦有脈衝電壓，立即將電壓限製到一定值，其阻抗突變為低阻狀態。與氣體放電管比較，它最大的優點是當它吸收脈衝電壓時因殘壓高於工作電壓，不會造成電源的瞬間短路，同時動作時間比放電管短。氣體放電管避雷器分為開放式放電管避雷器和密閉式氣體放電管避雷器。氣體放電管避雷器雖然具有很強的承受大能量衝擊的能力，但存使用時，由於氣體放電管在放電時殘壓極低，近似於短路狀態，對係統的影響較大。模塊進線處安裝壓敏電阻避雷器已能滿足防雷保護的要求。為了減小對係統的影響一般采用壓敏電阻避雷器，作為C級、D級避雷器。采用c級、D級多級保護時，存在著一個前級保護和後級保護如何配合的問題。c級、D級避雷器這兩級避雷器之間為了能夠滿足配合要求，必須保持足夠的距離，以利於兩級避雷器之間的配合。保證C級避雷器先於D級避雷器動作，泄放部分雷電的能量，限製殘壓，之後再由D級避雷器動作進一步泄放雷電的能量，限製殘雎，從而使進入直流模塊的電壓限製在模塊能夠承受的範圍以內，保護直流模塊不受損壞。
　　1．2直流模塊發生異常原因
　　風冷型模塊長期運行後積攢灰塵過多，影響散熱。風冷型直流模塊通過風扇的轉動散出模塊內部由於元件工作所產生的大量熱量。模塊具有過溫保護功能，當模塊的進風口被堵住或環境溫度過高導致模塊內部的溫度超過設定值時，模塊會過溫保護，模塊無電壓輸出。當異常條件清除、模塊內部的溫度恢複正常後，模塊將自動恢複為正常工作。因此當模塊由於長期運行進出風口積聚大量灰塵造成散熱不良時會使溫度過高，過溫保護動作模塊不在輸出，必然加重其他正常模塊的負荷供給。隨著負荷的加重增加模塊異常的機率。即使溫度沒有超過設定值時，長期的高溫也會影響模塊的正常使用壽命。
　　2直流電源模塊故障的處理
　　(1)模塊過負荷損壞其主要原因是並列模塊問的負荷電流不平衡造成的，為了保證模塊間的均流，在安裝調試時通過調節各模塊的輸出電壓，使其輸出電壓基本達到一致，實現各模塊問的負荷分配的平衡。在驗收時應該嚴格把關保證各模塊輸出電流的平衡。在平時巡視時應注意查看各模塊的電流是否在允許的偏差範圍內(自主均流法的模塊問輸出電流不平衡度±3％。)，如超出範圍及時檢查模塊並查找原因，杜絕並列模塊間的負荷電流不平衡度超出允許的範圍的情況發生，從而防止直流電源模塊因負荷電流不平衡而造成損壞。
　　(2)交流進線處加裝合格的C級和D級兩級避雷器，加裝的C級、D級避雷器之間應保持5m以上距離，以利於限製雷電波的殘壓，有效地防止過電壓的衝擊，保障電源係統正常工作。在滿足防雷要求的情況下，選用性能更加優良的氧化鋅壓敏電阻避雷器。加裝氧化鋅壓敏電5H避雷器時前端要串接相應容量的斷路器(可
　　發出遙信信號)來提高直流係統可靠性。
　　斷路器的作用：在避雷器損壞時，方便更換；在避雷器發生老化時，避免發生對地故障。避雷器損壞，避雷器與母線問的斷路器跳閘後就可以及時發信，為及時發現異常和縮短故障處理時間提供便利。巡視時要注意查看避雷器是否完好有無異常，接地引線是否完好接地。