鵝城換流站低壓直流系統(tǒng)現(xiàn)狀分析及改進(jìn)措施

代文良，謝智浩，毛學(xué)蘭，黃蓉，劉艷

(國(guó)網(wǎng)湖南省電力公司檢修公司，湖南長(zhǎng)沙410004)

直流換流站的運(yùn)行依賴(lài)于它的控制系統(tǒng)，為控制系統(tǒng)提供電源的低壓直流系統(tǒng)至關(guān)重要〔1〕，這就對(duì)換流站直流電源系統(tǒng)的維護(hù)提出了更高的要求，通過(guò)2013年鵝城換流站的年度檢修，全面了解了直流電源系統(tǒng)的現(xiàn)狀及存在的問(wèn)題，并提出了改進(jìn)的措施。

1 低壓直流系統(tǒng)配置

1.1 110 V直流系統(tǒng)

110 V蓄電池系統(tǒng)用于給設(shè)備提供直流電源，如控制和保護(hù)系統(tǒng)、直流場(chǎng)設(shè)備 (如:斷路器、隔離開(kāi)關(guān)、接地刀閘)電機(jī)和閥廳接地刀閘電機(jī)等。鵝城換流站配置有5套110 V直流蓄電池系統(tǒng)，即站公用設(shè)備1套，直流系統(tǒng)2個(gè)極各配置1套，2個(gè)繼電器室各配置1套。每套直流系統(tǒng)包括2組蓄電池、3組充電機(jī)及相應(yīng)直流屏等。5套110 V直流系統(tǒng)配置相同。

110 V直流系統(tǒng)每段母線(xiàn)接1組蓄電池和1組充電機(jī)，同時(shí)2組蓄電池還公用1組備用充電機(jī)。

1.2 48 V直流系統(tǒng)

48 V直流系統(tǒng)用于給通訊系統(tǒng)供電。包含2組蓄電池，2面充電柜和1面饋電柜。

1.3 蓄電池監(jiān)視系統(tǒng)

蓄電池監(jiān)視系統(tǒng)可以在線(xiàn)自動(dòng)監(jiān)測(cè)單體電池電壓、電池組組端電壓、充放電電流和溫度，可記錄電池充放電過(guò)程每一瞬間的變化，保證對(duì)電池運(yùn)行的準(zhǔn)確判斷。蓄電池監(jiān)視系統(tǒng)可以實(shí)現(xiàn)電壓超限、溫度超限、電壓均差值超限等報(bào)警。

1.4 不間斷電源系統(tǒng)

不間斷電源系統(tǒng) (UPS)用于給重要的交流負(fù)荷如計(jì)算機(jī)、監(jiān)視器、打印機(jī)等供電。本站配置:站公共設(shè)備2套，2個(gè)繼電器室各2套。

2 低壓直流系統(tǒng)現(xiàn)狀

缺陷設(shè)備的具體描述及處理情況:

1)-48 V通訊電源Ⅰ，Ⅱ組蓄電池組中35%的電池出現(xiàn)了極柱腐蝕生鹽的現(xiàn)象，浮充電壓和內(nèi)阻均有超標(biāo)現(xiàn)象，電池內(nèi)組在500～3 500 mΩ之間，特別是Ⅱ組#3電池浮充電壓在1.47 V，內(nèi)阻已達(dá)3 500 mΩ。

處理情況:①為保證蓄電池繼續(xù)運(yùn)行，在清掃、緊固螺絲后涂抹適量凡士林，將Ⅱ組蓄電池組中#3和Ⅰ組蓄電池組中內(nèi)阻最大的電池#18拆除，母線(xiàn)電壓由54 V降低至52 V運(yùn)行。②2013年進(jìn)行技改。

2)繼電器1室I組#28電池放出224.9 Ah，電池容量為74.96%，Ⅱ組#54電池放出233.2 Ah，電池容量為77.7%，2只電池均不合格。

處理情況:①將I組1只合格電池與Ⅱ組#54調(diào)換，保證Ⅱ組蓄電池合格;同時(shí)將Ⅱ組#54及1只新備用電池調(diào)入I組再次進(jìn)行放電試驗(yàn)，#54放電時(shí)間7 h 24 min，只放出容量73.6%，#28放電容量為73.8%，均不合格，由于只有1只備用電池，考慮到I組#28內(nèi)阻較大，而Ⅱ組#54與平均值接近，因此將I組#28電池更換。②選出4只放電終止時(shí)電壓較低的電池，在繼電器2室蓄電池進(jìn)行技改時(shí)一并更換。

3)站公用Ⅱ組#10電池放電時(shí)間7 h 56 min，放電容量637.2 Ah，占總?cè)萘康?9.6%。

處理情況:由于#10電池放電容量接近80%，建議2014年進(jìn)行容量試驗(yàn)后決定是否進(jìn)行更換。

4)繼電器2室I，Ⅱ組蓄電池均出現(xiàn)多個(gè)極柱凸起現(xiàn)象，已準(zhǔn)備2013年進(jìn)行技改。

5)站公用EC充電屏#1充電模塊故障，已更換。

6)站公用高特智能蓄電池監(jiān)測(cè)系統(tǒng)監(jiān)控器故障，無(wú)法進(jìn)行放電試驗(yàn)。

處理情況:已將繼電器2室高特監(jiān)控器更換至站公用，故障監(jiān)控器由廠(chǎng)家進(jìn)行返廠(chǎng)維修。

3 當(dāng)充電方式和改進(jìn)措施

如上所述，蓄電池存在較大的問(wèn)題，特別是110 V蓄電池，雖然5套蓄電池為同一品牌，同時(shí)投運(yùn)，但是繼電器1室、繼電器2室、站公用蓄電池都出現(xiàn)了問(wèn)題，而極Ⅰ和極Ⅱ蓄電池仍然運(yùn)行良好。分析認(rèn)為，這種狀況是由于充電機(jī)無(wú)限流功能且現(xiàn)有充電方式不當(dāng)造成的。

鵝城換流站使用的是德國(guó)北寧的充電機(jī)，不具備限流功能，不同直流單元蓄電池容量不同，使用的充電機(jī)功率也不同，具體情況見(jiàn)表1。

表1 不同直流單元蓄電池容量和充電機(jī)型號(hào)

之前，蓄電池深度放電后進(jìn)行充電時(shí)，采用直接均充的方式，即將充電電壓調(diào)至127.1 V進(jìn)行充電，由于深度放電后的蓄電池組端電壓處于較低的水平 (102 V左右)，較大的壓差使初始充電電流很大，充電機(jī)通常工作在滿(mǎn)負(fù)荷狀態(tài)，減去負(fù)荷電流后，這種充電模式下各組蓄電池承受的最大充電電流見(jiàn)表2。

蓄電池在充電過(guò)程中，最大電流不能超過(guò)1.5I10。否則可能對(duì)電池造成損害〔3〕，繼1、繼2、站公用蓄電池的充電電流嚴(yán)重超標(biāo)，極Ⅰ、極Ⅱ蓄電池充電電流雖然超標(biāo)但由于超出量較小，對(duì)蓄電池產(chǎn)生的影響也較小。

表2 不同直流單元蓄電池承受的最大充電電流

閥控密封鉛酸蓄電池殼體變形，一般充電電流過(guò)大、充電電壓超過(guò)了2.4 V×N、內(nèi)部有短路或局部放電、溫升超標(biāo)、安全閥動(dòng)作失靈等原因造成內(nèi)部壓力升高〔4，5〕。各直流單元的充電電壓都符合要求，溫度在正常范圍內(nèi)，安全閥正常，同時(shí)多個(gè)蓄電池發(fā)生內(nèi)部短路的概率很小，所以繼電器2室蓄電池出現(xiàn)大量極柱凸起現(xiàn)象與充電電流過(guò)大有重要關(guān)系。

改進(jìn)措施:充電時(shí)將浮充電壓調(diào)至最低值115 V，之后逐步調(diào)高充電電壓，使充電電流始終低于1.5I10。在浮充電壓121 V，電流小于0.1I10時(shí)，將充電方式轉(zhuǎn)至均充，3 h后轉(zhuǎn)至浮充。

4 總結(jié)

鵝城換流站低壓直流系統(tǒng)中，蓄電池問(wèn)題較多，已安排2013年進(jìn)行技改。充電機(jī)、饋電柜、UPS運(yùn)行良好，故障較少;通過(guò)改進(jìn)充電方式，可將蓄電池充電電流限制在允許的最大充電電流之內(nèi)，減小對(duì)蓄電池的影響，延長(zhǎng)蓄電池的壽命，提高直流系統(tǒng)維護(hù)水平。

〔1〕劉森，張海鳳，李書(shū)勇.廣州換流站直流電源系統(tǒng)的改造設(shè)計(jì)與實(shí)施〔J〕.電力系統(tǒng)保護(hù)與控制，2009，37(9):49-52.

〔2〕國(guó)家電網(wǎng)公司運(yùn)行分公司.鵝城換流站運(yùn)行規(guī)程〔S〕.

〔3〕德國(guó)霍克.SuperSafe_OPzV系列蓄電池維護(hù)手冊(cè)〔S〕.

〔4〕國(guó)家電網(wǎng)公司.直流電源系統(tǒng)管理規(guī)范〔S〕.北京:中國(guó)電力出版社.2009.

〔5〕閆曉麗.變電站直流系統(tǒng)運(yùn)行維護(hù)及故障處理〔J〕.電氣時(shí)代，2010(12):80-81.