泰州换流站220V 直流电源系统运行要点及蓄电池故障处理

王宇

（国网江苏省电力有限公司检修分公司，江苏 南京210000）

泰州换流站一共7 套220V 直流电源系统，分别3 套三组充电机两组蓄电池双母线结构、4 套四组充电机三组蓄电池三母线结构，此两种结构均主要由充电机柜、母线联络柜、馈线柜、蓄电池、绝缘检测仪、集中监控器、电池巡检仪等设备组成。

1 直流电源系统的主接线的组成及功能

各个设备的具体工作原理为400V 两路交流输入经交流配电单元互投后选择其中一路交流输入提供给充电模块；充电模块输出稳定的直流电源，一方面对蓄电池组补充充电和提供合闸输出，另外为负载提供正常的工作电流；直流馈线屏集中各个负荷的总电源开关，直流电源系统通过馈线屏为各个负荷供电；绝缘监测单元可在线监测直流母线和各支路的对地绝缘状况；每组蓄电池采用单节2V 共104 节阀控式铅酸蓄电池；集中监控单元可实现对交流配电单元、充电模块、直流馈电、绝缘监测单元、直流母线和蓄电池组等运行参数的采集与各单元的控制和管理，并可通过远程接口接受后台操作员的监控；电池巡检仪能够实时监测每节蓄电池的电压，并能够通过远程接口，传输数据至总监控屏。

1.1 直流充电机模块功能介绍

泰州换流站采用深圳奥特迅公司的ATC230 系列的高频开关模块，电源模块的工作原理是，原边检测控制电路监视交流输入电网的电压，实现输入过压、欠压、缺相保护功能及软启动的控制；辅助电源为整个模块的控制电路及监控电路提供工作电源；EMI 输入滤波电路实现对输入电源作净化处理，滤除高频干扰及吸收瞬态冲击；软启动部分用作消除开机浪涌电流；三相交流输入电源经输入三相整流、滤波变换成直流，全桥变换电路再将直流变换为高频交流，高频交流经主变压器隔离、全桥整流、滤波转换成稳定的直流输出；信号调节、PWM控制电路实现输出电压、电流的控制及调节，确保输出电源的稳定及可调整性；输出测量、故障保护及微机管理部分负责监测输出电压、电流及系统的工作状况，并将电源的输出电压、电流显示到前面板，实现故障判断及保护，协调管理模块的各项操作，并跟系统通信，实现电源模块的高度智能化。

充电装置采用N+1 个高频开关电源模块并联工作。模块数量可按如下公式选择：

式（1）中In为一台充电模块的额定电流，Ij为直流系统经常性负荷，IC10为蓄电池组恒流充电电流，阀控式铅酸电池为0.1C10。

例如：直流电源系统电压等级为220V，蓄电池容量为300Ah，经常性负荷为5A（最大经常性负荷不超过7A）。充电电流（0.1C10×300Ah）+最大经常性负荷（约7A）=37A。选用20A 电源模块2 台即可满足负荷需求（N=2），再加一个备用模块共3个电源模块并联即可构成所需系统。

1.2 蓄电池功能介绍

泰州换流站采用的是霍克电池集团的阀控式铅酸蓄电池，根据各段母线供电容量要求不同，选择不同容量的蓄电池。

蓄电池结构特点：（1）电解液：电解液吸附于胶质中，上下浓度一致，不会出现分层现象；出厂时没有游离电解液，因此电池不会漏液，电解液密度为1.24g/m；（2）ABS 外壳：高强度ABS 外壳，一般碰撞或过充情况不会破损变形；（3）安全阀：防火阻燃安全阀有效阻止外部明火点燃内部气体；（4）铜制极柱：地内阻的铜制极柱确保大电流安全放电而不发热；（5）管式正极板：管状压铸式正极板合金结构更致密，抗腐蚀能力增强。

1.3 微机绝缘监测仪

绝缘监测仪用于监测直流系统电压及其绝缘情况，在直流电压过、欠压或直流系统绝缘强度降低等异常情况下发出声光告警，并将对应告警信息发至集中监控器。该装置监测正负直流母线的对地电压和绝缘电阻，当正、负直流母线的对地绝缘电阻低于设定的报警值时，自动启动支路巡检功能。支路巡检采用直流有源CT，不需向母线注入信号。每个CT 内含CPU，被检信号直接在CT 内部转换为数字信号，由CPU 通过串行口上传至绝缘监测仪主机。

绝缘监测仪两种巡检方式：平衡方式和不平衡方式。可以检测不同情况下的母线绝缘情况。

2 直流电源系统的主要操作

以500kV 继保室220V 直流电源系统为例，讲述一下不同情况下直流电源系统的操作情况。（见图）

2.1 A 段直流操作步骤

图1 500kV 继保室220V 直流电源系统

（1）依次合上1#交流进线开关（11JL）及2#交流进线开关（12JL），交流配电单元转换开关转到互投位置，即箭头朝下，交流电源就送到了模块，注: 1#交流进线开关（11JL）及2#交流进线开关（12JL）和交流配电单元都在直流充电屏一屏后安装；（2）依次合上每个模块面板上的交流开关，模块就开启了；（3）合上1#充电机输出至I 段母线开关11ZK1，1#充电机输出1 组蓄电池开关11ZK2 不能合，处于断开位置，充电机输出直流电就送到A 段直流母线了；（4）合上1 组蓄电池输出开关12ZK，即1#充电机给1 组蓄电池充电。

注：这样合开关就保证I 段母线双回路供电，当两路交流掉电了时蓄电池可以无间断的给I 段母线供电，或者操作1#充电机输出开关及1 组蓄电池输出开关中的任何一个开关都能保证母线不掉电。

2.2 当直流充电屏一要停电检修的操作步骤

（1）先合上3#充电机输出1 组蓄电池开关31ZK1；（2）断开#充电机输出至I 段母线开关11ZK1；（3）断开1#交流进线开关（11JL）及2# 交流进线开关（12JL），其余的所有开不能进行操作，注：1#交流进线开关（11JL）及2#交流进线开关（12JL）和交流配电单元都在直流充电屏一屏后安装；（4）直流充电屏一就完全停电，可以检修了，直流充电屏三完全替代直流充电屏一参与系统运行了。

2.3 当1 组蓄电池要退出检修操作步骤

（1）在正常运行模式下1 组蓄电池要退出检修，先合母联开关ZK；（2）分断1 组蓄电池输出开关12ZK 及1#充电机输出至I 段母线开关11ZK1，即二带一（2#充电机及2 组蓄电池带A、B两段母线运行）；（3）1 组蓄电池就可以进行检修做蓄电池的核容试验；（4）1 组蓄电池做核容试验完成后蓄电池要充电，合上1#充电机输出1 组蓄电池开关11ZK2，1#充电机输出至I 段母线开关11ZK1 不能合，即1#充电机充电机单充1 组蓄电池；（5）当1 组蓄电池充满后，先合上1 组蓄电池输出开关12ZK；（6）断开1#充电机输出1 组蓄电池开关11ZK2，合上1#充电机输出至I 段母线开关11ZK1；（7）断开母联开关ZK，系统恢复到正常运行模式。

3 蓄电池故障排查

以2017 年7 月11 日泰州换流站蓄电池漏液问题说明一下蓄电池故障时的排查情况。

2017 年7 月11 日20 时20 分，泰州换流站OWS 界面A、B多次报EA124/3 组蓄电池故障；EA124/C 段直流系统故障，短时复归。（见表）

3.1 现场检查

运行人员检查直流电源系统总监控屏发现极1 低端220V直流电源系统3 组蓄56 号电池电压为1.693V 欠压。

现场检查蓄电池情况，发现极1 低端3 组56 号蓄电池有漏液情况，已提出缺陷要求更换。

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3.2 进行统一排查

7 月13 日运行人员对泰州换流站7 间蓄电池室进行排查，发现极1 低端蓄电池室23#、50#、56#、57#、101#蓄电池，极1 高端蓄电池室41#、48#、57#、58#、79#、80#、81#、82#、86#、87#蓄电池，极2 低端蓄电池室39#、92#蓄电池，共计17 组单体蓄电池存在不同程度漏液。漏液蓄电池型号均为4OPzV200，阀控式密封铅酸蓄电池，供货厂家为Enersys，厂家人员初步判断为此型号电池生产工艺存在问题，属于家族性缺陷。蓄电池属于220V直流电源系统，为泰州站500kV 交流、1000kV 交流、双极高低端直流控保系统提供直流电源，当直流电源系统充电机故障退出时，蓄电池作为最后的电源为控保系统供电，如果由于蓄电池故障引起控保系统，尤其是双极高低端直流控保系统下电，将导致特高压直流系统闭锁。所以蓄电池的质量至关重要。因此，对该批次型号为4OPzV200 有工艺问题的蓄电池，运行人员要求进行统一更换。

4 结论

泰州换流站的220V 直流电源系统为直流控保提供电源支持，直流电源系统的稳定运行决定着直流输电系统的稳定运行，作为运行人员不仅需要了解直流电源系统各个设备的使用方法，还要掌握直流电源系统的操作要领，另外，故障的排查与处理也是作为运行人员必须掌握的。