直流系统日常维护
一. 直流系统的原理
以礼河发电厂一～四级电站的直流电源系统采用220V 电压，每个电站配备两组蓄电池和充电装置。主要供全站机组控制、励磁、调速器、继电保护、同期装置、录波装置、自动装置、中央音响信号装置、公用设备、厂房事故照明、监控系统等所需的直流控制电源，以及断路器的合闸和储能电源。 1. 直流系统的结构
一～四级电站的直流系统主要由交流配电单元、充电模块、直流馈电、集中监控单元、绝缘监测单元、降压单元和蓄电池组等部分组成。 两路交流输入经交流配电单元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，一方面对蓄电池组补充充电和提供合闸输出，另外通过降压单元提供控制输出，为负载提供正常的工作电流；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；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。
馈线柜上的WJY3000A 型微机绝缘监测仪实时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，能监测正负母线和支路平衡接地，分别显示故障支路的正负母线接地电阻值。
一～四级电站的直流电源系统采用深圳奥特迅电力设备有限公司生产的GZDW220系列微机控制高频开关直流电源柜，蓄电池使用阀控铅酸蓄电池。各站设备配置情况如下表：
蓄电池和充电装置构成了直流系统的电源部分。
蓄电池的作用：提供事故跳闸等操作电源；交流停电、充电装置损坏等情况下，提供保护控制等设备的工作电源。
充电装置的作用：提供正常的负荷电流；提供蓄电池浮充电流；提供蓄电池均充电流。
3. 直流系统专业名词 3.1 初充电
新的蓄电池在交付使用前，为完全达到荷电状态所进行的第一次充电。初充电的工作程序应参照制造厂家说明书时进行。 3.2 恒流充电
充电电流在充电电压范围内，维持在恒定值的充电。 3.3 均衡充电
为补偿蓄电池在使用过程中产生的电压不均匀现象，使用其恢复到规定的范围内而进行的充电。 3.4 恒流限压充电
先以恒流方式进行充电，当蓄电池组端电压上升到限压值时，充电装置自动转换为恒压充电，至到充电完毕。
3.5 浮充电
在充电装置的直流输出端始终并接着蓄电池和负载，以恒压充电方式工作。正常运行时充电装置在承担经常性负荷的同时向蓄电池补充充电，以补偿蓄电池的自放电，使蓄电池组以满容量的状态处于备用。 3.6 补充充电
蓄电池在存放中，由于自放电，容量逐渐减少，甚至于损坏，按厂家说明书，需定期进行的充电。 3.7 恒流放电
蓄电池在放电过程中，放电电流值始终保持恒定不变，直放到规定的终止电压为止。
3.8 容量试验（蓄电池）
新安装的蓄电池组，按规定的恒定电流进行充电，将蓄电池充满容量后，按规定的恒定电流进行放电，当其中一个蓄电池放至终止电压时为止。按以下公式进行容量计算：
C =I f t
式中C ——蓄电池组容量，Ah ； I f ——恒定放电电流，A ； t ——放电时间，h 。 3.9 核对性放电
在正常运行中的蓄电池组，为了检验其实容量，将蓄电池组脱离运行，以规定的放电电流进行恒流放电，只要其中一个单体蓄电池放到了规定的终止电压， 应停止放电。按3.8条计算蓄电池组的实际容量。 3.10 稳流精度
交流输入电压在额定电压±10%范围内变化、输出电流在20%~100%额定值的任一数值，充电电压在规定调整范围内变化时，其稳流精度按以下公式计算： δI =(I M -I Z )/I Z ⨯100%
式中：δI — 稳流精度； I M — 输出电流波动极限值； I Z — 输出电流整定值
3.11 稳压精度
交流输出电压在额定电压±10%范围内变化，负荷电流在0%~100%额定值变化时，直流输出电压在调整范围内的任一数值时其稳压精度按以下公式计算： δU =(U M -U Z )/U Z ⨯100%
式中 δU ─— 稳压精度，U M ─— 输出电压波动极限值，U Z ─— 输出电压整定值。 3.12 纹波系数
充电装置输出的直流电压中，脉动量峰值与谷值之差的一半，与直流输出电压平均值之比。按以下公式计算：
δ=0.5（U f -U g ）/Up ⨯100% 式中 δ——纹波系数；U f ——直流电压中的脉动峰值； U g ——直流电压中的脉动谷值；U p ——直流电压平均值。 3.13 效率
充电装置的交流额定输入功率与直流输出功率之比。按以下公式计算： η=W A / W D ⨯100%
式中η——效率；W D ——直流输出功率；W A ——交流输入功率。 3.14 “三遥”功能
遥信功能、遥测功能、遥控功能的简称。 3.15 均流及均流不平衡度
采用同型号同参数的高频开关电源模块整流器，以（N+1）或（N+2）多块并联方式运行，为使每一个模块都能均匀地承担总的负荷电流，称为均流。
充电装置在浮充电状态下，调整高频开关电源模块总输出电流为50%额定电流，分别测量每个模块的输出电流并记录，计算模块的均流不平衡度 δi 。 δi =(Im -Iz )/Ie ⨯100%
式中： δi ——均流不均衡度； Im —— 模块输出电流波动最大值； Iz ——模块输出电流平均值； Ie —— 模块额定输出电流值。 3.16 电磁兼容
设备或系统在电磁环境中，能正常工作，并不对环境中的任何事物产生不允许的电磁骚扰的能力。 3.17 严酷等级
在抗扰性试验中规定的影响电磁量的值。 3.18 共模电压
在每一导体和所规定的参照点之间（往往是大地或机架）出现的相量电压的平均值。
3.19 差模电压
在规定的一组有效导体中任意两导体之间的电压。 3.20 蓄电池容量符号
C5——5h 率额定容量，Ah ； C10——10h 率额定容量，Ah 。 3.21 放电电流符号
I5——5h 率放电电流，数值C 5/5，A ； I10——10h 率放电电流，数值C 10/10，A 。
二. 直流系统常见故障及其处理
在充电柜集中监控器的面板上有4个LED 指示灯分别对应系统故障、模块故障、母线故障和熔丝故障。当直流系统故障时，对应的指示灯点亮，并驱动中央音响信号盘“直流系统故障”光字牌发出声光信号。以下列举了各种故障时可能出现问题的原因，可根据各种原因逐步排除故障。 1. 系统故障
①交流电源故障：三相交流电源缺相、停电或过压、欠压； ②蓄电池电压过低：蓄电池电压低于用户设置的蓄电池欠压值； ③绝缘故障：正、负控母的绝缘降低； ④模块故障及熔丝故障； ⑤控母、合母电压异常；
以上故障时都要起动系统故障。 2. 模块故障
①整流模块出现关机保护：模块内部过热、输出过压或功率回路异常，交流输入过欠压、缺相；
②模块与监控器不能正常通讯； ③模块的设置有误； 3. 母线故障
控母、合母电压异常：控母、合母电压高于设定的过压值或低于设定的欠压值。 4. 熔丝故障
①蓄电池熔断器熔断；
②合母整流模块输出熔断器熔断
故障发生时，还可通过监控器查询故障的具体内容，即操作“故障” 键（只在故障时才有）或查看历史记录。依据故障情况作相应处理。 5. 母线绝缘故障
母线绝缘故障后，在微机绝缘监测仪上操作“故障” 键，当“支路绝缘”菜单反色显示时，按其序号对应的数字键，即可查出故障支路编号（在馈线开关处已标明）及接地极性和接地电阻。 6. 阀控蓄电池的故障及处理
①阀控蓄电池壳体异常:造成的原因有：充电电流过大，充电电压超过了2.4V ×N ，内部有短路或局部放电、温升超标、阀控失灵。处理方法：减小充电电流，降低充电电压，检查安全阀体是否堵死。
②运行中浮充电压正常，但一放点，电压很快下降到终止电压值，原因是蓄电池内部失水干涸、电解物质变质。处理方法是更换蓄电池。 7. 接地故障（重点讲解）。 1）接地故障现象
①据DL/T856-2004“电力用直流电源监控装置”A..1直流系统发生接地故障或绝缘电阻低于整定值（220V 绝缘定值25kΩ、110V 绝缘定值7kΩ、48V 绝缘定值1.7kΩ）时，直流绝缘检测装置应可靠动作。②国家电网公司《直流电源系统运行规范》第二十八条：“220V直流系统两极对地电压绝对值差超过40V 或绝缘降低到25以下，48V 直流系统任一极对地电压有明显变化时，应视为直流系统接地。” 2）接地产生的原因
绝缘老化、破损：如电缆、绝缘座；机械振动：电缆距金属较近，机械振动磨损电缆绝缘；灰尘沉淀、潮湿：如接线端子、PCB 板集有灰尘，在空气湿度较大的情况下，绝缘下降；生锈：如仪器仪表的金属外壳；漏水：如端子箱、压力表密封不好；裸露：如备用电缆芯没有包好。 3）接地故障的危害
直流系统接地故障的危害有：误动、拒动、损坏直流电源。 4）接地故障的处理
当直流系统发生接地时，由直流系统检测装置发出预告信号，此时，应首选确定是正极接地还是负极接地；是完全接地还是绝缘电阻降低，然后根据运行方式、检修、操作及气候等因素的影响，判断可能的接地点及确定寻找接地点的方法和步骤。
常用的接地故障查找方法有:①通过测量正负极对地电压, 确定是正极还是负极接地；②对两段母线进行区分, 使查找的接地范围不会扩大；③退出运行中有误报现象的直流绝缘测试仪；④立即停止二次回路的施工或检修试验, 并拉开其工作电源, 看信号是否消除⑤采用分段分部位拉路法来确定直流接地点. 采用这种方法时, 操作电源一定要由蓄电池供电, 先停不重要的回路, 如信号回路和照明回路等. 由于直流接地 回路一旦从直流系统中脱离, 直流系统母线的正负极对地电压就会出现平衡, 因此, 通常采用直流接地回路瞬间停电的办法来确定直流接地点, 这就是所谓的" 拉路 法". 但由于直流系统是不间断电源, 人们不能随意对其停电," 拉路法" 常造成直流系统控制或保护回路跳闸等事故。 三. 直流系统日常维护（运行状态）
1. 对充电柜、直流馈电屏柜、蓄电池组体进行清扫，保持设备外观整洁。
2. 充电柜、直流馈电屏检查：①核对监控单元、绝缘监察装置、蓄电池管理单元的整定值；②检查监控单元均充记录是否符合定值要求；③检查直流屏表计、监控单元、绝缘监察装置等电压、电流显示值应与现场测量值一致；④检查交流电源输入正常；⑤检查直流馈电屏的端子排连接应可靠，且标号应清晰正确，端子排的接地端子引至屏上的接地线应用铜螺丝钉压接，接触要牢靠，屏板应与发电厂的接地网相连。
3. 蓄电池组检查：①对每个电池外观进行仔细检查，包括：电池箱、盖和电极是否有损坏的痕迹；电极有否生锈；电池盖和电极柱封口有无过度膨胀及热损害或熔融的迹象，电池盒、导轨、电池架等有无机械或热损害等。每只蓄电池外观及连接片应清洁良好，无壳体膨胀、破裂、电液渗漏；②检查蓄电池联接线松紧程度是否合适，蓄电池之间、蓄电池组之间、蓄电池组与控制装置之间的连接应合理方便；③检查每只蓄电池电压及蓄电池组总电压是否正常；④ 检查蓄电池
室通风情况，通风应良好；⑤测量蓄电池组温度，检查并记录温度异常的电池。
直流系统日常维护
一. 直流系统的原理
以礼河发电厂一～四级电站的直流电源系统采用220V 电压，每个电站配备两组蓄电池和充电装置。主要供全站机组控制、励磁、调速器、继电保护、同期装置、录波装置、自动装置、中央音响信号装置、公用设备、厂房事故照明、监控系统等所需的直流控制电源，以及断路器的合闸和储能电源。 1. 直流系统的结构
一～四级电站的直流系统主要由交流配电单元、充电模块、直流馈电、集中监控单元、绝缘监测单元、降压单元和蓄电池组等部分组成。 两路交流输入经交流配电单元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，一方面对蓄电池组补充充电和提供合闸输出，另外通过降压单元提供控制输出，为负载提供正常的工作电流；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；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。
馈线柜上的WJY3000A 型微机绝缘监测仪实时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，能监测正负母线和支路平衡接地，分别显示故障支路的正负母线接地电阻值。
一～四级电站的直流电源系统采用深圳奥特迅电力设备有限公司生产的GZDW220系列微机控制高频开关直流电源柜，蓄电池使用阀控铅酸蓄电池。各站设备配置情况如下表：
蓄电池和充电装置构成了直流系统的电源部分。
蓄电池的作用：提供事故跳闸等操作电源；交流停电、充电装置损坏等情况下，提供保护控制等设备的工作电源。
充电装置的作用：提供正常的负荷电流；提供蓄电池浮充电流；提供蓄电池均充电流。
3. 直流系统专业名词 3.1 初充电
新的蓄电池在交付使用前，为完全达到荷电状态所进行的第一次充电。初充电的工作程序应参照制造厂家说明书时进行。 3.2 恒流充电
充电电流在充电电压范围内，维持在恒定值的充电。 3.3 均衡充电
为补偿蓄电池在使用过程中产生的电压不均匀现象，使用其恢复到规定的范围内而进行的充电。 3.4 恒流限压充电
先以恒流方式进行充电，当蓄电池组端电压上升到限压值时，充电装置自动转换为恒压充电，至到充电完毕。
3.5 浮充电
在充电装置的直流输出端始终并接着蓄电池和负载，以恒压充电方式工作。正常运行时充电装置在承担经常性负荷的同时向蓄电池补充充电，以补偿蓄电池的自放电，使蓄电池组以满容量的状态处于备用。 3.6 补充充电
蓄电池在存放中，由于自放电，容量逐渐减少，甚至于损坏，按厂家说明书，需定期进行的充电。 3.7 恒流放电
蓄电池在放电过程中，放电电流值始终保持恒定不变，直放到规定的终止电压为止。
3.8 容量试验（蓄电池）
新安装的蓄电池组，按规定的恒定电流进行充电，将蓄电池充满容量后，按规定的恒定电流进行放电，当其中一个蓄电池放至终止电压时为止。按以下公式进行容量计算：
C =I f t
式中C ——蓄电池组容量，Ah ； I f ——恒定放电电流，A ； t ——放电时间，h 。 3.9 核对性放电
在正常运行中的蓄电池组，为了检验其实容量，将蓄电池组脱离运行，以规定的放电电流进行恒流放电，只要其中一个单体蓄电池放到了规定的终止电压， 应停止放电。按3.8条计算蓄电池组的实际容量。 3.10 稳流精度
交流输入电压在额定电压±10%范围内变化、输出电流在20%~100%额定值的任一数值，充电电压在规定调整范围内变化时，其稳流精度按以下公式计算： δI =(I M -I Z )/I Z ⨯100%
式中：δI — 稳流精度； I M — 输出电流波动极限值； I Z — 输出电流整定值
3.11 稳压精度
交流输出电压在额定电压±10%范围内变化，负荷电流在0%~100%额定值变化时，直流输出电压在调整范围内的任一数值时其稳压精度按以下公式计算： δU =(U M -U Z )/U Z ⨯100%
式中 δU ─— 稳压精度，U M ─— 输出电压波动极限值，U Z ─— 输出电压整定值。 3.12 纹波系数
充电装置输出的直流电压中，脉动量峰值与谷值之差的一半，与直流输出电压平均值之比。按以下公式计算：
δ=0.5（U f -U g ）/Up ⨯100% 式中 δ——纹波系数；U f ——直流电压中的脉动峰值； U g ——直流电压中的脉动谷值；U p ——直流电压平均值。 3.13 效率
充电装置的交流额定输入功率与直流输出功率之比。按以下公式计算： η=W A / W D ⨯100%
式中η——效率；W D ——直流输出功率；W A ——交流输入功率。 3.14 “三遥”功能
遥信功能、遥测功能、遥控功能的简称。 3.15 均流及均流不平衡度
采用同型号同参数的高频开关电源模块整流器，以（N+1）或（N+2）多块并联方式运行，为使每一个模块都能均匀地承担总的负荷电流，称为均流。
充电装置在浮充电状态下，调整高频开关电源模块总输出电流为50%额定电流，分别测量每个模块的输出电流并记录，计算模块的均流不平衡度 δi 。 δi =(Im -Iz )/Ie ⨯100%
式中： δi ——均流不均衡度； Im —— 模块输出电流波动最大值； Iz ——模块输出电流平均值； Ie —— 模块额定输出电流值。 3.16 电磁兼容
设备或系统在电磁环境中，能正常工作，并不对环境中的任何事物产生不允许的电磁骚扰的能力。 3.17 严酷等级
在抗扰性试验中规定的影响电磁量的值。 3.18 共模电压
在每一导体和所规定的参照点之间（往往是大地或机架）出现的相量电压的平均值。
3.19 差模电压
在规定的一组有效导体中任意两导体之间的电压。 3.20 蓄电池容量符号
C5——5h 率额定容量，Ah ； C10——10h 率额定容量，Ah 。 3.21 放电电流符号
I5——5h 率放电电流，数值C 5/5，A ； I10——10h 率放电电流，数值C 10/10，A 。
二. 直流系统常见故障及其处理
在充电柜集中监控器的面板上有4个LED 指示灯分别对应系统故障、模块故障、母线故障和熔丝故障。当直流系统故障时，对应的指示灯点亮，并驱动中央音响信号盘“直流系统故障”光字牌发出声光信号。以下列举了各种故障时可能出现问题的原因，可根据各种原因逐步排除故障。 1. 系统故障
①交流电源故障：三相交流电源缺相、停电或过压、欠压； ②蓄电池电压过低：蓄电池电压低于用户设置的蓄电池欠压值； ③绝缘故障：正、负控母的绝缘降低； ④模块故障及熔丝故障； ⑤控母、合母电压异常；
以上故障时都要起动系统故障。 2. 模块故障
①整流模块出现关机保护：模块内部过热、输出过压或功率回路异常，交流输入过欠压、缺相；
②模块与监控器不能正常通讯； ③模块的设置有误； 3. 母线故障
控母、合母电压异常：控母、合母电压高于设定的过压值或低于设定的欠压值。 4. 熔丝故障
①蓄电池熔断器熔断；
②合母整流模块输出熔断器熔断
故障发生时，还可通过监控器查询故障的具体内容，即操作“故障” 键（只在故障时才有）或查看历史记录。依据故障情况作相应处理。 5. 母线绝缘故障
母线绝缘故障后，在微机绝缘监测仪上操作“故障” 键，当“支路绝缘”菜单反色显示时，按其序号对应的数字键，即可查出故障支路编号（在馈线开关处已标明）及接地极性和接地电阻。 6. 阀控蓄电池的故障及处理
①阀控蓄电池壳体异常:造成的原因有：充电电流过大，充电电压超过了2.4V ×N ，内部有短路或局部放电、温升超标、阀控失灵。处理方法：减小充电电流，降低充电电压，检查安全阀体是否堵死。
②运行中浮充电压正常，但一放点，电压很快下降到终止电压值，原因是蓄电池内部失水干涸、电解物质变质。处理方法是更换蓄电池。 7. 接地故障（重点讲解）。 1）接地故障现象
①据DL/T856-2004“电力用直流电源监控装置”A..1直流系统发生接地故障或绝缘电阻低于整定值（220V 绝缘定值25kΩ、110V 绝缘定值7kΩ、48V 绝缘定值1.7kΩ）时，直流绝缘检测装置应可靠动作。②国家电网公司《直流电源系统运行规范》第二十八条：“220V直流系统两极对地电压绝对值差超过40V 或绝缘降低到25以下，48V 直流系统任一极对地电压有明显变化时，应视为直流系统接地。” 2）接地产生的原因
绝缘老化、破损：如电缆、绝缘座；机械振动：电缆距金属较近，机械振动磨损电缆绝缘；灰尘沉淀、潮湿：如接线端子、PCB 板集有灰尘，在空气湿度较大的情况下，绝缘下降；生锈：如仪器仪表的金属外壳；漏水：如端子箱、压力表密封不好；裸露：如备用电缆芯没有包好。 3）接地故障的危害
直流系统接地故障的危害有：误动、拒动、损坏直流电源。 4）接地故障的处理
当直流系统发生接地时，由直流系统检测装置发出预告信号，此时，应首选确定是正极接地还是负极接地；是完全接地还是绝缘电阻降低，然后根据运行方式、检修、操作及气候等因素的影响，判断可能的接地点及确定寻找接地点的方法和步骤。
常用的接地故障查找方法有:①通过测量正负极对地电压, 确定是正极还是负极接地；②对两段母线进行区分, 使查找的接地范围不会扩大；③退出运行中有误报现象的直流绝缘测试仪；④立即停止二次回路的施工或检修试验, 并拉开其工作电源, 看信号是否消除⑤采用分段分部位拉路法来确定直流接地点. 采用这种方法时, 操作电源一定要由蓄电池供电, 先停不重要的回路, 如信号回路和照明回路等. 由于直流接地 回路一旦从直流系统中脱离, 直流系统母线的正负极对地电压就会出现平衡, 因此, 通常采用直流接地回路瞬间停电的办法来确定直流接地点, 这就是所谓的" 拉路 法". 但由于直流系统是不间断电源, 人们不能随意对其停电," 拉路法" 常造成直流系统控制或保护回路跳闸等事故。 三. 直流系统日常维护（运行状态）
1. 对充电柜、直流馈电屏柜、蓄电池组体进行清扫，保持设备外观整洁。
2. 充电柜、直流馈电屏检查：①核对监控单元、绝缘监察装置、蓄电池管理单元的整定值；②检查监控单元均充记录是否符合定值要求；③检查直流屏表计、监控单元、绝缘监察装置等电压、电流显示值应与现场测量值一致；④检查交流电源输入正常；⑤检查直流馈电屏的端子排连接应可靠，且标号应清晰正确，端子排的接地端子引至屏上的接地线应用铜螺丝钉压接，接触要牢靠，屏板应与发电厂的接地网相连。
3. 蓄电池组检查：①对每个电池外观进行仔细检查，包括：电池箱、盖和电极是否有损坏的痕迹；电极有否生锈；电池盖和电极柱封口有无过度膨胀及热损害或熔融的迹象，电池盒、导轨、电池架等有无机械或热损害等。每只蓄电池外观及连接片应清洁良好，无壳体膨胀、破裂、电液渗漏；②检查蓄电池联接线松紧程度是否合适，蓄电池之间、蓄电池组之间、蓄电池组与控制装置之间的连接应合理方便；③检查每只蓄电池电压及蓄电池组总电压是否正常；④ 检查蓄电池
室通风情况，通风应良好；⑤测量蓄电池组温度，检查并记录温度异常的电池。