1直流電源模塊故障

某變電站發(fā)生直流系統(tǒng)故障，當(dāng)監(jiān)控端發(fā)出"直流屏模塊故障、直流屏系統(tǒng)故障總信號"經(jīng)過一段時間后發(fā)出"直流屏電池欠壓"。接通知后到現(xiàn)場檢查，發(fā)現(xiàn)控制模塊、充電模塊顯示屏無顯示，模塊風(fēng)扇停止，模塊處于失電狀態(tài)。經(jīng)查看各模塊交流輸入正常，監(jiān)控系統(tǒng)顯示模塊故障。現(xiàn)場直流由蓄電池供給，情況十分危急。聯(lián)系檢修人員經(jīng)更換損壞的直流模塊后，直流系統(tǒng)恢復(fù)正常。事后分析當(dāng)時該地區(qū)正發(fā)生雷雨天氣，而該站又沒在模塊輸入進(jìn)線處裝設(shè)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(diào)試時還發(fā)現(xiàn)當(dāng)并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(fā)現(xiàn)模塊濾網(wǎng)及風(fēng)扇積滿灰塵。

通過當(dāng)時的故障處理，以及對故障模塊的檢查并結(jié)合其他站的模塊故障，經(jīng)過分析總結(jié)，找出造成變電站內(nèi)直流模塊故障及異常的原因。

1.1直流模塊故障的分析

(1)直流模塊由于長期重負(fù)荷運(yùn)行、甚至過載而損壞。

變電站直流模塊在設(shè)計(jì)時容量配置采用的是N+I的標(biāo)準(zhǔn)，在一臺模塊故障時仍能保持其他模塊正常運(yùn)行，因此在正常情況下模塊一般不會過載。由于目前半導(dǎo)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，直流電源模塊的并聯(lián)是不可避免的，否則無法

滿足現(xiàn)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，但是并聯(lián)運(yùn)行的各個模塊特性的不一致導(dǎo)致各模塊負(fù)荷電流存在不均衡情況。有些模塊可能承擔(dān)更多的電流，極端情況下甚至過載，而有些模塊運(yùn)行于輕載狀態(tài)，甚至基本上是空載運(yùn)行。由于存在部分模塊分擔(dān)負(fù)荷多、部分模塊分擔(dān)負(fù)荷少這一情況，其結(jié)果必然加大了分擔(dān)負(fù)荷多的模塊損壞的可能性，也縮短了分擔(dān)負(fù)荷多模塊的正常使用壽命，降低了系統(tǒng)的可靠性。通過檢查并列直流模塊的負(fù)荷情況，發(fā)現(xiàn)各模塊輸出電壓的差異將導(dǎo)致負(fù)荷分配的不平衡。當(dāng)其中一個控制模塊輸出直流電壓高于其他模塊5V以上時，此模塊將承受直流負(fù)載的大部分負(fù)荷。此直流模塊所分擔(dān)的負(fù)荷往往超出單個直流模塊所能承受的最高負(fù)荷，從而導(dǎo)致直流模塊的過載損壞。

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(2)直流模塊交流進(jìn)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(shè)計(jì)不是太規(guī)范，有的未安裝避雷器，造成雷電侵入交流電纜經(jīng)交流回路進(jìn)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(yuǎn)遠(yuǎn)大于模塊過壓保護(hù)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、抑制二極管類、壓敏電阻一氣體放電管組合類、硅化類等。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(hù)器件，平時呈現(xiàn)高阻狀態(tài)，一旦有脈沖電壓，立即將電壓限制到一定值，其阻抗突變?yōu)榈妥锠顟B(tài)。與氣體放電管比較，它最大的優(yōu)點(diǎn)是當(dāng)它吸收脈沖電壓時因殘壓高于工作電壓，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(qiáng)的承受大能量沖擊的能力，但存使用時，由于氣體放電管在放電時殘壓極低，近似于短路狀態(tài)，對系統(tǒng)的影響較大。模塊進(jìn)線處安裝壓敏電阻避雷器已能滿足防雷保護(hù)的要求。為了減小對系統(tǒng)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(hù)時，存在著一個前級保護(hù)和后級保護(hù)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，以利于兩級避雷器之間的配合。保證C級避雷器先于D級避雷器動作，泄放部分雷電的能量，限制殘壓，之后再由D級避雷器動作進(jìn)一步泄放雷電的能量，限制殘雎，從而使進(jìn)入直流模塊的電壓限制在模塊能夠承受的范圍以內(nèi)，保護(hù)直流模塊不受損壞。

1.2直流模塊發(fā)生異常原因

風(fēng)冷型模塊長期運(yùn)行后積攢灰塵過多，影響散熱。風(fēng)冷型直流模塊通過風(fēng)扇的轉(zhuǎn)動散出模塊內(nèi)部由于元件工作所產(chǎn)生的大量熱量。模塊具有過溫保護(hù)功能，當(dāng)模塊的進(jìn)風(fēng)口被堵住或環(huán)境溫度過高導(dǎo)致模塊內(nèi)部的溫度超過設(shè)定值時，模塊會過溫保護(hù)，模塊無電壓輸出。當(dāng)異常條件清除、模塊內(nèi)部的溫度恢復(fù)正常后，模塊將自動恢復(fù)為正常工作。因此當(dāng)模塊由于長期運(yùn)行進(jìn)出風(fēng)口積聚大量灰塵造成散熱不良時會使溫度過高，過溫保護(hù)動作模塊不在輸出，必然加重其他正常模塊的負(fù)荷供給。隨著負(fù)荷的加重增加模塊異常的機(jī)率。即使溫度沒有超過設(shè)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(fù)荷損壞其主要原因是并列模塊問的負(fù)荷電流不平衡造成的，為了保證模塊間的均流，在安裝調(diào)試時通過調(diào)節(jié)各模塊的輸出電壓，使其輸出電壓基本達(dá)到一致，實(shí)現(xiàn)各模塊問的負(fù)荷分配的平衡。在驗(yàn)收時應(yīng)該嚴(yán)格把關(guān)保證各模塊輸出電流的平衡。在平時巡視時應(yīng)注意查看各模塊的電流是否在允許的偏差范圍內(nèi)(自主均流法的模塊問輸出電流不平衡度3%。)，如超出范圍及時檢查模塊并查找原因，杜絕并列模塊間的負(fù)荷電流不平衡度超出允許的范圍的情況發(fā)生，從而防止直流電源模塊因負(fù)荷電流不平衡而造成損壞。

(2)交流進(jìn)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(yīng)保持5m以上距離，以利于限制雷電波的殘壓，有效地防止過電壓的沖擊，保障電源系統(tǒng)正常工作。在滿足防雷要求的情況下，選用性能更加優(yōu)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(yīng)容量的斷路器(可發(fā)出遙信信號)來提高直流系統(tǒng)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(fā)生老化時，避免發(fā)生對地故障。避雷器損壞，避雷器與母線問的斷路器跳閘后就可以及時發(fā)信，為及時發(fā)現(xiàn)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。