阮涛 曾勇 朱鼎 李栋 王大伟

摘要：110kV变电所监控系统UPS电源是由给燃气轮机控制系统供电的3KVA逆变电源（DC220V/AV220V）提供，该系统自投入运行以后在系统电源失电时，一直不能工作可靠切换，为监控系统提供电源保障，致使每次停电时，后台监控系统都失电黑屏，导致监控人员不能准确迅速掌握故障信息，判断处理故障，从而给变电所安全生产运行带来隐患。另一方面，对事后故障原因分析，查找不能提供准确、可靠数据带来不便，针对这一问题进行研究分析，找出了出现问题的根主要原因，制定了相应的整改措施，提出了具体的改造方案。

关键词：UPS电源;逆变电源;后台监控系统

引言：2014年在切换1#、2#厂变过程中，电厂电源由联络线111切换至110kV网电的过程以及后来的几次试验过程中，均出现逆变电源故障，机组控制系统失电重启、监控电脑失电等现象。针对这一故障现象，变电所组织相关技术人员及厂家人员对该故障召开了技术分析会，提出了从六个方面对该问题进行了研究、分析，通过一系列试验，找到了出现故障的原因，并提出了相应的整改措施。

1.概述：

变电所燃气轮机控制系统24VDC控制电源是由DR-120-24开关电源将厂用变或SN2203KCD1/S逆变器两路提供220V交流电源转换成24VDC电源后，再经DIODE稳压二极管组自动选择提供给TS3000系统24V母线使用的。

2.存在问题：

变电所机组运行空载运行，且未建立励磁，#1厂用变运行，#2厂变热备用。随后在#1厂用变切换至#2厂用变运行的操作中，当运行人员拉开10kV#1厂用变141开关瞬间，#2机组停机，所有的监控电脑均断电关机，随后#1、#2机组TS3000控制系统自动重新启动。电厂电源由联络线111切换至110kV网电的过程以及后来的几次试验过程中，均出现逆变电源故障，机组控制系统失电重启、监控电脑失电等现象。但是在至单独切开逆变器交流输入电源或厂用变低压开关时，逆变电源均工作正常。

3.原因分析：

3.1经相关技术人员分析，判断厂变切换瞬间，为机组控制系统提供电源的220VAC逆变电源系统故障不能及时供电引起。而引起逆变电源系统故障的原因有以下几个方面的原因：

1、逆变器本身故障;2、逆变和旁路切换时间过长;3、系统接线错误;4、逆变器过载;5、电池容量过小;6、个别蓄电池故障。

3.2经过电厂认真检查和试验，目前我们排除了1、2、3、6故障原因。

1、系统接线正确，逆变器和蓄电池直接连接在220kV小母线，中间不存在开关或继电器切换问题，所以也不存在逆变和旁路切换超时问题。2、逆变器设置切换时间在10ms之内。3、经过电厂对18块蓄电池组进行检测，蓄电池内阻最大的4.6Ω，最小3.9Ω，电压均在13.4V左右，各蓄电池内阻和电压均正常。

但厂家技术人员对蓄电池的放电检测中发现，第13块电池，内阻较大，达到14Ω，目前已经更换。4、我们对逆变器上的负载進行了转移，首先将8个可燃气体检测仪的负荷转移至厂用电，现在每台逆变器只带两台电脑和各自机组本身的负载，但在后来是切换试验中，只要不操作10kV开关（操作电流至少在40A以上），就不会逆变失败。5、对#1机组逆变器的负荷测试，全部负载最大电流为3.6A，最大电流不超过4A，远低于逆变器的额定电流13.6A，不存在逆变器过负荷现象。据此，我们怀疑造成逆变故障的原因是由于蓄电池容量过小，在2013年10月逆变器改造之前，蓄电池容量为200Ah，而且当时断路器操作机构为储能式机构，单台操作电流不超过4A。现在的蓄电池为180Ah，而断路器操作机构为电磁式，单台操作峰值电流不小于50A，足以引起蓄电池电压波动，而逆变器的保护电压是高电压保护240V、低电压保护为180V，因此我们推测是由于带高压开关操作时，逆变器低电压故障保护动作，造成逆变电源没有交流输出。6、为了进一步核实验证引起逆变故障的原因，我们与厂家相关技术人员联系，将情况说明后，厂里派专业技术人员来现场进行了查看，并进行了相关的实验，并出具了相关实验报告，具体报告内容详见以下部分：

1、设备型号：GZDW-1-200Ah/220V型免维护铅酸蓄电池直流电源系统2、设备包括蓄电池屏2面，充电柜1面，馈电柜1面 电池：阳光3、主要技术参数：交流输入：AC380±10%、50HZ，直流输出：DC220V;功率因数：0.9以上（100%负荷额定输入电压）;额定输出电流：40A;稳压精度：≤0.5%，稳流精度：≤0.5%，纹波系数：≤0.5%;自动调压范围：35V 220V±10%;蓄电池组额定电压：216V，蓄电池组浮充电压：243V;馈电回路、控制回路：8路，馈出开关采用SIEMENS直流空气开关20A;合闸回路：6路，馈出开关采用SIEMENS直流空气开关32A;4、运行期间发现的问题：4.1当交流供电正常时，高压开关柜的分合闸操作正常（合闸操作电流60A瞬时），与直流电源共用蓄电池组的两台3KVA逆变电源（DC220V/AV220V）工作正常。4.2 当交流供电事故后，再对高压开关柜进行正常的分合闸操作时（合闸操作电流60A瞬时），两台3KVA逆变电源（DC220V/AV220V）工作出现异常。5、现场检测： 厂家派技术人员到现场对蓄电池进行放电试验，放电时间30多分钟后，放电电流20A，出现一只落后电池，电池电压：9.6V，内阻为15.6mΩ多，放电停止，更换一只同型号蓄电池后进行充电操作，充电一段时间后，再进行0.1C10放电，各个蓄电池经放电后检查，内阻正常，电压正常。6、原因分析：经厂家技术人员对蓄电池组的充放电试验，及查询充电管理模块的充电参数设置，发现蓄电池的充电参数设置有点偏高，蓄电池组存在过充电的现象，可能是造成这只蓄电池内阻过大的直接原因，发现上述设置存在的问题后，厂家技术人员及时纠正参数设置错误，也对其他参数进行了核对，目前运行情况正常，运行一段时间后，模拟事故运行操作，以检测蓄电池组的运行情况是否满足系统安全运行的要求。7、目前参数设置：蓄电池组浮充电压：240V 原243V;均充电压：250V 原253V;均充电流：0.1C10、18A;均充保护时间：10小时;浮充转均充条件：0.03C10或30天。

4.采取措施：

经过工作人员与厂家联系，我们建议将现有的12V/180A的蓄电池更换为2V/300AH的 ，直流充电模块和其他设备保持不变，增加一面电池柜。