直流屏系统及其常见故障分析

直流屏系统及其常见故障分析

邢彧华

天津港湾电力工程有限公司 天津市 300456

摘要：本文介绍了直流屏的结构和工作原理，对直流屏的故障进行了分类，并针对5种直流屏常见故障并进行了故障分析及处置方法。

关键词：直流屏系统 工作原理 接地故障分析

1引言

直流屏提供的直流电等级一般包括DC220V、110V、48V等。主要的作用是给高低压开关设备提供直流分合闸操作电源、储能电源及电力仪器仪表控制电源、临时照明等。

直流屏系统主要由两部分组成，构成通常包括直流充电屏和电池屏。充电屏主要完成对输入交流电的整流及直流输出功能，电池屏主要作用为意外失电情况下作为备用电提供给设备，电池一般由2-12V的电池以9-108节串联的方式组成。

1.1直流屏的结构及工作原理

目前天津港区内应用的直流屏绝大多数为三辰（迪安）直流屏。由高频开关整流模块、可编程控制器（PLC）、蓄电池组、绝缘监视装置、蓄电池自动监测装置（巡检单元）、母线电压自动调节装置、整流硅链、触摸屏、预告信号装置等组成。

两路市电经交流切换输入一路交流给各充电模块供电。直流屏充电模块将输入三相交流电转换为直流电，给蓄电池充电同时，给合闸母线及控制母线供电。系统中各基础监控单元受主监控的管理和控制。通过通讯线将各基础监控单元采集的信息送给主监控统一管理。主监控显示直流系统各种信息。用户可触控显示屏查询信息及操作系统。此外，信息还可以接入到远程监控系统。

2直流屏常见故障分析

天津港区直流屏常见故障主要有:直流屏系统接地；直流母线电压过低；输入电压低、交流接触器失电；控制母线绝缘不良；交流接触器失电直流电消失等。

2.1直流屏系统接地故障

2.1.1直流接地故障的原因

（1）二次回路、二次设备绝缘材料不合格、绝缘性能低、绝缘老化或存在某些损伤缺陷。

（2）二次回路连接、设备元件组装不合理或错误。如：直流带电体与交流带电体或接地体距离较近，造成击穿间隙，形成直流对地。或是接触器动作产生弧光，也是成因之一。

（3）二次回路受潮、小动物爬入、异物掉落等均可造成直流系统接地。

2.1.2直流系统接地的危害

（1）正极接地，有使保护误动的可能。一般的分合闸线圈或继电器线圈都与负极接通，正极再接通就会动作。一旦这些回路中再发生一点接地，就可能引起误动作。

（2）负极接地，可能使保护装置拒动作，因为在回路中再发生某点接地时，分合闸线圈或继电器线圈会被接地点短接而不能动作。同时直流回路短路会造成电源熔断器熔断，失去保护及操作电源，并可能烧坏继电器触点。

（3）正负极各有一点接地，这会造成短路使电源熔断器熔断，使保护、合母控母等失去电源。

2.1.3直流系统接地故障对二次回路影响

若正极接地，如图所示直流接地发生在A、B两点，将1KI、2KI触点短接，使KPO动作误跳闸。当A、C两点接地时，KPO触点被短接而导致误动作。A、D两点或F、D两点接地时，造成断路器误动，还可能导致误合闸或上假信号。

如发生负极接地，如图所示B、E两点接地，KPO线圈被短接，保护动作时，KPO不动，断路器不跳闸，且熔断器会熔断。D、E两点接地时，跳闸线圈K被短接，保护动作时，断路器不动作，同时电源熔断器被熔断。同样两点接地也可能使断路器拒合，不上信息。

当正负极各有一点接地，如图所示，接地故障发生在A、E两点，即形成短路使电源熔断器熔断。发生在B、E两点或C、E两点时在保护动作时，不仅断路器拒动，而且电源熔断器会熔断，同时烧坏继电器触点。

在较复杂的保护回路中，同级两点接地，还可能将某些继电器短接，在继电器动作后熔断器不熔断，无法作用于跳闸，有发生越级跳的危险。

2.1.4直流系统接地的处理方法

（1）查找故障前，应先判断故障的极性，有绝缘检查开关的可观察正负极对地电压；没有可用万用表测量输出的各支路正负极对地电压。若正极显示为零，则为正极接地，反之为负极接地。若为不完全接地故障，则绝缘降低的一极对地电压较低，另一极较高。

（2）故障极性判断完成后，先判断二次回路有无人员工作，是否与设备操作有关，排除后用逐路断开直流的方法判断出接地故障点。

（3）若直流小母线有两段以上，可分段断开直流母线，进一步缩小范围，直至确定故障位置。

特殊情况下，有可能出现所有直流馈线支路经选择排除后，接地故障信号还不消失，则故障可能在直流母线或充电设备上，也可能在蓄电池组。在直流母线不失去供电电源条件下，依次将充电设备、蓄电池组短时脱离直流母线，缩小范围直至找出故障点。还有一点应注意:绝缘监察装置本身有接地现象，也可能发出假信息。

2.2直流母线电压过低故障

2.2.1故障现象

监测屏显示“直流母线电压过低”，上三遥信息，同时现场警报铃响。

2.2.2处理方法

（1）用万用表测量母线实际电压值与电压表显示是否一致，排除电压表损坏可能。

（2）检查充电机工作是否正常，浮充电流有无。

（3）有的浮充机停运需重启，如浮充电流小可调高。

2.3输入电压低、交流接触器失电故障

2.3.1故障现象

现场警报器响，三遥上信息“输入电压低”，监测屏幕显示“输入电压低”、“交流接触器失电”。直流屏交流输入电压指示为零。

2.3.2处理方法

（1）先检查有无异味，判断是否交流接触器烧毁，若是，需将断路器拉开，脱离故障点。

（2）检查蓄电池供电情况，尽快更换交流接触器。若两路进线的可分开故障电源投入备用电源，再另行更换接触器。

（3）检查市电输入有无电压，上级开关有无跳闸。

2.4控制母线绝缘不良、交流接触器失电故障

2.4.1事故现象

现场报警铃响，三遥信息上“控制母线绝缘不良”、“交流接触器失电”。

2.4.2处理方法

（1）先检查主断路器有无损坏，确定是否为主断路器故障原因。

（2）查看交流屏输出电源断路器是否跳闸，需及时恢复。

（3）有两路交流进线的可暂用备用进线，同时尽快修复主电源断路器。

2.5直流电消失故障

2.5.1故障现象

直流消失伴有电源指示灯灭，上信息为“直流电源消失”、“控制回路断线”、“保护装置异常”等。

2.5.2故障原因

（1）熔断器容量小，大电流冲击造成熔断

（2）熔断器接触不良

（3）两点接地造成熔断器熔断

（4）酸腐蚀、脱焊或烧熔使蓄电池之间断路，导致充电机故障或站用交流失去引起全站直流消失

2.5.3处理方法

（1）检查熔丝是否熔断，更换合格、容量满足的熔断器

（2）检查所有蓄电池接线有无断路，发现断线时，可采用容量满足要求的跨线临时跨接，再进行维修。

2.6远程及本体触摸屏显示“通讯故障”

2.6.1故障现象

中控室上三遥告警信息“XX站X号整流模块通讯故障”，本体对应模块显示E01或E03。

2.6.2故障原因

（1）风扇损坏或未打开导致模块高温死机

（2）通讯线接触不实或断线

（3）模块内通讯单元损坏

2.6.3处理方法

（1）重启模块并开启风扇

（2）检查通讯连接线完好度

（3）更换整流模块

3总结

本文主要介绍了直流屏类别、主要组成结构和基本工作原理，对直流屏的故障进行了分类，特别是针对几种在天津港区生产过程中比较常见的故障信息并进行了分析，并给出了常用的解决办法。

参考文献

[1]张桂金，电气控制线路故障分析与处理[M]，西安电子科技大学出版社，2009-08

[2]陈支龙，直流屏监控系统及其漏点检验方法的研究[D]，山东科技大学，2003

[3]许晓健，李中钦，直流屏供电系统故障处理与分析[J]，山东冶金，2000，（06）：70