霍克锂电池交直流屏直流设备欠压故障分析

摘要：交直流此系统属于轨道交通变电系统里重要构成部分，它运行时的稳定性直接关联到地铁供电的安全状况。针对长沙地铁变电所中某一厂家所供应的交直流屏调压装置发生故障这一情况，就该故障发生的过程、所采用的方法以及最终导致问题出现的各项原因，去展开全面且深入的分析情况，同时还为之呈上相应的解决办法，期望以此进而供给可作类似处理情况时的参考依据。

关键词：交直流屏；地铁变电；调压装置；故障分析

一、系统介绍

长沙地铁的直流屏，采用两路AC380V交流进行输入。这两路交流电，取自交流屏的两段母线。借助互锁接触器，两路电源形成互为备用的状态。一旦有一路交流出现异常，便会自动切换到另一路进行交流供电。交流输入至直流模块，以此保证直流模块始终处于正常运行的状态。

当处于正常供电的状况下，直流模块会输出至合闸母线，进而对蓄电池组开展充电工作或者执行浮充电操作，与此同时借助调压硅链实施降压处理，之后输出至控制母线，各个馈出回路接入控制母线，以此为全所经常性直流负荷供应电源 。

蓄电池被接入合闸母线，进而向冲击负荷供应电力。当出现交流失电的此种状况时，情况是直流模块没有输出，在这样的情形中，蓄电池不间断地借助硅链进行降压，继而输出到控制母线那里，以此为全所经常性直流负荷提供电源 。

系统控制回路直流电源中的二次线环节，主监控器所使用的供电电源部分，等等这些，是从控制母线那里获取而来的，取用的直流电压为DC110V。系统原理图在图1所示 。

图1系统原理图

二、故障概况

2016年3月28日下午3点33分，长沙地铁A站出现故障，故障类型为直流馈出电压欠压，此故障致使该站211、212、213、214直流断路器跳闸。该站断路器跳闸后，联跳了邻所两个站所一一对应的211、212、213、214直流断路器，进而造成三个站上下行接触网四个供电分区停电。经实测，现场设备直流屏馈出电压约为84.5V，输出呈现欠压状态。这表明控制母线电压出现欠压情况，而测量合母电压为121V，提示充电、电池电压正常。调压硅链7级降压，由此判定硅链调压系统存在故障。又进行了进一步的检查，结果发现转换开关的接线端子存在着严重的锈蚀情况，处于自动调压的模式之下呢，其档位已经失效啦，根本没办法进行调压操作，硅链直接是按照降压7档来运行的，结果控母的电压竟然降到了最低值 。

2)在2016年4月11日的早上8点50分，长沙地铁B站出现了直流馈出电压欠压故障。此故障致使该站的213、214直流断路器跳闸，并且联跳了邻所站的211、212直流断路器，使得两站上下行两个接触网供电分区停电。于现场发现直流屏馈出电压大概只有85V，呈现输出欠压状态。经过检查发现，直流屏主监控供电出现异常，从而导致调压硅链调压无法控制，直流供电电压直接降低到85V左右。进一步进行检查时，发现直流供电输出欠压致使24V电源适配器损坏，进而导致主控失电不工作。

三、故障原因分析及技术问题

1、原因分析

A站出现欠压故障，这一故障主要源于交直流屏里较为关键的器件，也就是转换开关出现严重锈蚀，进而致使转换开关的调压档位失效，使得硅链调压控制功能失灵，造成硅链全级7级降压35V，将电压直接调至最低。最终造成的结果是直流屏控母输出欠压，电压低至75V左右，低于直流断路器合闸线圈保持电压邻界值，导致直流断路器跳闸。

二类因素致使B站出现欠压故障，主要源于交直流屏的关键器件损坏，也就是主监控供电电源损坏，进而导致主监控停止工作，相关数据的接收与指令的下发出现效能缺失，主监控变为无法实时监控整个调压装置状态的状况，致使硅链全级产生7级降压35V的情形，直接将电压调节到最低程度。最终造成的结果为直流屏控母输出有欠压现象，电压降低至78V左右，此电压还低过直流断路器合闸线圈保持电压的临界值，最终导致直流断路器跳闸。

2、存在的问题

设备在安装前期 ，环境存在严重潮湿的状况，由于这样 ，致使部分设备出现锈蚀情况 。这种锈蚀状况进而影响到了相应设备功能的实现 。

2）调压硅链冗余率不足，一旦发生状况，便会丧失直流电压的调节效能，给装置的安全运作带来极大风险 。

3）调压硅链于调整直流电压进程里，所做的调整之中，最低的那个电压比设定值要低，出现了存在不稳定状况的调压情形发生，对设备安全可靠运行造成严重影响 。

4）交直流屏的关键设备，在防潮举措方面存有漏洞，致使设备出现严重锈蚀情形，给后期运行埋下极大隐患 。

3、关键设备的功能

那整个调压装置啊，是由降压硅链、转换开关、硅链控制器、主监控、电源适配器等构成的。调压硅链呢，是由 7 组大功率的二极管串联而成，每组二极管能够降压 5V，整体下来可降压 35V。硅链控制器是由大功率的继电器组合而成，继电器供电是采用 12V 直流电源来供的电，主要是调节 7 组大功率的二极管的自动投入组数。转换开关是用来实现手动调压和自动调压的切换功能的，手、自动调压都是 7 档可以调节的档数。主监控是用于处理整个调压装置的数据采集以及下发相关指令的。24V电源适配器为主监控器供电。工作原理框图如下图2所示。

图2工作原理图

四、解决措施及结论

首先，根据现场反馈的状况进行梳理，接着，经过对故障原因的深入分析，然后，为了防止之前出现的相同问题致使同一故障再度发生，并且，与此同时要满足现场供电的需求，所以，必须把站内直流屏里主监控供电电源适配器予以更换。

经故障原因分析后的当前此状况，结合现场所反馈的，为避免同一故障因相同问题再次发生，同时满足现场供电所存在的需求而进行，将交直流屏之中存在锈蚀情况的转换开关予以更换 。

3、鉴于整个调压装置是由不一样的器件构成，单个关键器件出现故障会对整个硅链的调压输出产生影响，为确保控制母线最低电压需求得以满足，将会把硅链的调压档位，从原来的7级硅链变更为3级硅链来参与调压输出。

4、鉴于现场设备已然投入到运行状态之中，为促使整个改造进程达成最为经济的状况，占据的时间最为短促，所需完成的工作量相对较少，针对设备的改动达到最少程度，减小设备受到的损害，将硅链的输出从第7节二极管处，实施短接操作至第3节二极管处，也就是说把硅链继电器内部的两处常开节点予以短接，进而取消掉四级硅链调压。改线的具体内容可见以下呈现为红色的线。

图3设备修改图

又增添了一组调压装置，采用的是一用一备这种方式，且备用的调压装置处于热备用的状态，以此来加大冗余度，进而确保调压系统具备有可靠性。

5、对交直流屏所属设备的锈蚀程度在全线展开排查，那些锈蚀程度较轻的设备要在现场进行处理，对锈蚀严重的设备则要更换相应的备件。

五、总结

变电站中的直流系统，会给控制提供可靠直流电源，会给信号提供可靠直流电源，会给继电保护提供可靠直流电源，还会给自动装置等提供可靠直流电源，它也会为操作提供可靠操作电源。直流系统是否可靠，对变电站安全运行起着重要作用，是变电站安全运行的保证。要是存在类似故障，能够参照此方法对故障做相应分析，在条件允许时可进行技术改造，进而降低故障发生概率，提高设备稳定性 。