發電廠直流系統故障及改進

焦作演馬電力有限責任公司 王傳軍 張保全

發電廠直流系統故障及改進

焦作演馬電力有限責任公司 王傳軍 張保全

直流電源是發電廠運行的重要組成部分，供給控制、信號、保護、自動裝置、直流油泵、交流不停電電源及事故照明等的直流用電。它在電廠中是一個獨立的電源，不受交流電的影響，在全廠失電的情況下，仍能保證控制、信號、保護、自動裝置等的電源供給以及事故處理工作，是機組黑啟動方式下勵磁零起升壓的起勵電源。因此它的可靠性直接影響到發電廠的安全運行。

焦作演馬電力有限責任公司配有1臺25MW機組，1套220V完全獨立的直流系統裝置，于2002年投產使用。該直流電源的主要負荷不僅是電廠內最重要的控制、保護設備，而且還為相鄰的35kV演馬升壓站的控制、保護設備提供直流電源。

二、直流系統存在的問題及分析

1.直流系統的運行方式影響控制設備的安全運行。演馬電力公司這套直流系統由1組600Ah的蓄電池組和充電模塊等組成的單母分段系統單組供電，系統沒有冗余電源（圖1）。

由于系統采用的是單母分段的運行方式，所有的負荷根據負荷大小的不同分布在兩段母線上，實際上這些直流負荷都沒有備用電源。在這種運行方式下，一旦是電源出現故障或者是直流母線出現故障，所有的直流負荷都不能正常工作，這將導致機組停運甚至更大的事故的發生。

2.直流接地故障查找困難。如果在其中的任一個盤柜內發生直流接地故障，首先就要求運行人員逐個地拉開各直流分配電屏的每一路負荷開關。在確定某一路負荷開關上有接地故障后，再由檢修人員根據該負荷開關后的每一路跳線逐個解線進行故障查找。但是，如果同時發生多點接地，拉負荷開關也難于確定位置，查起故障來就更困難，而且風險很大，極有可能造成誤跳開關或機組，給機組的安全運行帶來了極大的安全隱患。

3.蓄電池放電試驗不方便。原有系統的充電裝置設計制造時考慮不周，不具備逆變功能，使得在進行蓄電池核對性放電試驗時需要外接負載，試驗工作極為不便。由于放電電流大、時間長，放電的持續電流為60A，時間為10h，一般的負載承受不了大電流長時間的發熱而燒毀。在改造時，由廠家專門提供了一套放電裝置才基本解決了這一問題，但放電試驗時仍要多次倒換開關和接線。

4.元件趨于老化。設備在正常投入使用5年以上往往會出現元器件老化問題而影響整個裝置的正常運行。2008以來，直流系統各裝置中經常出現元件如接觸器、繼電器因老化而發生故障，影響了直流充電裝置的正常投入使用。

二、直流系統設備改造

由于系統存在以上問題，對其進行改造是非常必要和迫切的。該公司利用機組大修期間在原有一組蓄電池供電基礎上另外新增設安裝同類型蓄電池103只，增加一面蓄電池聯絡屏，內有母線聯絡開關，SPC100A監控器1塊，開關電源采用高頻模塊，采用全接插件，支持熱插拔，在設備正常運行情況下，不需要停電，也不影響設備運行。同時增加電池巡檢箱1只，內設有電池巡檢單元1塊，安裝于蓄電池架上，用于監視蓄電池組的電壓、電流及單只電池的電壓。改造后的運行方式采用分段式運行，母線切換設置聯絡開關，用兩組獨立充放電源系統對兩組蓄電池組進行充電。同時裝設蓄電池監測系統，主要對蓄電池組電源及模塊輸出的技術指標、電壓電流及供電回路的運行情況、參數進行分析判斷、監控管理，為系統供電提供安全、穩定、可靠的直流電源。

經過改造后的直流系統操作方便、直觀，故障查找準確，切換速度快，直流母線檢修時也能將負荷集中轉移而退出母線，兩段母線既互為備用，又相互獨立運行。特別是在兩段直流輸出側各加裝了防環流逆止回流保護裝置，有效地保護了直流間可能發生的電壓波動，并聯運行時產生的環流損壞系統元件、蓄電池等設備，從根本上確保了直流系統的安全穩定運行（圖2）。

采用的此種運行方式，兩組模塊各控制一組蓄電池，兩段母線可以單獨運行，也可以并聯運行，設備容量增加一倍，提高了事故放電能力，增加系統的冗余能力，并且兩段母線的充電與運行相互獨立并互相備用，使系統的檢修與備用能夠相互切換運行，大大提高了設備的機動能力。蓄電池采用的是免維護蓄電池，智能型微機全自動監控器，監控器內帶有自我診斷功能，若設備有故障，在監控器內均可顯示出故障類型、部位以及發生故障時間等信息，并可存儲，方便查詢。如果主監控器有故障，高頻開關電源模塊內部自帶CPU，可以脫離監控器自行工作，這樣的運行方式，增大了系統運行的穩定性。

通過對直流系統的技術改造，直流系統的穩定性得到了很大的提高，正負母線絕緣正常，確保了發電機組、升壓站及控制保護設備的安全可靠運行。