淺談金河電站直流系統(tǒng)技術(shù)改造

阿旺+楊建軍

摘 要：直流系統(tǒng)是保障電力系統(tǒng)安全穩(wěn)定運(yùn)行的關(guān)鍵，因此直流系統(tǒng)設(shè)計(jì)、技改要充分考慮設(shè)備選型、裝置功能、供電方案等，從而確保電力系統(tǒng)的安全穩(wěn)定運(yùn)行。

關(guān)鍵詞：電力系統(tǒng)；蓄電池；電壓

DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2016.24.192

1 前言

直流電源主要用于開關(guān)操作、保護(hù)、信號(hào)、逆變、事故照明和機(jī)組的初始勵(lì)磁等的電源。直流系統(tǒng)設(shè)置的目的是廠用電消失后，蓄電池組仍能夠短時(shí)正常供電。近年因直流系統(tǒng)故障出現(xiàn)了多起電網(wǎng)事故，因此水電站的直流系統(tǒng)能否安全、可靠運(yùn)行直接關(guān)系到故障設(shè)備能否從系統(tǒng)快速、正確隔離，是電網(wǎng)的“神經(jīng)系統(tǒng)”。所以水電站直流系統(tǒng)是水電站的重要組成部分，由此可見水電站的直流系統(tǒng)維護(hù)、消缺、技改的重要性和必要性。

2 目前金河電站直流系統(tǒng)的運(yùn)行狀況及存在的問題

金河電站于2004年投產(chǎn)，裝機(jī)容量60MW。直流系統(tǒng)采用單母線分段有端電池的220V系統(tǒng)，其中主充機(jī)為半橋式可控硅整流器，浮充機(jī)為調(diào)壓整流器，蓄電池108只2V/250AH閥控式密封鉛酸蓄電池。

金河電站直流系統(tǒng)采用武漢高達(dá)電器工程股份有限公司生產(chǎn)的PZD（K） 型直流系統(tǒng)，從2004年運(yùn)行至今。設(shè)備全套系統(tǒng)包括：三面直流裝置屏、六面電池屏。直流系統(tǒng)的正常運(yùn)行方式為兩組系統(tǒng)各自獨(dú)立運(yùn)行。在一組發(fā)生事故的情況下，可以拔下事故系統(tǒng)蓄電池保險(xiǎn)，然后投入聯(lián)絡(luò)開關(guān)進(jìn)行轉(zhuǎn)帶。

金河電站直流系統(tǒng)為環(huán)網(wǎng)供電，查找直流系統(tǒng)接地十分不便，由于絕緣監(jiān)測(cè)儀只能判別接地性質(zhì)是直接接地，還是絕緣不良或是正極接地還是負(fù)極接地。因此判別具體接地點(diǎn)只能采用分割法輪停充電柜、蓄電池組和直流母線進(jìn)行排查那段母線接地或那組蓄電池的問題，然后再進(jìn)行拉路法依次斷開饋線通過排除法判斷接地點(diǎn)，但由于是直流環(huán)網(wǎng)供電拉路法查找接地停電面廣且不易查找到具體的故障點(diǎn)，金河電站35kV升壓站直流系統(tǒng)曾頻繁出現(xiàn)雨季瞬間接地現(xiàn)象，查找故障大費(fèi)周折。再一個(gè)就是金河電站直流系統(tǒng)已超期運(yùn)行，蓄電池性能下降，因此金河電站直流系統(tǒng)技改迫在眉睫。

3 為了適應(yīng)電網(wǎng)發(fā)展要求，提高設(shè)備運(yùn)行的安全性和可靠性，2016年金河電站批準(zhǔn)實(shí)施直流系統(tǒng)技改

3.1 蓄電池選型

蓄電池作為直流系統(tǒng)的儲(chǔ)能元件，是系統(tǒng)可靠運(yùn)行的核心部件。因此技改中直流系統(tǒng)蓄電池的選型至關(guān)重要，關(guān)系到使用壽命以及安全可靠、維護(hù)工作等方面。由于鎘鎳蓄電池維護(hù)量大，故障率較高，現(xiàn)廣泛應(yīng)用免維護(hù)密封鉛酸蓄電池，簡(jiǎn)稱閥控蓄電池。故金河電站蓄電池采用閥控式密封鉛酸蓄電池。

3.2 蓄電池容量選擇

水電站的直流系統(tǒng)負(fù)荷按其用電特性，可分為經(jīng)常負(fù)荷、事故負(fù)荷和沖擊負(fù)荷。經(jīng)常負(fù)荷系指在所有運(yùn)行狀態(tài)下，由直流母線不間斷地供電負(fù)荷。事故負(fù)荷系指水電廠失去交流電源，全廠停電狀態(tài)下，必須由直流系統(tǒng)供電的負(fù)荷。沖擊負(fù)荷系指蓄電池所承受的瞬時(shí)沖擊電流。

為滿足以上負(fù)荷特性需求，金河電站原蓄電池雙套配置，單套容量為250AH，現(xiàn)改為雙套300AH，2V一只，108只/組。單套蓄電池配置1套高頻開關(guān)電源直流系統(tǒng)（20A×5塊/套，220V），充電模塊按N+1備份方式配置，單套蓄電池配置1套蓄電池巡檢儀。兩套蓄電池的直流系統(tǒng)，采用二段單母線接線，蓄電池分別接于不同母線段，二段母線之間設(shè)聯(lián)絡(luò)開關(guān)。直流系統(tǒng)饋線改造后均采用輻射型供電。確保供電可靠性和安全性，并考慮適當(dāng)?shù)脑６取?/p>

4 直流系統(tǒng)的基本要求

直流負(fù)荷的供電要求，水電站直流負(fù)荷的供電應(yīng)滿足下列基本要求。

（1）在電站正常或事故運(yùn)行情況下，保證向所有重要的直流可靠而不間斷供電。

（2）在任何情況下，應(yīng)保證直流系統(tǒng)各負(fù)荷的電壓在允許的范圍內(nèi)。

（3）當(dāng)蓄電池進(jìn)行充電或核對(duì)性放電時(shí)，保證不破壞擁護(hù)的供電。

（4）保證能迅速而可靠地找到設(shè)備及線路絕緣損壞的地點(diǎn)，并盡量做到能加以隔離。

5 直流系統(tǒng)的額定電壓

水電站直流系統(tǒng)的額定電壓采用220伏。

直流電源系統(tǒng)設(shè)備參數(shù)（見表1）。

6 絕緣監(jiān)測(cè)裝置

直流系統(tǒng)中的兩點(diǎn)接地可能引起保護(hù)和控制誤動(dòng)的嚴(yán)重后果。斷路器跳閘線圈或保護(hù)裝置出口繼電器回路接地再伴隨其他一點(diǎn)接地時(shí)，斷路器將發(fā)生誤動(dòng)跳閘。為了防止由于兩點(diǎn)接地可能發(fā)生的誤動(dòng)作，必須裝設(shè)連續(xù)工作且足夠靈敏的絕緣監(jiān)視繼電器。當(dāng)220伏直流系統(tǒng)中任何一極絕緣下降時(shí)（對(duì)220伏直流系統(tǒng)為15～20千歐），絕緣監(jiān)測(cè)裝置應(yīng)實(shí)時(shí)監(jiān)控系統(tǒng)電壓并告警，實(shí)時(shí)接地回路檢測(cè)，回路絕緣預(yù)警，接地歷史記錄分析，并對(duì)直流系統(tǒng)中各種故障接地故障及時(shí)告警及準(zhǔn)確選線。同時(shí)告警信息通過RS485接口上傳到綜合自動(dòng)化系統(tǒng)或調(diào)度自動(dòng)化系統(tǒng)上位機(jī)。本次金河電站直流系統(tǒng)技改使用成都立牌公司的JYJC-64型絕緣監(jiān)測(cè)裝置。

7 直流系統(tǒng)技改成效

金河電站直流系統(tǒng)通過本次技改取得了預(yù)期的效果，各項(xiàng)指標(biāo)符合規(guī)程規(guī)定要求。

（1）穩(wěn)流、穩(wěn)壓精度、紋波系數(shù)、均流等主要指標(biāo)符合規(guī)程規(guī)定，并機(jī)均流試驗(yàn)符合規(guī)程要求；

（2）保護(hù)及報(bào)警功能試驗(yàn)動(dòng)作正確，顯示及檢測(cè)功能試驗(yàn)正確；

（3）絕緣監(jiān)察裝置動(dòng)作正確，直流母線正、負(fù)極接地，裝置正確發(fā)出聲光報(bào)警；

（4）直流電源裝置的工作狀態(tài)能傳送到遠(yuǎn)方的監(jiān)控中心，“三遙”功能及報(bào)警信號(hào)顯示正確、遠(yuǎn)傳可靠。

（5）當(dāng)交流電源失壓（包括斷相）、充電裝置故障、絕緣監(jiān)察裝置故障或蓄電池組等熔斷器熔斷時(shí)，設(shè)備應(yīng)能可靠發(fā)出報(bào)警信號(hào)。

（6）模擬其中一套蓄電池故障時(shí)轉(zhuǎn)帶負(fù)荷正常。

8 改進(jìn)措施

（1）絕緣監(jiān)測(cè)裝置應(yīng)該配備實(shí)時(shí)絕緣故障信息打印機(jī)，對(duì)于瞬間出現(xiàn)的故障為題可以直觀的反映在打印紙上，便于故障梳理和分析。

（2）直流饋線盤柜負(fù)荷開關(guān)部署不是很合理，存在過于擁擠和配置不夠美觀的問題。

（3）直流系統(tǒng)通訊功能應(yīng)進(jìn)一步完善，除除故障報(bào)警信息以外還應(yīng)采集直流母線電壓、浮充電電流以及負(fù)荷電流等。

參考文獻(xiàn)：

[1]水電站機(jī)電設(shè)計(jì)手冊(cè)（電氣二次）[K].

[2]電力工程電氣設(shè)計(jì)手冊(cè)（電氣二次部分）[K].