660 MW機組直流及保安電源系統改造概述

摘 要：隨著目前我國火電機組逐漸向大容量、高參數方向發展，為了保證機組在全廠失電故障后能夠安全穩定地停運，直流系統以及保安電源系統的可靠性就顯得越發重要。現針對660 MW機組直流系統及保安系統的運行可靠性優化進行詳細分析，旨在解決目前直流系統及保安系統可靠性方面的突出問題。

關鍵詞：660 MW機組;直流系統;保安系統

中圖分類號：TM621.6? ? 文獻標志碼：A? ? 文章編號：1671-0797（2022）10-0004-04

DOI：10.19514/j.cnki.cn32-1628/tm.2022.10.002

0? ? 引言

同華電廠一期直流系統，每臺機組設兩組110 V直流系統和一組220 V直流系統，每組直流系統包括蓄電池組、蓄電池充電器、直流配電屏等。直流系統蓄電池采用閥控式密封鉛酸蓄電池，不設端電池，正常以浮充電方式運行。每組110 V蓄電池采用單母線，兩組110 V蓄電池直流配電母線間設有聯絡開關;110 V直流系統對電氣和熱工的控制、信號、繼電保護、自動裝置等負荷供電。每組220 V蓄電池采用單母線，兩臺機組的220 V蓄電池直流配電母線間設有聯絡開關;220 V直流系統為機組的動力、直流事故照明、交流不停電電源等負荷供電[1]。110 V、220 V直流饋線采用輻射狀供電方式，每組110 V、220 V直流系統主屏及分電屏均設置微機型直流接地監測裝置，每組蓄電池設置蓄電池檢測裝置。

正常情況下，由380 V廠用系統向充電器提供兩路交流輸入，經切換后向充電器供電，充電器將交流電轉換為直流向直流母線供電，同時對蓄電池組進行浮充電;廠用電失電后，改由蓄電池組向直流母線供電;廠用電恢復后，恢復正常工作狀態，并通過主充電器給蓄電池進行均衡充電。

直流220 V系統由蓄電池組和充電器在直流母線上并列運行，充電器除帶正常220 V母線上負荷外，同時對蓄電池組浮充電;#1、#2機220 V母線聯絡刀閘在斷開位置，公用充電器處于良好備用狀態。直流110 V系統由蓄電池和充電器在直流母線上并列運行，#1（#2）充電器除帶正常Ⅰ（Ⅱ）段母線上的負荷外，同時對#1（#2）蓄電池組浮充電;Ⅰ、Ⅱ母線分段運行，聯絡刀閘在斷開位置，公用充電器熱備用。#1、#2機組各配置一臺柴油發電機組作為各機組保安MCC段的應急備用電源;每臺機組有汽機保安MCC、鍋爐保安MCC和脫硫保安MCC、事故照明MCC母線，每段保安MCC母線有兩路電源，即正常工作電源和保安電源;汽機保安MCC工作電源分別由汽機PCA、PCB段供電，鍋爐保安MCC工作電源分別由鍋爐PCA、PCB段供電，脫硫保安MCC工作電源由本機組脫硫PC段供電，事故照明MCC工作電源由照明PC段供電;正常運行時，各保安MCC段的工作電源處于合閘狀態，保安負荷由工作電源供電;當汽機保安MCC、鍋爐保安MCC失電后，柴油發電機自啟動作為第三備用電源;在接到啟動指令6 s內，達到額定轉速和額定空載電壓，合上柴油發電機出口開關，再次檢測確認保安MCC母線失電后，跳開失電保安MCC段母線的工作電源開關，聯鎖合上失電保安MCC段母線的備用電源開關，12 s內即可滿載運行;柴油發電機能滿足三次自啟動功能，連續三次啟動失敗則發出失敗信號，并閉鎖自啟動回路;當全部失電保安MCC段母線工作電源恢復后，將柴油發電機停運，恢復保安MCC段母線正常供電[2]。

1? ? 直流及保安電源系統改造

1.1? ? 110 V直流Ⅰ、Ⅱ段母線電源改造

110 V直流Ⅰ段母線新增一面充電柜供電，電源分別取自#2機鍋爐、汽機保安MCC段，互為備用。充電柜設有自動切換裝置，正常運行時兩路電源開關在合閘狀態，一路電源供電，另一路電源備用;原#1充電柜電源改為由35 kV站電源降壓至380 V后單路電源供電，目前暫保留原電源供電，待35 kV電源改造完成后整改。110 V #2、#3充電柜作為110 V直流Ⅱ段母線供電電源，其中一面充電柜電源分別取自#2機鍋爐、汽機保安MCC段，互為備用。充電柜設有自動切換裝置，正常運行時兩路電源開關在合閘狀態，一路電源供電，另一路電源備用;另一面充電柜電源改為由35 kV站電源降壓至380 V后單路電源供電，目前暫保留原電源供電，待35 kV電源改造完成后整改。

改造后110 V直流Ⅰ、Ⅱ段母線電源分別由兩面充電柜電源可靠供電。直流雙電源切換裝置說明：切換時間<0.5 ms;直流電壓切換門限值75%～80%;紋波系數<0.5;最大切換電流10/30/50/75 A;輸入電壓110 V（±20%）;最大耐受電流4 425 A（50 Hz，半周波10 s）;最大開斷電流1 000 A/25次（阻性）。

1.2? ? 220 V直流Ⅱ段母線電源改造

220 V直流Ⅱ段母線新增一面充電柜供電，電源分別取自#2機鍋爐、汽機保安MCC段，互為備用。充電柜設有自動切換裝置，正常運行時兩路電源開關在合閘狀態，一路電源供電，另一路電源備用;原#2充電柜電源改為由35 kV站電源降壓至380 V后單路電源供電。

1.3? ? #2機組保安系統控制電源改造

由于汽機保安MCC段控制電源取自鍋爐380 V直流110 V分屏二控制柜內，在該控制柜內加裝“直流雙電源切換裝置”，電源保留原設計，即分別取自110 V直流Ⅰ、110 V直流Ⅱ段。正常運行時，兩路電源開關在合閘狀態，一路電源供電，另一路電源備用，保證重要負荷的控制電源可靠。事故保安MCC段控制電源改為由鍋爐380 V直流110 V分屏二控制柜電源供電，拆除原汽機380 V直流110 V分屏電源電纜。柴油發電機出口開關控制電源，電源改為由鍋爐380 V直流110 V分屏二控制柜電源供電，拆除原汽機380 V直流110 V分屏電源電纜。

1.4? ? UPS電源改造

UPS主路電源改為由汽機保安MCC段供電，旁路直流電源及檢修旁路電源保持原設計。

1.5? ? 柴油發電機控制回路

1.5.1? ? 存在問題

目前同華電廠共計2臺1 250 kW康明斯柴油發電機組，分別用于2臺機組保安電源，在直流110 V控制電源消失后，柴油發電機出口開關跳閘，不能保持。

原因：無論快切裝置還是DCS啟動柴油機后，K5動作并保持，開接點閉合后，柴油發電機啟動。控制電源一旦失電，K5返回，柴油機停機。柴油發電機二次回路改造前二次圖如圖1所示。

1.5.2? ? 整改方案

無論快切裝置還是DCS啟動柴油機后，K5雙位置繼電器V1線圈得電，K51-1接點自保持，K51-2啟動柴油發電機，待柴油發電機建立電壓，K6動作，K2動作，出口開關合閘，并用開關輔助觸Q1再次可靠保持柴油發電機運行。只有DCS指令停止柴油機，使雙位置繼電器V2線圈得電，K52觸點跳開出口開關，K51-2返回，開關輔助觸Q1返回，停止柴油機運行。柴油發電機二次回路改造后二次圖如圖2所示。

1.6? ? 直流油泵控制柜

1.6.1? ? 存在問題

我廠2臺機組共計6臺直流油泵，采用傳統的直流接觸器控制方式，動力電源DC220 V，控制電源DC110 V，原設計沒有保持回路，致使直流110 kV控制電源消失后，直流接觸器返回，不能保持。

1.6.2? ? 整改方案

將原有直流潤滑油泵、空側直流密封油泵、氫側直流密封油泵6臺控制箱，更換為智能型與傳統型相結合的直流油泵控制，控制電源由交流220 V電源供電，原110 V直流電源電纜接線拆除。

2? ? 110 V直流改造后試驗結果分析

為了驗證110 V直流Ⅰ、Ⅱ段及充電機的運行可靠性，10月25日前夜班，利用#2機組電網調停時間，聯系電氣檢修配合進行相關試驗操作。試驗前狀態如表1所示。

試驗操作步驟：

（1）斷開110 V直流Ⅰ段蓄電池組出口開關QF13（各參數無變化），合上聯絡開關QF14。

試驗現象：110 V直流Ⅰ、Ⅱ段的4臺充電機分擔負荷電流正常，如表2所示。

（2）繼續斷開110 V直流Ⅰ段#1充電機直流輸出開關QF11。

試驗現象：110 V直流Ⅰ段的#2充電機、110 V直流Ⅱ段的兩臺充電機分擔負荷電流正常，如表3所示。

（3）合上110 V直流Ⅰ段#1充電機直流輸出開關QF11。

試驗現象：各參數維持第二步試驗結果無變化，110 V直流Ⅰ段的#1充電機無輸出電流，該充電機的5個充電模塊顯示電壓115 V，如表4所示。

（4）手動將110 V直流Ⅰ段的#1充電機浮充電方式改為均充方式后，110 V直流Ⅰ段的#1充電機輸出電流正常。斷開110 V直流Ⅰ段#1充電機交流輸入開關1ZKK（各參數變化與步驟2一致），并斷開聯絡開關QF14。

試驗現象：110 V直流Ⅰ段的#2充電機分擔直流Ⅰ段負荷電流、110 V直流Ⅱ段的兩臺充電機分擔直流Ⅱ段負荷電流正常，如表5所示。

（5）合上110 V直流Ⅰ段#1充電機交流輸入開關1ZKK。

試驗現象：各參數維持第4步試驗結果無變化，110 V直流Ⅰ段的#1充電機無輸出電流，該充電機的5個充電模塊顯示電壓115 V，如表6所示。

手動將110 V直流Ⅰ段的#1充電機浮充電方式改為均充方式后，110 V直流Ⅰ段的#1充電機輸出電流正常。

（6）合上110 V直流Ⅰ段蓄電池組出口開關QF13，110 V直流Ⅰ、Ⅱ段的4臺充電機各參數維持試驗前參數。

（7）再次斷開110 V直流Ⅰ段#1充電機直流輸出開關QF11。

試驗現象：110 V直流Ⅰ段的#2充電機分擔直流Ⅰ段負荷電流正常、110 V直流Ⅱ段的兩臺充電機負荷電流無變化，如表7所示。

（8）合上110 V直流Ⅰ段#1充電機直流輸出開關QF11。

試驗現象：110 V直流Ⅰ段#1充電機接帶負荷電流正常（注：只有蓄電池未退出運行時，任一充電機停、送電操作后均能正常接帶負荷電流，否則需將充電機充電方式設為均充，提高充電機輸出電壓，方可接帶負荷電流;接帶正常后設回浮充電方式）。

按上述操作步驟做110 V直流Ⅱ段試驗，試驗現象相同。

3? ? 結語

直流110 V改造前系統抗干擾能力很低，通過改造可以大大增強直流系統以及保安電源系統的抗干擾能力，能夠保證在發生全廠失電的極端情況下系統仍能安全穩定運行。

[參考文獻]

[1] 晉控電力同華發電660 MW機組集控運行輔機規程[Z].

[2] 晉控電力同華發電660 MW機組集控運行規程[Z].

收稿日期：2022-02-15

作者簡介：岳晉（1985—），男，山西壽陽人，助理工程師，技師，研究方向：660 MW火電機組集控運行。