焦作演马电力有限责任公司 王传军 张保全

发电厂直流系统故障及改进

焦作演马电力有限责任公司 王传军 张保全

直流电源是发电厂运行的重要组成部分，供给控制、信号、保护、自动装置、直流油泵、交流不停电电源及事故照明等的直流用电。它在电厂中是一个独立的电源，不受交流电的影响，在全厂失电的情况下，仍能保证控制、信号、保护、自动装置等的电源供给以及事故处理工作，是机组黑启动方式下励磁零起升压的起励电源。因此它的可靠性直接影响到发电厂的安全运行。

焦作演马电力有限责任公司配有1台25MW机组，1套220V完全独立的直流系统装置，于2002年投产使用。该直流电源的主要负荷不仅是电厂内最重要的控制、保护设备，而且还为相邻的35kV演马升压站的控制、保护设备提供直流电源。

二、直流系统存在的问题及分析

1.直流系统的运行方式影响控制设备的安全运行。演马电力公司这套直流系统由1组600Ah的蓄电池组和充电模块等组成的单母分段系统单组供电，系统没有冗余电源（图1）。

由于系统采用的是单母分段的运行方式，所有的负荷根据负荷大小的不同分布在两段母线上，实际上这些直流负荷都没有备用电源。在这种运行方式下，一旦是电源出现故障或者是直流母线出现故障，所有的直流负荷都不能正常工作，这将导致机组停运甚至更大的事故的发生。

2.直流接地故障查找困难。如果在其中的任一个盘柜内发生直流接地故障，首先就要求运行人员逐个地拉开各直流分配电屏的每一路负荷开关。在确定某一路负荷开关上有接地故障后，再由检修人员根据该负荷开关后的每一路跳线逐个解线进行故障查找。但是，如果同时发生多点接地，拉负荷开关也难于确定位置，查起故障来就更困难，而且风险很大，极有可能造成误跳开关或机组，给机组的安全运行带来了极大的安全隐患。

3.蓄电池放电试验不方便。原有系统的充电装置设计制造时考虑不周，不具备逆变功能，使得在进行蓄电池核对性放电试验时需要外接负载，试验工作极为不便。由于放电电流大、时间长，放电的持续电流为60A，时间为10h，一般的负载承受不了大电流长时间的发热而烧毁。在改造时，由厂家专门提供了一套放电装置才基本解决了这一问题，但放电试验时仍要多次倒换开关和接线。

4.元件趋于老化。设备在正常投入使用5年以上往往会出现元器件老化问题而影响整个装置的正常运行。2008以来，直流系统各装置中经常出现元件如接触器、继电器因老化而发生故障，影响了直流充电装置的正常投入使用。

二、直流系统设备改造

由于系统存在以上问题，对其进行改造是非常必要和迫切的。该公司利用机组大修期间在原有一组蓄电池供电基础上另外新增设安装同类型蓄电池103只，增加一面蓄电池联络屏，内有母线联络开关，SPC100A监控器1块，开关电源采用高频模块，采用全接插件，支持热插拔，在设备正常运行情况下，不需要停电，也不影响设备运行。同时增加电池巡检箱1只，内设有电池巡检单元1块，安装于蓄电池架上，用于监视蓄电池组的电压、电流及单只电池的电压。改造后的运行方式采用分段式运行，母线切换设置联络开关，用两组独立充放电源系统对两组蓄电池组进行充电。同时装设蓄电池监测系统，主要对蓄电池组电源及模块输出的技术指标、电压电流及供电回路的运行情况、参数进行分析判断、监控管理，为系统供电提供安全、稳定、可靠的直流电源。

经过改造后的直流系统操作方便、直观，故障查找准确，切换速度快，直流母线检修时也能将负荷集中转移而退出母线，两段母线既互为备用，又相互独立运行。特别是在两段直流输出侧各加装了防环流逆止回流保护装置，有效地保护了直流间可能发生的电压波动，并联运行时产生的环流损坏系统元件、蓄电池等设备，从根本上确保了直流系统的安全稳定运行（图2）。

采用的此种运行方式，两组模块各控制一组蓄电池，两段母线可以单独运行，也可以并联运行，设备容量增加一倍，提高了事故放电能力，增加系统的冗余能力，并且两段母线的充电与运行相互独立并互相备用，使系统的检修与备用能够相互切换运行，大大提高了设备的机动能力。蓄电池采用的是免维护蓄电池，智能型微机全自动监控器，监控器内带有自我诊断功能，若设备有故障，在监控器内均可显示出故障类型、部位以及发生故障时间等信息，并可存储，方便查询。如果主监控器有故障，高频开关电源模块内部自带CPU，可以脱离监控器自行工作，这样的运行方式，增大了系统运行的稳定性。

通过对直流系统的技术改造，直流系统的稳定性得到了很大的提高，正负母线绝缘正常，确保了发电机组、升压站及控制保护设备的安全可靠运行。