电力系统自动化 发电厂直流系统的运行方式与维护 廖良勇 （连州１发电厂，广东连州５１３４００） 摘要：介绍发电厂直流系统的运行方式与维护。 关键词：发电厂；蓄电池；直流电源系统；故障危害；系统维护 Ｏｐｅｒａｔｉｏｎ Ｍｏｄｅ ａｎｄ Ｍａｉｎｔｅｎａｎｃｅ ｏｆ Ｐｏｗｅｒ Ｐｌａｎｔ ＤＣ Ｓｙｓｔｅｍ ＬＩＡＯＬｉａｎｇ—ｙｏｎｇ （ＬｉａｎｚｈｏｕＰｏｗｅｒＰｌａｎｔ，Ｌｉａｎｚｈｏｕ５２３４００，ａ１ｉｒ Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｔｈｅ ｏｐｅｒａｔｉｏｎ ｍｏｄｅ ａｎｄ ｍａｉｎｔｅｎａｎｃｅ ｏｆｐｏｗｅｒ ｐｌａｎｔ ＤＣ ｓｙｓｔｅｍ ａｒｅ ｉｎｔｒｏｄｕｃｅｄ． Ｋｅｙｗｏｒｄｓ：ｐｏｗｅｒ ｐｌａｎｔ；ｂａｔｔｅｒｙ；ｄｃ ｐｏｗｅｒ ｓｙｓｔｅｍ １直流电源系统 直流系统一般包括蓄电池组、硅整流器、绝缘监 测装置、闪光装置、电压监察装置、直流母线、直流负荷 等设备。 事故时，浮充硅整流器失电停止工作情况下，蓄电池将 承担全部直流负荷。 １．３ ＷＺＪ一２型直流系统绝缘监测装置 可以监视测量直流母线电压和直流系统绝缘。且 有超限报警的功能，可方便地检查各支路的绝缘电阻， 在不拉开直流馈线的情况下方便地查找直流接地。 １．１硅整流装置 硅整流装置是将３ ８ ０Ｖ交流转换成直流的主要设 备。它通过可控硅、稳压器等设备的整流稳压等一系列 转换提供可靠、合格的直流电压。硅整流一般容量都不 是很大，正常情况下运行于“浮充”方式，仅用于向直流 母线供经常性负荷，同时以小电流向蓄电池浮充电，补 １．４闪光装置 闪光装置布置在断路器控制回路中，当断路器与 断路器控制开关出现不对应状态时，发出闪光信号，给 运行人员分析和判断事故提供依据。 偿蓄电池的自放电损耗，保证蓄电池经常处于完全充 电状态。１ ＩＯＶ直流硅整流装置采用ＫＶＡ９０系列。 ２电厂直流系统的运行方式 电厂直流系统的运行方式如图１所示。１ １０Ｖ直流母 线为单母线分段，两段母线问设有联络刀闸，设置２套硅 整流装置，１组１ １０Ｖ蓄电池，两段母线设１台ＷＺＪ一２微机直 流绝缘监测仪，每段母线各１套闪光装置。正常运行时， 联络Ｉ、Ⅱ、ＩＴ［均合，双投刀闸Ｉ掷于上，双投刀闸Ⅱ掷 中间位置，１号硅整流浮充方式运行，既带经常性负荷， 又对蓄电池充电，２９硅整流备用。ＷＺＪ一２微机绝缘监测 仪经常投运。 集控１ １０Ｖ直流硅整流装置型号为ＫＶＡ９０—１ ００／１ １ ５， ２２０ Ｖ直流硅整流装置型号为ＫＶＡ９０－２５０／２３０。网控１ １０ Ｖ硅 整流装置型号为ＫＶＡ９０．６０／Ｉ １ ５。ＫＶＡ９０系列硅整流器的 优点是具有微机自动调节功能，它可根据负荷电流大 小及母线电压高或低，自动调节输出电压至正常值。 １．２蓄电池 蓄电池是发电厂普及采用的直流电源。它不受 交流系统的干扰，供电可靠、电压稳定、容量较大且瞬 时过载能力强，但造价高、运行维护麻烦、使用寿命相 对较短。正常情况下蓄电池在浮充电方式下运行，可 以补偿电池内部的放电和防止极板硫化，减小维护工 作量，延长使用寿命，而且提高了直流系统的工作可 靠性。 动力合闸及事故情况下由蓄电池主要承担冲击 负荷，例如断路器的合闸电流等，以及在交流系统发生 作者简介：廖良勇（１９８２一），电气集控值班员。 收稿时期：２０１０－０８ ３０ ３４ Ｗｋ￣ｃＶ．ａｕｔｏ—ａｐｐｌｙ．ＣＯｒｎ 自动化应用 图１直流系统的运行方式 ３直流母线故障的危害性 （１）动力直流母线失压的危害。 动力直流母线的负荷大多为主要辅机开关的动 力合、跳闸机构或高压开关的直流油泵。这些负荷能给 开关跳合提供可靠的动力来源，使开关的跳合在瞬间 完成，减小了电弧对开关的损害。 动力合、跳闸机构的失压会使开关失去储能能力， 无法实现正常的跳合闸操作，也就影响了辅机的正常 运转。而高压开关的直流油泵停止运转会引起油压低， 闭锁跳合闸回路，这样在故障时开关拒跳，保护越级跳 闸，从而扩大了故障面积，严重时还会导致全厂失电。 （２）控制直流母线接地的危害。 直流母线的一点接地是很难查找的，危害也不明 显。但如果同时也伴随另外一点接地，特别是对用于供 给控制、信号、继电保护的直流系统发生多点接地时， 可能会引起直流系统保险熔断，造成继电保护和断路 器误动或拒动，对安全运行有极大的危害性。图２以简 化的ＳＦ６高压断路器的控制回路图为例分析直流接地 的危害性，其中Ａ、Ｂ、Ｃ、Ｄ为可能接地点。 ＨＱ … 粤一Ⅲ 图２ ＳＦ６高压断路器控制器回路 若Ａ、Ｃ ２点同时接地，会造成断路器误跳闸；若Ｃ、 Ｄ ２点同时接地，使线圈被短接，即系统故障，保护动作， 都不能使断路器跳闸，结果造成越级跳闸以致扩大事 故；若Ａ、Ｂ ２点接地，会引起保险熔断。 若Ａ、Ｄ接地，当保护动作时，不仅断路器拒跳，而且 保险熔断，同时还有可能烧坏继电器的触点。如果接地 点发生在继电保护回路，则会引起保护拒动或者误动。 （３）直流母线电压波动的危害。 直流母线电压过高时对长期带电的继电器、指示 灯等容易造成过热或损坏；电压过低时，可能造成断路 器、保护的动作不可靠。 ４直流系统故障的处理技术 （１）直流母线电压消失。 电力系统自动化 事故特征为硅整流跳闸输出电流电压到零，蓄电 池不放电，所有控制开关红绿灯均灭。处理时首先要拉 开失压直流母线所有开关、刀闸，检查母线及蓄电池有 无明显故障点，硅整流一次电源是否完好。若母线正常， 可倒换运行方式，恢复母线供电。若母线故障，分段隔 离处理，必要时停机处理。投运时依次对负荷试送，注意 监视母线电压。 （２）直流系统接地。 由于直流系统覆盖面比较广，线路比较长，查找接 地点比较复杂。绝缘监察装置的应用使这一工作得到 大大的简化。检查接地时首先启动绝缘监察装置测量 各支路绝缘电阻值，根据绝缘监察装置的测量值，判断 接地支路，然后采用瞬停的方法验证正确性。确认后交 检修处理。 若绝缘监察装置故障，问题就要复杂得多，首先要根 据以往的经验以及天气原因、回路是否有工作等判断最 可能的接地支路，再采用逐一瞬停的方法处理。逐一瞬停 的方法并不能检查出多点接地的情况，并且对绝缘监察 装置接地、硅整流器接地及蓄电池接地也查不出来。 因此若支路没有接地点应试停绝缘监察装置，将 工作硅整流器转换至备用硅整流器运行，或者倒换运 行方式将蓄电池短时退出，以判断接地情况。若以上情 况均已排除则判断为直流母线接地，无法排除则申请 停机处理。 值得注意的是，当直流发生接地时，禁止在二次回 路上工作，处理时不得造成直流短路和另一点接地；拉 合直流电源前应采取必要的措施防止直流失电可能 引起保护、自动装置误动；拉合支路电源直流保险要向 中调汇报，拉开后不论该支路是否接地应立即合上，时 间一般不超过１０ｓ。 （３）直流母线电压过高（或过低）。 首先应查明原因。若为硅整流自动误切至均充状 态，充电电流大引起的，可立即手动复归至浮充状态；若 为硅整流故障，应切换至备用运行。交流电源异常也会 引起硅整流二次电压异常，应检查硅整流一次电源、保 险是否正常，若为保险损坏，更换后重新投运。若为系统 故障引起的充电设备失去电源而跳闸，引起蓄电池放 电过甚，电压严重降低，应立即恢复硅整流运行。 ５发电厂中直流供电系统的维护 ５．１蓄电池装置维护 （１）通常使用专业蓄电池状态测试仪完成日常维 护和检测工作。它可以通过测试电池的内阻和电压，估 计出电池容量，初步确定蓄电池是否符合继续使用的 自动化应用 ２０１０；１２期 ３５ 电力系统自动化 要求。这就做到了容量测试和对日常蓄电池状态的有 反事故措施 中，对充电装置的稳压精度、稳流精度、纹 波系数、充电机效率、蓄电池容量等技术指标及试验方 法都有明确的规定及技术要求。其中ｌ３．２．１．２条要求：应 定期对充电、浮充电装置进行全面检查，校验其稳压、 稳流精度和纹波系数，不符合要求的，应及时对其进行 调整，以满足要求。 效掌握，通过检测不合格设备，及时保证直流供电电池 的正常工作状态。 （２）对不合格蓄电池的处理。检测出来的不合格电 池不能直接丢弃或者报废掉，首先要做的工作是再次 检测，看是否有修复的可能或者是用做其它用途。一条 重要的原则是，新旧不能混用，不同品牌和不同批次型 号的电池不能混用。对蓄电池普通性能指标的修复可 以采用专业的蓄电池活化仪来完成，它能在一定程度 （２）充电装置纹波系数过高的维护。变电站的直流 系统正常供电时大都运行于“浮充”方式下，纹波系数 是输出中的交流电压与直流电压的比值，交流成分属 上解决不能有效修复蓄电池的问题。 （３）蓄电池经过日常的维护和活化后，根据操作使 用规程还要进行每年的核对放电，目的是准确地确定 蓄电池的容量和状态。使用成套一体的专业测试设备 （如专门的放电监测仪）来完成这一工作。使用成套专 业设备的好处是，性能指标标准相同或兼容，能够做到 不同设备检测结果的数据共享。 （４）绝缘测试问题。按照具体的操作维护规程，需 要定期将对直流母线及其他设备进行绝缘测试，目的 是分析现有设备的绝缘状态，一旦发现故障可以及时 的予以维修。使用专业的绝缘接地分析仪查找定位故 障地点，配合其他专业仪表对蓄电池进行检测维护。 于高频范畴，高频幅值过高会影响设备的寿命，甚至造 成逻辑错误。因此要求直流装置输出电压纹波系数一 般不大于１％。 （３）稳压精度和稳流精度过高的维护。发电厂直流 系统的充电装置，如果出现稳压和稳流精度过高，则会 造成直流输出稳定性差和功率不足等情况，影响微机 保护装置的正常工作，同时还会造成蓄电池组的欠充 电或过充电，降低蓄电池组的使用寿命等。尤其是在事 故发生时，有出口继电器、信号继电器、重动继电器等 相继动作，所以要求直流电源输出要有足够的容量和 稳定性。 参考文献 ５．２充电装置维护 （１）充电装置维护标准：在 国家电网十八项重大 ［１］马斌，武利俊．电厂直流系统试验分析及改进方案【ＪＪ．内 蒙古电力技术，２００６，（５） （上接第３３页） （８）系统在电源开关投入后或失电恢复后能自启 动，对偶然因素引起的混乱设置恢复机构。 从实时数据库、历史数据库及统计数据库中取出。 （４）模拟培训功能，实现对调度管理人员的操作培 训。 （９）系统时钟可通过控制站ＧＰＳ卫星钟与全球定位 系统对时。 ４结语 对公路隧道的电力监控采用了ＳＣＡＤＡ系统的解 决方案，论述了整个系统的体系结构和系统配置，以及 ３．６其它辅助功能 （１）系统为全组态监控系统，具有良好的在线修改 和扩充能力。系统对各种用户画面和数据库可进行在 线修改、编辑和定义。所有修改采用人机对话、菜单或 采用ＳＣＡＤＡ系统监控的功能和优点。该系统自投运以 来，运行情况良好，对类似的公路、铁路、地铁等的供配 电监控，具有一定的示范性和推广性。 参考文献 表格输入方式，包括数据库生成，画面生成，控制监视、 测量点参数的修改和删除，调度任务的生成和修改等。 （２）系统运行事务管理功能：调度系统事务管理功 能软件包。该软件包括设备管理、统计报表生成制作及 文档管理等。 汉理工大学．２００９ ［１ Ｊ－６成前．城市公路隧道智能监控方法和系统研究（ＤＪ．武 【２］徐晓核，张永兴，欧敏，等．基于ＧＩＳ的公路隧道监控管理 信息开发及应用【Ｊ】．地下空间与工程学报，２００７，（０１） ３．７选配功能 （１）遥测量的图形显示功能。 ［３】马世平．基于工业以太网的高速公路隧道电力监控系 统【Ｊ】．低压电器，２００６，（０８） （２）实现与其他系统的数据转发，由局域网系统通 过通信网络以及路由器向总公司ＭＩＳ系统传送数据。 （３）统计报表制作：统计报表可随时生成，信息可 【４］吉大鹏．基于实时分布式数据库的轨道交通电力监控 系统研充［Ｊ】＿可编程控制器与工厂自动化，２０１０，（０３） ３６ ＷＷＷ．ａｕｔｏ—ａｐｐｌｙ．ｃｏｍ ｉ自动化应用