〔 摘   要 〕 针对国电红雁池发电厂直流系统长时间存在的问题，分析直流系统改造的必要性和改造后

所取得的效果。介绍了改造后的直流系统电源的配置、性能特点及其各部分的作用和在改造过程中的改进情况。

   〔 关键词 〕 直流系统；电源；改造

    国电红雁池发电厂始建于 70年代，共有 9台机组，由于设计原因，其中 8台发电机及电厂升压站和全厂辅助设备共同使用 1套直流系统，其设备均采取传统的相控 (可控硅 )电源，馈电输出 32路合闸， 27路控制，直流回路负荷点多，回路复杂。经过近 30年的运行，发现系统已不能满足安全生产的要求。

 

1   存在的问题

 

    (1) 微机保护和自动装置的应用，对直流电源提出了越来越高的要求，原有的直流设备存在效率低、纹波系数大、稳压与稳流精度不高等问题，已远远不能满足电气仪器仪表、继电保护和自动化设备对直流电源质量的要求。

    (2) 直流馈电屏老化严重，转换开关切换失灵。 2组直流馈电屏只能按固定运行方式分段运行，而不能按原设计要求灵活转换操作。另外，由于多次设备治理改造，随意取用直流电源，使一个切换开关带多路负荷且 2组直流馈电屏负载分配不均，从而造成馈电屏转换开关过负荷发热严重，系统无法合环运行。

    (3) 直流系统馈电输出部分原设计全部采用熔断器，但熔断器在运行中暴露出熔断特性不稳定、误差大的缺点。当末级电源出线发生短路，因熔丝熔断时间长、误差大，会导致停电范围扩大，给电厂整个系统的安全带来一定的威胁。

    (4) 直流系统的蓄电池管理自动化程度不高，

不能根据蓄电池容量变化进行有效的检测并实时转换充电状态；充电装置输出到蓄电池组的电压不稳定，造成蓄电池端电压尤其是浮充电压偏低，蓄电池长期处于欠充状态，严重影响了蓄电池的使用寿命。

    (5) 直流系统绝缘监测装置功能不完善，当直流线路出现绝缘降低时不能自动报警，没有自动接地选线装置。发生直流接地时运行人员只能盲目地逐路取送直流电源寻找接地点，停电面积大、时间长，影响主设备的安全运行。

 

2   改造方案

 

    针对直流系统存在的问题，该厂于 2004年对原直流系统进行了彻底改造。由于该厂是新疆电网主力电厂，如果在改造过程中出现各支路的直流电源中断或短路、接地，都将导致发电设备误动和拒动，甚至会造成新疆主电网的瓦解。为了保证直流系统改造时不让所有运行设备停电及直流系统中断，在施工前制定了详细的技术措施。

    (1) 充分做好改造过程中的事故预想，合理安排好机组运行方式。

    (2) 考虑到大多数电缆长度不够及绝缘老化等问题，为了在改造中节省施工时间，将存在问题的电缆进行提前更换。

    (3) 采用加装临时电源的方法。在设备订货时要求生产厂家提供 2组技术条件一致的直流电源屏，其中一组作为施工临时电源，在施工前将直流电源屏调试正常后接入蓄电池。对单电源供电的设备就近引一路电源，实现双电源供电。对双电源供电的设备认真检查解环点联络是否可靠。在确认所有设备的两路电源都可以正常切换后，将所有负荷接到临时电源上。拆除旧的直流系统，安装调试新直流系统，确认系统一切正常后，再将所有负荷按平均分配的原则，从临时电源屏接到新的工作电源屏上。

 

3   直流系统设备配置

 

    根据电力系统 25项反措和火电厂安全性评价要求，在设备选型时采用目前较为先进的微机化管理且操作灵活的高频开关充电模块和快速直流空气开 关。

3.1   高频开关充电模块

    输出电压纹波系数小于 0.5%，稳压误差不大于 0.5%，稳流误差不大于 0.5%，均流误差 <3%。以上技术性能指标减少了纹波对自动装置和继电保护装置的干扰，同时避免了蓄电池脉动充放电的发生，有效延长蓄电池寿命。

3.2   微机监控系统

    智能化的微机监控系统是整个直流系统的控

制、管理核心。以前的直流系统监控装置仅仅能够监测系统的电压、电流和充电状况，不能对系统中各功能单元和蓄电池进行有效的自动监测和控制。本次改造中，直流系统的微机监控装置采用以微处理器为核心的模块化设计、集散式监控系统，对交流配电、直流馈电、整流模块和蓄电池组实施全方位的监控和控制，其主要功能特点有：

    (1) 监测双路交流供电电压和交流接触器状

态，当一路电源掉电、电网电压过高或过低、电源三相不平衡时 ,自动将系统供电切换到另一路运行，并发出声光报警信号。

    (2) 检测整流模块的输出电流和故障状态，实

现整流模块自动均分负载，自动实现整流模块的开关和蓄电池均浮充转换。

    (3) 监测各直流馈电输出的电压、电流，各馈

电输出开关状态、熔断器状态、绝缘状态和降压单元状态，当发生异常情况时发出声光报警。

    (4) 根据设定的充电参数，实时调整整流模块

的充电方式、充电电流，自动地完成蓄电池的精确管理及控制。

    (5) 具有电池温度补偿功能，根据环境温度的

变化自动调整充电电压，保障电池处于最佳工作状态，延长电池使用寿命。

    (6) 具有 RS232串行通讯接口功能，可与电力自动化系统对接，实现电源系统“遥信、遥测、遥控、遥调”的 4遥功能。在调度中心的控制与操作下，可全面实现直流电源柜的无人值守。

3.3   自动调压装置

    控制母线采用传统的硅链降压， 5 V 为一级降

压，根据该厂的实际情况共设 7级调节范围，当合闸母线的电压波动时，调压装置自动调整控制母线电压，调整速度快，过冲小于 5%。

3.4   微机型蓄电池在线监测仪

    在线监测蓄电池的内部电阻、电势和剩余容

量，可将单体电池或单组电池的浮充电压、充放电曲线以及电池内阻上报，在运行状态出现异常时及时报警调整，延长蓄电池组寿命，确保直流系统的运行安全。

3.5   馈出回路

    采用专用直流空气断路器快速切除故障，根据负荷情况配置不同容量的直流断路器，以保证回路的选择性；同时带有报警接点，送至监控系统便于运行人员监视维护。因此，除蓄电池和充电装置输出用熔断器外，馈线输出选用 GM型直流空气断路器。直流空气断路器为插入式结构，检修时有明显断开距离。

3.6   绝缘监测装置

    绝缘监测仪选用 2种工作状态：常规巡检和支路巡检。在常规监测状态下绝缘仪实时监测正、负母线对地绝缘，并与设定值比较，当检测到电阻小于设定值时，发绝缘故障报警，并自动进入支路巡检状态，找出发生绝缘下降的支路。另外，由于绝缘监测仪只能查找支路绝缘故障，不能反映支路所带设备绝缘的具体情况，为了便于运行人员快速查找回路绝缘故障，又加装了一套手动绝缘监测装置，两套装置配合使用取长补短，使查找故障速度大为提高。正常运行时两组直流检测仪监视各段母线电压并选择各支路总电源的绝缘情况，当支路所带设备出现接地时，运行人员只需将手动接地电压表切换到相应母线取送电源保险就能快速查出故障设备。

    考虑到蓄电池长期在浮充电方式下运行，极板硫酸结晶，堵塞极板微孔，会使电池容量下降。核对性充放电试验可以使电池活化，容量得到恢复，使用寿命延长，本着修旧利废的原则，将 1台旧直流电机进行了改造，使它成为大电流充电电源和放电负载，可以定期对蓄电池进行大电流充、放电试验。

    2004 年直流系统经改造后，直流控制电源电压能自动稳定在要求的范围，保证了继电保护及其它微机自动装置的安全可靠运行。对蓄电池的浮充、均充装置微机化管理实时根据实际情况自动调整，减少了人员的维护工作量。快速直流空气开关操作方便，实现了上下级电源相互配合，能把故障控制在最小范围内。自动绝缘监测仪和手动绝缘表相互配合查找直流接地时快速、准确，减少了拉路查找直流接地的时间和停电范围，从而保证了设备的安全运行。微机蓄电池在线监测仪可以检查每个蓄电池的运行情况，并与充电装置自动配合及时自动或人工调整，提高了蓄电池的使用寿命。