摘要：雙路直流系統(tǒng)可以提高供電的可靠性，不接地系統(tǒng)中雙路直流電源經(jīng)二極管隔離的供電方式可能潛在電源疊加的風(fēng)險，組建電源系統(tǒng)應(yīng)慎重考慮、妥善排解。雙路直流供電也有其支路差流的不確定性，對支路接地監(jiān)測、母線接地監(jiān)測提出了新的要求。文章分析了雙供電系統(tǒng)的特點并提出了解決方案。

關(guān)鍵詞：雙路直流系統(tǒng)；二極管隔離；電源疊加；接地監(jiān)測

中圖分類號：TM621.7+1文獻標識碼：A文章編號：1009-2374（2009）02-0030-02

沙角C電廠3臺660MW機組各單元原設(shè)計僅有一套48V直流電源系統(tǒng)，單元機組48V直流電源之間設(shè)有人工操作的母線聯(lián)絡(luò)刀閘。需要時可短時并列運行，以便退出其中一套的充電裝置、蓄電池組進行維護。48V電源供給熱工控制、電氣信號和其他控制系統(tǒng)，相對于各終端用戶，仍視為單一電源供電。對于那些因失電就會引致機組解列或喪失重要功能的重要設(shè)備，供電可靠性顯然不能滿足要求。

采用二極管隔離的雙路直流供電方式提高了供電可靠性，實現(xiàn)了無間斷的電源切換。在機組大修中，我們對重要的終端用戶進行了雙路供電改造，重新設(shè)計了電源系統(tǒng)。單元機組內(nèi)設(shè)主、輔兩套電源，取消了機組之間的母線聯(lián)絡(luò)，使電源系統(tǒng)更具單元獨立性，減低了運行人員處理單一機組事故時可能影響其它機組運行的顧慮壓力。

一、基礎(chǔ)電路

單元48V直流系統(tǒng)設(shè)主、輔兩套電源。主母線向原來的所有用戶供電包括重要負荷，輔母線向重要負荷提供第二路電源，主、輔電源并無技術(shù)上的區(qū)別。簡化的基礎(chǔ)電路見圖1，不接地的雙回路直流供電采用這種結(jié)線方式的較為常見，停電隔離時將正極、負極的熔斷器均取下，但其運行中潛在的風(fēng)險應(yīng)引起注意。

二、電源疊加風(fēng)險

在單一的不接地直流電源系統(tǒng)中，一極接地通常并不產(chǎn)生事故，兩極接地的短路事故有可能危及母線，導(dǎo)致全停電。但恢復(fù)供電后一般的用電設(shè)備都能重新投入工作，極少發(fā)生損壞用電設(shè)備的情況。

在不接地的雙路供電直流系統(tǒng)中，主、輔電源一旦發(fā)生了異極接地則有可能造成電源疊加。由于異極同時接地情況下，構(gòu)成了其中的一路電源發(fā)生短路，F(xiàn)U1、FU4均有可能熔斷（參見圖2）。當(dāng)僅熔斷FU1時，兩組電源經(jīng)接地點構(gòu)成串聯(lián)，形成由主母線正極經(jīng)FU2、D1、RL、FU4回到輔母線負極的疊加供電回路。這種情況下用電設(shè)備極有可能因承受兩倍電源電壓而損壞，即便電源恢復(fù)了正常供電，用電設(shè)備也難以即時重新投入工作，如果RL為群組負荷，情況將更為嚴重。

圖2

圖2的支路保險如果設(shè)計為雙極自動開關(guān)，仍有可能因觸頭的同期偏差造成瞬間過電壓，僅在用電設(shè)備的濾波、吸收回路較完善時危害程度有所降低。

主、輔電源的正極母線或負極母線之一采用硬連接方式可排除電源疊加風(fēng)險，異極同時接地的極端情況下蓄電池主保險熔斷，其危害程度與單一的不接地直流電源系統(tǒng)相同，相比倍壓疊加的危害性要小得多。短路時熔斷器保護是降低損失的可靠手段。

圖3采用了共用負極母線的方式，雙電源互為備用的特性不會改變。設(shè)計中也可選擇共用正極母線，隔離二極管相應(yīng)布置在負極回路。事實上，傳統(tǒng)采用單向二極管隔離的回路在用電側(cè)已經(jīng)將另一極性相連接（參見圖1），盡管它們的電源母線在形式上是分置的。

三、接地監(jiān)測

（一）母線接地監(jiān)測

共用極性母線相連接后，采用平衡電阻法母線接地監(jiān)測裝置只需裝設(shè)一套，主母線、輔母線均在檢測范圍之內(nèi)，但如果原來就各自裝有一套，則平衡電阻的阻值是它們的并聯(lián)值，如果不作修改，應(yīng)該注意到它們的檢測靈敏度有所下降。

（二）支路接地監(jiān)測

在雙路供電結(jié)線方式下，電源電壓較高的一方自動成為主供電源，電源電壓較低的一方處于備供狀態(tài)。以圖3結(jié)線方式為例，電流由主供電源母線正極經(jīng)二極管再到負荷，之后有可能流經(jīng)兩路不同的饋電回路返回負極共母線，造成該支路正負導(dǎo)體電流量值差異，這種情況下采用差流檢測法的支路接地監(jiān)測系統(tǒng)就有可能發(fā)出“支路接地”誤報警。因此，供給同一負荷的兩路饋電電纜需穿過同一只差流檢測元件（見圖4），以消除原理性誤報警。

圖4

四、實際應(yīng)用

共負極母線結(jié)線方式應(yīng)用實例如圖5，承造商按配置圖生產(chǎn)供貨。二極管隔離點通常布置在用戶端，以獲得更高的可靠性。自2006年3月投運以來，系統(tǒng)運行可靠，投退維護靈活方便，雙路電源互備、隔離良好，母線及支路接地監(jiān)測均有效正常運作。

五、結(jié)語

二極管隔離雙路直流供電系統(tǒng)解決了兩電源之間無間斷切換的問題，但不能忽視由此帶來新的風(fēng)險，盡管它發(fā)生的幾率很低。

雙電源異極接地的情況可能是由絕緣損壞引起，也可能由人為錯誤工作產(chǎn)生，一旦形成電源串聯(lián)疊加，受危害的將是系統(tǒng)上的所有用戶，后果非常嚴重。

采用單極性共用母線結(jié)線方式避免了電源疊加的風(fēng)險。最壞情況下異極同時接地由總保護動作，這種情況與單電源供電的正、負極短路情形相同，而另一路電源仍可正常向用戶供電。

作者簡介：庾文峰(1956-)，男，廣東省粵電集團有限公司沙角C電廠工程師，研究方向：發(fā)電廠電氣技術(shù)。