張瑞勇

（黑龍江省電力有限公司牡丹江水力發(fā)電總廠，黑龍江 牡丹江 157006）

在水電廠設(shè)備中，直流系統(tǒng)在正常情況下為控制信號(hào)、繼電保護(hù)、自動(dòng)裝置、斷路器跳合閘操作回路等提供可靠的直流電源，若交流電源消失事故情況下為事故照明、UPS電源等提供直流電源。直流系統(tǒng)可靠與否對(duì)發(fā)電廠和變電所的安全運(yùn)行起著至關(guān)重要的作用，是安全運(yùn)行的保證。

1 直流系統(tǒng)改造前概況

蓮花發(fā)電廠于1996年投產(chǎn)發(fā)電，共有蓄電池組4套，單體蓄電池232塊，蓄電池采用的是深圳華達(dá)電源有限公司生產(chǎn)的3GFM2-830型閥控式密封蓄電池，直流充電設(shè)備采用可控硅整流充電裝置，已運(yùn)行十余年，在兩次核對(duì)容量充放電過(guò)程中發(fā)現(xiàn)220V及24V蓄電池容量嚴(yán)重不足，并且蓄電池本體多數(shù)電池發(fā)生電池鼓脹、正負(fù)極接線柱開裂現(xiàn)象，已不能滿足現(xiàn)場(chǎng)安全、穩(wěn)定、高效的使用要求，更不利于蓮花發(fā)電廠設(shè)備的運(yùn)行安全。因此，蓮花發(fā)電廠對(duì)220V及24V蓄電池組進(jìn)行了更換改造。按照說(shuō)明書，蓄電池在正常使用壽命是15年，而蓮花發(fā)電廠蓄電池組實(shí)際使用13年，蓄電池已不能繼續(xù)使用，說(shuō)明蓮花發(fā)電廠在蓄電池以及直流系統(tǒng)的管理上存在著不足。

2 改造前存在的問(wèn)題

2.1 直流充電設(shè)備老舊，蓮花發(fā)電廠直流充電設(shè)備采用的是可控硅整流充電原理，波紋系數(shù)相對(duì)較高、抗干擾性能差、體積大、效率低、監(jiān)控系統(tǒng)不完善。

2.2 調(diào)壓裝置復(fù)雜、故障幾率多，需要手動(dòng)調(diào)節(jié)。

2.3 每套24V蓄電池組各有12塊單體電池組成，每塊單體電池電壓為2.25V，蓄電池組端電壓為27V，但是由于蓄電池組與充電裝置之間存在著較大的電纜壓降，充電裝置的電壓給定值已經(jīng)達(dá)到上限（上限值即為27V），在實(shí)際運(yùn)行中蓄電池組端電壓最高只能達(dá)到26.5V左右，無(wú)法滿足浮充電壓的要求。

2.4 按照黑龍江省電力有限公司2007年下發(fā)的“反措”通知：應(yīng)將采用可控硅整流原理的充電屏更換為高頻開關(guān)電源。

2.5 蓄電池室環(huán)境不滿足工作要求，溫度問(wèn)題嚴(yán)重影響蓄電池的使用壽命，不利于蓮花發(fā)電廠廠主輔設(shè)備的安全運(yùn)行。

2.6 蓮花發(fā)電廠220V、24V直流充電屏的交流電源輸入均為單路，在廠用電檢修或停電時(shí)充電屏將失去交流輸入電源，使部分蓄電池組處于放電狀態(tài)，公用電3D停電時(shí)，220V直流Ⅰ段將失去交流電源。為解決這個(gè)問(wèn)題 ，蓮花發(fā)電廠曾經(jīng)進(jìn)行過(guò)電源改造，從直流室4D7進(jìn)線引入電纜至公用充電屏，公用電3D停電時(shí)，可以由公用電4D7給公用充電屏供電，保持220V直流Ⅰ段及蓄電池組的正常運(yùn)行。但是存在以下問(wèn)題：220V直流Ⅱ段充電屏和公用充電屏交流電源均取自公用電4D7，電源單一，不能滿足安全運(yùn)行的需要。

3 直流系統(tǒng)改造

3.1 設(shè)備選型

按照黑龍江省電力有限公司2007年下發(fā)的“反措”通知要求，將采用可控硅整流原理的充電屏更換為高頻開關(guān)電源系統(tǒng)，裝置由交流電源部分、整流部分、直流饋電部分、監(jiān)控部分組成。其中交流電源部分主要由交流電源單元組成；整流部分由充電模塊和隔離二極管組成；直流饋電部分由降壓硅鏈、絕緣監(jiān)測(cè)、合閘分路和控制分路組成；監(jiān)控部分由監(jiān)控模塊和電源監(jiān)控組成。高頻開關(guān)電源具有安全、可靠、自動(dòng)化程度高、具有更小的體積和重量、綜合效率高以及噪音低等優(yōu)點(diǎn)。裝置的監(jiān)控系統(tǒng)增加了電力電池檢測(cè)儀，可實(shí)時(shí)顯示蓄電池組的電壓、電流、容量，單體電池電壓、最高單體、最低單體等，簡(jiǎn)單明了，減輕了運(yùn)行人員蓄電池單體電池電壓的測(cè)量工作量.電壓調(diào)節(jié)器的作用是自動(dòng)或受到控制硅堆的投入或退出，用于將合閘母線上的較高電壓降壓后輸出到控制母線上。電壓調(diào)節(jié)器為手動(dòng)模式或自動(dòng)模式。自動(dòng)模式時(shí)，由控制電路控制輸出電壓；解決了以前調(diào)壓裝置只能手動(dòng)運(yùn)行和24V蓄電池組浮充電壓給定值限制等問(wèn)題。

3.2 增加交流電源

從廠用電系統(tǒng)3號(hào)廠用電和4號(hào)廠用電鋪設(shè)電纜至直流室，使每套充電屏均為雙路電源。整流裝置的交流電源有兩路輸入，正常時(shí)通過(guò)交流切換控制電路選擇其中的一路輸入，并通過(guò)交流電源單元給各個(gè)充電模塊供電。充電模塊將三相交流電轉(zhuǎn)換為220V的直流，經(jīng)隔離二極管隔離后并聯(lián)輸出，一方面給蓄電池組充電，另一方面通過(guò)饋電屏的合閘分路和控制分路給負(fù)載提供正常的直流電源。兩路交流電源的選擇可以實(shí)現(xiàn)自動(dòng)切換，也可以進(jìn)行手動(dòng)切換，由設(shè)置在屏面的電源選擇切換開關(guān)實(shí)現(xiàn)。自動(dòng)切換功能相對(duì)獨(dú)立，無(wú)需監(jiān)控單元參與。

3.3 改善蓄電池室環(huán)境

蓄電池室環(huán)境應(yīng)保證清潔、干燥、通風(fēng)良好、無(wú)陽(yáng)光，長(zhǎng)年的溫度保持在15～35℃，最好是25℃。溫度與浮充電壓、均充電壓、容量，壽命密切相關(guān)。而蓮花發(fā)電廠蓄電池室夏天時(shí)陽(yáng)光充足，屋里悶熱，溫度可達(dá)35℃以上，冬季用電暖器保溫，電暖器年久失修發(fā)熱量不夠，溫度在10℃左右。為解決環(huán)境溫度對(duì)蓄電池組的影響，蓮花發(fā)電廠采取了如下措施：更換了蓄電池室效率不高的老舊電暖器，增強(qiáng)了冬季供暖；在蓄電池室安裝了空調(diào)，增強(qiáng)了夏季通風(fēng)；給窗戶安裝窗簾，避免陽(yáng)光引起高溫；并將將蓄電池室內(nèi)溫度、電暖器、空調(diào)運(yùn)行情況列入到《直流系統(tǒng)運(yùn)行規(guī)程》的巡視檢查項(xiàng)目中，要求運(yùn)行人員加強(qiáng)巡視檢查，保持蓄電池溫度在20～25℃之間。

結(jié)語(yǔ)

綜上所述，直流系統(tǒng)屬于發(fā)電廠的重要設(shè)備，為信號(hào)設(shè)備、保護(hù)、自動(dòng)裝置、事故照明、應(yīng)急電源及斷路器分、合閘操作提供直流電源的電源設(shè)備，若出現(xiàn)故障會(huì)直接影響發(fā)電設(shè)備的安全運(yùn)行。蓮花發(fā)電廠直流系統(tǒng)經(jīng)過(guò)改造，提高了直流系統(tǒng)的穩(wěn)定性、安全性，并減輕了運(yùn)行人員的工作量，取得了很好的效果。

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[3]王錫凡.現(xiàn)代電力系統(tǒng)分析[M].北京：科學(xué)出版社.2007.