周　明　李志軍

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發(fā)電廠直流系統(tǒng)蓄電池充電模塊燒壞原因分析及改進(jìn)措施

周明1李志軍2

（1. 廣州市旺隆熱電有限公司，廣州 510340；2. 廣州永興環(huán)保能源有限公司，廣州 510410）

本文對一起發(fā)電廠直流系統(tǒng)蓄電池充電模塊燒壞的現(xiàn)象，分析查找故障原因。通過對充電模塊增容改造和對電源開關(guān)加裝失壓脫扣保護(hù)功能，避免此類事故的再次發(fā)生，提高了設(shè)備運(yùn)行的可靠性。

直流系統(tǒng)；蓄電池；充電模塊

直流系統(tǒng)為發(fā)電廠發(fā)電機(jī)組繼電保護(hù)、自動裝置、斷路器分合閘等提供可靠的直流電源。當(dāng)發(fā)生全廠廠用電中斷事故時，其為事故照明、UPS和汽輪機(jī)潤滑油泵等提供直流電源，以保障汽輪機(jī)安全停定。直流系統(tǒng)可靠運(yùn)行，有著舉足輕重的作用，是整個發(fā)電廠安全運(yùn)行的保證。

發(fā)電廠直流系統(tǒng)一般由蓄電池、充電裝置、直流母線、開關(guān)和刀閘等主要部分組成。本文介紹了旺隆電廠直流系統(tǒng)的構(gòu)成，并對發(fā)生了的一起蓄電池充電模塊燒壞的現(xiàn)象進(jìn)行研究分析。

1 集控直流系統(tǒng)構(gòu)成

旺隆電廠2×100MW機(jī)組單元機(jī)組共配置3套直流系統(tǒng)。其中，機(jī)組集控配置兩套直流系統(tǒng)，集控#1、#2組直流系統(tǒng)分別對#1、2機(jī)組供電。機(jī)組集控直流系統(tǒng)蓄電池采用浮充電運(yùn)行方式，由一組高頻開關(guān)整流裝置與一組蓄電池并列運(yùn)行，為保障直流系統(tǒng)的穩(wěn)定，機(jī)組集控直流系統(tǒng)配置了三組高頻開關(guān)整流裝置。

機(jī)組集控直流母線正常工作電壓220V，單組蓄電池由104個電池組成，容量為1500Ah，配置的高頻開關(guān)充電裝置額定容量為200A，配有10個充電模塊，每個模塊額定輸出電流為20A，采用三相380V交流輸入，直流輸出為220V。

機(jī)組集控直流系統(tǒng)正常運(yùn)行方式：#1高頻開關(guān)對#1蓄電池充電；#2高頻開關(guān)對#2蓄電池充電；#3高頻開關(guān)備用。

機(jī)組集控直流系統(tǒng)接線方式如圖1所示。

2 故障現(xiàn)象

某日13∶25，旺隆電廠旺洲甲、乙線跳閘導(dǎo)致旺隆#2機(jī)組跳閘，#1機(jī)組帶廠用電運(yùn)行，13∶56 #1機(jī)組跳閘，全廠廠用電中斷。14∶07恢復(fù)全廠廠用電供電，#2高頻開關(guān)4個充電模塊有燒壞的痕跡，如圖2所示。

圖1 直流系統(tǒng)接線方式圖

圖2 充電模塊燒壞現(xiàn)場圖

從圖2中可以看出，第3排第4個模塊插座直流出線熔斷，模塊插箱匯流母線引出線部分熔斷；對4個模塊進(jìn)行拆解，3個模塊基本完好，1個模塊直流輸出部分印制板銅皮熔化，但主電路完好，由此可以認(rèn)為故障是由外部電路引起的。

3 原因分析

旺隆電廠自2004年投產(chǎn)以來，直流系統(tǒng)運(yùn)行一直比較穩(wěn)定，經(jīng)過近年來年設(shè)備更新和環(huán)境的改善，充電裝置運(yùn)行應(yīng)該更加可靠。作為應(yīng)急電源，在全廠廠用電中斷的事故情況下，卻發(fā)生了集控#2充電裝置因模塊燒壞導(dǎo)致退出運(yùn)行，嚴(yán)重威脅著主機(jī)組設(shè)備安全。通過對現(xiàn)場勘測和分析，引起充電模塊燒壞的原因如下：

1）當(dāng)全廠廠用電中斷時，高頻開關(guān)整流裝置交流電源失壓，直流油泵起動運(yùn)行，運(yùn)行電流為150A，由#2蓄電池組供電。當(dāng)380V#2廠用母線恢復(fù)對集控#2高頻開關(guān)380V電源時，此時#2高頻開關(guān)同時對#2蓄電池充電，又對直流油泵等直流負(fù)荷供電，輸出電流接近300A左右，超出#2高頻開關(guān)額定容量的50%。由于各模塊限流功能固有的差異，導(dǎo)致部分模塊過負(fù)荷嚴(yán)重，造成燒壞。

2）由于導(dǎo)線接頭或連接件有氧化現(xiàn)象，導(dǎo)致設(shè)備存在接觸不良、接觸電阻變大的現(xiàn)象，在大電流運(yùn)行時容易局部發(fā)熱。本次事故發(fā)生時，全廠交流失電，模塊處于超負(fù)荷運(yùn)行狀態(tài)，出現(xiàn)嚴(yán)重局部過熱現(xiàn)象，引起導(dǎo)線絕緣破壞，從而引發(fā)非接觸性短路。短路發(fā)生后，蓄電池通過匯流母線放電，電流急劇增大，發(fā)熱量也急劇上升，從而導(dǎo)致模塊輸出端子直流部分及匯流母線熔斷。

4 改進(jìn)措施

直流電源作為發(fā)電廠重要的應(yīng)急電源，必須保障其可靠性。經(jīng)過深入地分析，主要從設(shè)備容量、維護(hù)和交流輸入電源回路進(jìn)行改進(jìn)，具體措施如下：

1）增加高頻開關(guān)額定容量至300A，配置15臺充電模塊。按照1500Ah蓄電池0.1C10充電，充電電流至少需150A，直流油泵工作電流約150A。目前高頻開關(guān)額定容量為200A，在這種事故情況下，滿足不了現(xiàn)場負(fù)荷需要，易造成高頻開關(guān)過載發(fā)熱。

2）做好設(shè)備維護(hù)，定期檢查所有輸入輸出端子接觸情況，發(fā)現(xiàn)嚴(yán)重氧化及接觸不良等現(xiàn)象時及時處理，避免因接觸不了導(dǎo)致設(shè)備過熱。

3）增加高頻開關(guān)交流輸入開關(guān)失壓脫扣保護(hù)，當(dāng)母線電壓低于70%額定工作電壓時，交流輸入開關(guān)自動跳閘，如圖3所示。

在直流油泵停下后，再投入高頻開關(guān)對蓄電池進(jìn)行充電，以減輕高頻開關(guān)的負(fù)荷。

圖3 帶失壓脫扣的電源開關(guān)示意圖

5 結(jié)論

發(fā)電廠直流系統(tǒng)的可靠與否對電廠安全運(yùn)行起著至關(guān)重要的作用，特別在事故情況下，直流系統(tǒng)作為保證機(jī)組安全和避免設(shè)備損壞的重要電源，在任何時候都應(yīng)保證其正常工作。

本文描述的事故具有特殊性和典型性，在電廠日常生產(chǎn)中容易受到忽視。本文對其中的原因分析和采用的解決辦法，值得借鑒。

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周 明（1982-），男，工程碩士，電氣工程師，從事電廠生產(chǎn)和運(yùn)行管理工作。