周志偉 馬晃明 陳文杰

平頂山姚孟發(fā)電有限責(zé)任公司 河南 平頂山 467031

正文：

0 引言

平頂山姚孟發(fā)電有限責(zé)任公司#6機(jī)組MFT、ETS跳閘繼電器柜直流供電系統(tǒng)采用兩路直流電源經(jīng)二極管直接并聯(lián)設(shè)計(jì)方案，存在兩路直流電源合環(huán)、不獨(dú)立、非隔離雙電源結(jié)構(gòu)等問題。不滿足電力行標(biāo)、電氣反措及國電投集團(tuán)公司技術(shù)監(jiān)督細(xì)則等相關(guān)條文內(nèi)容要求，存在安全隱患。

1 改造前直流供電系統(tǒng)應(yīng)用現(xiàn)狀

1.1 設(shè)備概述

平頂山姚孟發(fā)電有限責(zé)任公司#6機(jī)組MFT、ETS跳閘繼電器柜各安裝一個(gè)雙路110VDC耦合器，上方兩對接線端子為兩路110V DC電源輸入端，下方兩側(cè)兩對接線端子為電源監(jiān)視輸出接點(diǎn)，下方中間兩對接線端子為110V DC電源輸出端。

1.2 系統(tǒng)原理

進(jìn)線直流電源Ⅰ的“+”串接一個(gè)二極管，進(jìn)線直流電源Ⅱ的“+”串接一個(gè)二極管。利用二極管“正向?qū)?，反向隔斷”的特性，?shí)現(xiàn)兩路直流電源的無擾切換，防止任一直流電源回路故障時(shí)引起控制設(shè)備誤動作，滿足實(shí)際生產(chǎn)過程對直流電源可靠性的要求。

采用二極管作為雙路直流電源無擾切換元件，具有切換快速、原理簡單、元件相對可靠性高、成本較低、維護(hù)工作量少等諸多優(yōu)點(diǎn)。

1.3 存在問題

二極管元件的特性及采用并聯(lián)串接二極管合環(huán)輸出實(shí)現(xiàn)雙路直流電源無擾切換的系統(tǒng)原理決定可能會出現(xiàn)以下幾方面的問題。

兩段直流進(jìn)線異極接地，負(fù)荷端產(chǎn)生過電壓。當(dāng)其中一段直流進(jìn)線正極接地，另一段直流進(jìn)線負(fù)極接地時(shí)，二極管切換回路輸出端負(fù)荷側(cè)產(chǎn)生最高兩倍的過電壓，對負(fù)荷側(cè)的元件及控制裝置造成損壞，嚴(yán)重時(shí)造成重要保護(hù)拒動或誤動，風(fēng)險(xiǎn)擴(kuò)大。

兩段直流進(jìn)線異極短路，負(fù)荷端產(chǎn)生過電壓。當(dāng)其中一段直流進(jìn)線正極與另一段直流進(jìn)線負(fù)極短路時(shí)，二極管切換回路輸出端負(fù)荷側(cè)產(chǎn)生最高兩倍的過電壓，同樣對負(fù)荷側(cè)的元件及控制裝置造成損壞，嚴(yán)重時(shí)造成重要保護(hù)拒動或誤動，風(fēng)險(xiǎn)擴(kuò)大。

同段直流進(jìn)線兩個(gè)二極管損壞，易損壞蓄電池。當(dāng)其中一段直流進(jìn)線正、負(fù)極二極管均擊穿，而該段直流進(jìn)線電壓又比另一段直流進(jìn)線電壓低時(shí)，另一段向該段充電，由于電池內(nèi)阻抗很小，將會產(chǎn)生大的電流，易損壞蓄電池。

一點(diǎn)接地時(shí)，接地故障點(diǎn)查找困難。負(fù)荷端出現(xiàn)正極接地時(shí)，由于正負(fù)極之間有漏電流，與正常不接地時(shí)產(chǎn)生的漏電流相差不大，因此，很難準(zhǔn)確判斷出實(shí)際接地點(diǎn)故障。

2 直流雙電源轉(zhuǎn)換裝置改造

2.1 改造方案

采用直流雙電源轉(zhuǎn)換裝置替代原二極管耦合裝置，兩段直流進(jìn)線經(jīng)DC/AC隔離變換器轉(zhuǎn)換后并聯(lián)輸出。這樣，既解決了雙回路直流電源供電的可靠性，又滿足了雙路直流電源之間的隔離要求，避免直流系統(tǒng)接地故障時(shí)的相互影響。

增加一面2260*800*800mm直流雙電源轉(zhuǎn)換裝置機(jī)柜。采用1+1冗余模式，機(jī)柜內(nèi)配置四臺直流雙電源轉(zhuǎn)換裝置，其中兩臺直流雙電源轉(zhuǎn)換裝置互為冗余輸出至#6機(jī)組MFT跳閘繼電器柜，另外兩臺直流雙電源轉(zhuǎn)換裝置互為冗余輸出至ETS跳閘繼電器柜。

2.2 系統(tǒng)原理

直流雙電源轉(zhuǎn)換裝置采用進(jìn)口大功率直流真空接觸器作為轉(zhuǎn)換開關(guān)，同時(shí)輔助大功率DC/AC轉(zhuǎn)換電路，保證在轉(zhuǎn)換開關(guān)開斷瞬間輸出電壓值穩(wěn)定。

裝置基本原理框圖，輸入直流電源回路Ⅰ（以下簡稱主電）以及輸入直流電源回路Ⅱ（以下簡稱備電）分別經(jīng)二極管，接觸器并聯(lián)到輸出端。兩個(gè)獨(dú)立的輔助電源輸入端分別取自Ⅰ路和Ⅱ路，同時(shí)為裝置內(nèi)部的邏輯回路供電，以保證任何一路輸入失電時(shí)，裝置內(nèi)部邏輯不受影響。

裝置正常工作時(shí)，其中主電源經(jīng)防反二極管直接輸出，備用電源處于斷開狀態(tài)（DC/DC處于熱備用狀態(tài)保持輸出）。當(dāng)處于工作狀態(tài)的主電源由于故障造成電壓跌落或失電時(shí)，裝置內(nèi)電壓檢側(cè)回路檢側(cè)到輸入端電壓變化，當(dāng)電壓值跌落到額定電壓的75～80%時(shí)，裝置判斷該路電源出現(xiàn)故障，發(fā)出切換命令，將輸出電壓切換到備用電源上，整個(gè)切換過程約為15～30ms，在切換過程中，裝置的DC/DC回路將輸出端電壓維持在額定電壓的90～95%左右。當(dāng)主電源直流系統(tǒng)故障排除，恢復(fù)供電時(shí)，裝置面板對應(yīng)電源指示燈亮，裝置自動切換回主電源供電。

2.3 安裝調(diào)試

安裝前絕緣電阻測量。絕緣檢查前，直流雙電源轉(zhuǎn)換裝置端子與現(xiàn)場二次回路無任何電氣連接。短接電源輸入回路，電源輸出回路，告警接點(diǎn)回路，用500V搖表分別測量各組回路對地及相互間的絕緣電阻≥100MΩ。

直流雙電源轉(zhuǎn)換裝置機(jī)柜固定牢固、接地線可靠連接。

2.4 改造效果

直流雙電源轉(zhuǎn)換裝置替代原二極管耦合裝置，雙回路直流電源切換過程中裝置的DC/DC回路將輸出端電壓維持在額定電壓的90～95%左右，切換過程約為15～30ms，完全滿足MFT、ETS跳閘繼電器工作電壓需求，實(shí)現(xiàn)了雙回路直流電源無擾切換，保證了直流電源供電的可靠性；兩路直流電源形成獨(dú)立、隔離的雙電源結(jié)構(gòu)，直流電源一點(diǎn)接地時(shí)，便于準(zhǔn)確判斷出實(shí)際接地點(diǎn)故障；滿足了電力行標(biāo)、電氣反措及國電投集團(tuán)公司技術(shù)監(jiān)督細(xì)則等相關(guān)條文內(nèi)容要求。

3 結(jié)論

通過改造，解決了“平頂山姚孟發(fā)電有限責(zé)任公司#6機(jī)組MFT、ETS跳閘繼電器柜直流供電系統(tǒng)采用兩路直流電源經(jīng)二極管直接并聯(lián)設(shè)計(jì)方案，存在兩路直流電源合環(huán)、不獨(dú)立、非隔離雙電源結(jié)構(gòu)等問題”。滿足了電力行標(biāo)、電氣反措及國電投集團(tuán)公司技術(shù)監(jiān)督細(xì)則等相關(guān)條文內(nèi)容要求，消除了長期存在的安全隱患，改造工作取得成功。