工业技术 水电厂直流系统改造研究 张瑞勇 （黑龙江省电力有限公司牡丹江水力发电总厂，黑龙江牡丹江１５７００６） 摘要：在水电厂设备中，直流系统在正常情况下为控制信号、继电保护、自动装置、断路器跳合闸操作回路等提供可 靠的直流电源，直流系统可靠与否对发电厂和变电所的安全运行起着至关重要的作用，是安全运行的保证，本文主要阐 述直流系统改造前存在的问题、改造过程等相关问题的研究。 关键词：水电厂；直流系统；问题；改造；研究 中图分类号：ＴＶ７３ 在水电厂设备中，直流系统在正常 情况下为控制信号、继电保护、自动装置、 断路器跳合闸操作回路等提供可靠的直流 电源，若交流电源消失事故情况下为事故 照明、ＵＰＳ电源等提供直流电源。直流系 统可靠与否对发电厂和变电所的安全运行 起着至关重要的作用，是安全运行的保证。 １直流系统改造前概况 莲花发电厂于１有蓄电池组４套，单体蓄电池２３２块，蓄 Ｉ喾 ９９６年投产发电，共 电池采用的是深圳华达电源有限公司生产 的３ＧＦＭ２—８３０型阀控式密封蓄电池，直 流充电设备采用可控硅整流充电装置，已 运行十余年，在两次核对容量充放电过程 中发现２２０Ｖ及２４Ｖ蓄电池容量严重不足， 并且蓄电池本体多数电池发生电池鼓胀、 正负极接线柱开裂现象，已不能满足现场 安全、稳定、高效的使用要求，更不利于 莲花发电厂设备的运行安全。因此，莲花 发电厂对２２０Ｖ及２４Ｖ蓄电池组进行了更 换改造。按照说明书，蓄电池在正常使用 寿命是１５年，而莲花发电厂蓄电池组实 际使用１３年，蓄电池已不能继续使用， 说明莲花发电厂在蓄电池以及直流系统的 管理上存在着不足。 ２改造前存在的问题 ２．１直流充电设备老旧，莲花发电厂 直流充电设备采用的是可控硅整流充电原 理，波纹系数相对较高、抗干扰性能差、 体积大、效率低、监控系统不完善。 ２．２调压装置复杂、故障几率多，需 要手动调节。 ２Ｉ３每套２４Ｖ蓄电池组各有１２块单 体电池组成，每块单体电池电压为２．２５Ｖ， 蓄电池组端电压为２７Ｙ，但是由于蓄电池 组与充电装置之间存在着较大的电缆压 降，充电装置的电压给定值已经达到上限 （上限值即为２７Ｖ），在实际运行中蓄电 池组端电压最高只能达到２６．５Ｖ左右，无 法满足浮充电压的要求。 ２．４按照黑龙江省电力有限公司２００７ 年下发的“反措”通知：应将采用可控硅 整流原理的充电屏更换为高频开关电源。 ２．５蓄电池室环境不满足工作要求， 温度问题严重影响蓄电池的使用寿命，不 利于莲花发电厂厂主辅设备的安全运行。 文献标识码：Ａ ２．６莲花发电厂２２０Ｖ、２４Ｖ直流充 各个充电模块供电。充电模块将三相交流 电屏的交流电源输入均为单路，在厂用电 电转换为２２０Ｖ的直流，经隔离二极管隔 检修或停电时充电屏将失去交流输入电 离后并联输出，一方面给蓄电池组充电， 源，使部分蓄电池组处于放电状态，公用 另一方面通过馈电屏的合闸分路和控制分 电３Ｄ停电时，２２０Ｖ直流Ｉ段将失去交 路给负载提供正常的直流电源。两路交流 流电源。为解决这个问题，莲花发电厂 电源的选择可以实现自动切换，也可以进 曾经进行过电源改造，从直流室４Ｄ７进 行手动切换，由设置在屏面的电源选择切 线引入电缆至公用充电屏，公用电３Ｄ停 换开关实现。自动切换功能相对独立，无 电时，可以由公用电４Ｄ７给公用充电屏 需监控单元参与。 供电，保持２２０Ｖ直流Ｉ段及蓄电池组的 ３－３改善蓄电池室环境 正常运行。但是存在以下问题：２２０Ｖ直 蓄电池室环境应保证清洁、干燥、 流Ⅱ段充电屏和公用充电屏交流电源均取 通风良好、无阳光，长年的温度保持在 自公用电４Ｄ７，电源单一，不能满足安全 １５ ３５℃，最好是２５℃。温度与浮充电 运行的需要。 压、均充电压、容量，寿命密切相关。而 ３直流系统改造 莲花发电厂蓄电池室夏天时阳光充足，屋 ３．１设备选型 里闷热，温度可达３５℃以上，冬季用电 按照黑龙江省电力有限公司２００７年 暖器保温，电暖器年久失修发热量不够， 下发的“反措”通知要求，将采用可控硅 温度在１０％左右。为解决环境温度对蓄 整流原理的充电屏更换为高频开关电源系 电池组的影响，莲花发电厂采取了如下措 统，装置由交流电源部分、整流部分、直 施：更换了蓄电池室效率不高的老旧电暖 流馈电部分、监控部分组成。其中交流电 器，增强了冬季供暖；在蓄电池室安装了 源部分主要由交流电源单元组成；整流部 空调，增强了夏季通风；给窗户安装窗帘， 分由充电模块和隔离二极管组成；直流馈 避免阳光引起高温；并将将蓄电池室内温 电部分由降压硅链、绝缘监测、合闸分路 度、电暖器、空调运行情况列入到《直流 和控制分路组成；监控部分由监控模块和 系统运行规程》的巡视检查项目中，要求 电源监控组成。高频开关电源具有安全、 运行人员加强巡视检查，保持蓄电池温度 可靠、自动化程度高、具有更小的体积和 在２Ｏ一２５℃之间。 重量、综合效率高以及噪音低等优点。装 结语 ‘ 置的监控系统增加了电力电池检测仪，可 综上所述，直流系统属于发电厂的 实时显示蓄电池组的电压、电流、容量， 重要设备，为信号设备、保护、自动装置、 单体电池电压、最高单体、最低单体等， 事故照明、应急电源及断路器分、合闸操 简单明了，减轻了运行人员蓄电池单体电 作提供直流电源的电源设备，若出现故障 池电压的测量工作量．电压调节器的作用 会直接影响发电设备的安全运行。莲花发 是自动或受到控制硅堆的投入或退出，用 电厂直流系统经过改造，提高了直流系统 于将合闸母线上的较高电压降压后输出到 的稳定性、安全性，并减轻了运行人员的 控制母线上。电压调节器为手动模式或自 工作量，取得了很好的效果。 动模式。自动模式时，由控制电路控制输 参考文献 出电压；解决了以前调压装置只能手动运 『１１郑州供电公司．电力系统直流装置实 行和２４Ｖ蓄电池组浮充电压给定值限制 用技术问答［Ｍ］．北京：中国电力出版 等问题。 社．２０１１． ３．２增加交流电源 ［２】秦鸣峰．蓄电池的使用与维护［Ｍ】．北 从厂用电系统３号厂用电和４号厂 京：化学工业出版社．２０１１． 用电铺设电缆至直流室，使每套充电屏均 ［３王锡凡．现代电力系统分析【３］Ｍ］．北京： 为双路电源。整流装置的交流电源有两路 科学出版社．２００７． 输入，正常时通过交流切换控制电路选择 其中的一路输入，并通过交流电源单元给 中国新技术新产品 一１５５一