摘要：直流系统在水电厂主要为继电保护及设备控制装置、监控系统、控制回路等提供稳定的直流电源，其电能质量及可靠性直接影响水电厂设备安全稳定运行。运行设备不停电的前提下，对厂内直流系统及其带电部位实施改造难度大、风险高。本文结合紫坪铺水力发电厂直流系统运行现状，对升级改造中安全措施、施工方案、上电调试、注意事项等情况进行介绍。
关键词：紫坪铺电厂；直流系统；升级改造；安全可靠
1 直流系统运行现状及其改造的必要性
1.1运行现状
紫坪铺电厂220V/1000Ah直流电源系统，采用艾默生网络能源有限公司的PowerMaster系列智能高频开关电力操作电源系统。系统由两组蓄电池，两套充电装置及馈线屏组成，典型的两组蓄电池、两套充电装置接线方式（如图1）。系统自2005年投运以来，运行稳定，在全厂安全稳定运行方面发挥了重要作用，但是电子元器件的老化问题也日益凸显，尤其是两套充电装置的充电模块已全部进行过返修及更换，安全隐患突显；另外国内智能高频开关操作电源技术的不断发展，更全面，更安全的技术不断更新，为了紫坪铺电厂的安全生产考虑，对220V/1000Ah直流电源设备进行全面升级改造，并根据电厂实际需求和相关技术规程，与设计人员充分沟通后，确定了改造后的系统图（如图2）。
图1 改造前系统主接线
图2 改造后系统主接线
1.2改造的必要性
220V/1000Ah直流系统随着运行年限的增加，设备电子元器件的老化问题突显，系统安全隐患加剧，尤其是两套充电装置的充电模块从2010年至2015年期间已全部进行了返厂维修及更换，设备的更新换代，原厂家已不生产相应型号的元器件，给系统长久运行及维护埋下了巨大隐患，对我厂安全生产造成较大威胁。220V/1000Ah直流系统监控模块无“交流窜入直流报警”和“蓄电池单体绝缘监测”功能，未能满足《国家能源局新25项反措》规定及《国家电网公司十八项电网重大反事故措施》、《DL/T 5044-2014电力工程直流电源系统设计技术规程》等规程规范的相关要求，因此，直流系统改造升级势在必行。
2 实施改造
2.1施工危险点分析及预防措施
1)防止人身触电：误入带电间隔，工作前应熟悉工作地点带电部位，应检查现场安全围栏、安全警示牌和接地线等安措，做好隔离措施。接、拆低压电源，必须使用装有漏电保护器的电源盘，螺丝刀等工具金属裸露部分除刀口外包绝缘，接拆电源时至少有两人执行，必须在电源开关拉开的情况下进行，临时电源必须使用专用电源，禁止从运行设备上取得电源。
2）防止机械伤害：落物打击，进入工作现场必须戴安全帽。
3）防止误接线：工作前，必须具备与现场状况一致的图纸，接、拆二次线至少有两人执行，并做好记录，防止误接线。
4）屏柜拆、装过程中，拆除的二次线后及时包裹，严防电缆绝缘损坏，所用到的切割工具的电源，应有过载及漏电保护。
5）做好通风措施，室内排气扇保持工作状态，防止切割、焊接时产生的废气危害人身健康及设备安全。
2.2工作流程
具体工作流程如下图：
图3 直流系统改造流程图
2.3施工步骤
1）办理开工许可手续，签订安全协议，对施工人员进行技术交底、安全培训。
2）办理拆除Ⅰ段直流电源系统1#、2#直流充电屏；1#直流馈电屏、2#直流馈电屏设备改造部分的工作票；安全转移此段设备的重要负荷至Ⅱ直流电源系统后，按流程关断负荷开关。
3）拆除原有Ⅰ段直流电源系统1#直流馈电屏、 2#直流馈电屏的负荷线缆及馈电屏，拆除1#、2#直流充电机屏、蓄电池直流母线，以及原蓄电池检测装置；同时需要拆除与Ⅱ段直流电源系统中屏间的直流联络母线，此部分需带电操作，应做好防触电的安全措施，做好标签、标识，并做好绝缘安措工作，专职安全员做好人员的安全监护工作。
4）安装新的Ⅰ段直流电源系统1#直流充电机屏、1#直流联络屏、1#直流馈电屏、 2#直流馈电屏，恢复1#直流馈电屏、 2#直流馈电屏的负荷线缆，同时做好Ⅰ段母线与Ⅱ段直流电源系统联络母线的本端连接，做好绝缘措施，标识清楚。
5）安装Ⅰ段直流电源系统的电池巡检仪设备，连接电池巡检线及到监控装置的通信线，期间应使用绝缘工具，防止误碰导致蓄电池短路。
6）协调运行人员将交流电送至Ⅰ段直流电源系统，设备上电调试，对蓄电池组进行充放电试验，各项试验合格后转移回原1#、2#直流馈电屏负荷，设备试运行。
7）Ⅰ段直流电源系统设备试运行半天后，将Ⅱ直流电源系统负荷转移到Ⅰ段直流电源系统，Ⅰ电源系统设备继续试运行半天。同时Ⅱ段直流电源系统保持空载运行，确保设备正常工作无误后，开展下一段改造工作。
8）II段改造工作施工步骤同I段，在此不做赘述，此时3#充电屏可与II段改造工作同时进行，并做相关试验。
9）卫生清扫、标牌、标识打印。
2.4上电调试前试验注意事项
1）需根据系统结构图分别对交流进线回路、蓄电池组充电母线及其充放电开关、直流电源母线及其支路开关进行绝缘检查（采用电压等级为1000V的兆欧表）。
2）在合上整流回路交流进线开关送电之前，需要对交流电源进行相序及电压幅值测量。
3）在蓄电池组并接在充电母线之前，需对蓄电池正负极引线进行核实，防止并接后烧坏表计。
4）系统上电前，应对主回路断路器、隔离开关分合闸可靠性，与设计图纸编号、位置的一致性进行核对检查。
2.5 装置上电试验
1）母线接地报警功能：利用标准电阻箱，调节至整定值，接入母线，装置正确报警。
2）母线欠压、过压报警功能：通过修改装置的定值，使其动作。
3）限流保护功能：利用直流系统综合测试仪，控制整流模块输出电流，验证其保护功能。
4）绝缘检测仪报警：利用标准电阻箱，调节至整定值，分别接入各馈线支路，绝缘监测仪能正确报警，且显示接地电阻值和对应支路。
5）信号回路：实际模拟装置各类故障，使装置报警，与后台监控一一核实；模拟量信号输出，通过充放电试验时的电压、电流等信号的变化验证其与监控的一致性。
6）交流窜入报警：利用调压器，调至整定值，将其接入直流回路，正确报警。
7）整流模块的稳压精度及纹波系数范围试验：利用直流系统综合测试仪，依据规程要求，依次对每个整流模块进行试验，最后每组整流模块再做纹波系数范围试验。
8）直流母线连续供电试验：投运前，将两路交流电源同时断开，电压波动不大于额定的10%。
9）微机控制自动转换程序试验：蓄电池组充放电试验期间，对其自动转换程序进行验证。
3 投运前注意事项
1）核对装置定值，确保新装置定值与厂内正式下发定值一致；
2）恢复负荷前，应对下级负荷的进线端电源正、负极进行核对，核对无误后，方可投上下级电源开关；
3）转移负荷后，应对所有设备进行查看，确保各设备运行正常。
4 改造后优越性
改造完成后，直流系统由3面整流充电屏（PZ61-Z-200A/220V）、4面直流馈电屏（PZ61-K）、2面联络屏，共9面屏组成。配置3套充电装置（每套装置配置10台ZZG-20A/220V整流模块）、3套WZCK型微机直流监控装置、2套WZJ微机绝缘检测装置、2套蓄电池巡检装置组成。
4.1 检修维护
1）新屏柜柜内布局更合理，视野开阔，元器件安装位置更便于检修、拆卸；
2）整流模块可热插拔、通信独立，体积小、重量轻，单个模块便于检修、拆卸，且不影响系统正常运行；
3）电池与电池巡检仪之间的二次连接线增加了保险，保证在运行过程中误碰等因素造成短路故障；
4）两段母线之间设置了两个联络开关，减少了检修期间的带电部位，更利于安全；
5）人机界面更简洁、更友好，便于查询各项参数及故障报警信息。
4.2 运行操作
1）开关位置更明确，只有分、合闸，无中间位置，大大降低了误操作率；
2）系统设计更简洁，运行人员操作简单，快捷、安全。
5 总结
设备改造后从功能上不仅满足了各项规程及反措的要求，确保了直流系统精准性、可靠性、稳定性，通过纹波系数范围、稳压精度等试验数据比较，更是提高了直流系统电源质量，而大大提高了电厂安全生产能力。
参考文献
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[2]于长顺，郭林.发电厂电气设备[M].中国电力出版社，2008.
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[4]电力行业高压开关设备标准化技术委员会.DL/T724-2000电力系统用蓄电池直流电源装置运行与维护技术规程[S].中华人民共和国国家经济贸易委员会，2000.11.
作者简介
龙杰（1985-），男，汉，湖南耒阳人，工程师，学士，从事水电厂电气设备维护工作。
熊萍（1990-），男，汉，四川攀枝花人，助理工程师，学士，从事水电厂电气设备维护工作。
论文作者:龙杰,熊萍
论文发表刊物:《电力设备》2018年第8期
论文发表时间:2018/8/13
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