摘要：国家能源局2014年161号文颁布的《防止电力生产事故的二十五项重点要求》第22项“防止发电厂、变电站全停及重要客户停电事故”条中对于发电厂直流系统提出了严格和具体的要求，通过对标检查，该厂直流系统的现状已完全不能满足反措规定，因此对于机组直流系统的改造迫在眉睫。设备改造主要依据二十五项反措、《DLT 5044-2004-电力工程直流系统设计技术规程》及相关安装规范，下面针对改造过程中对反措条文的应用及分析做一下总结，供各位同仁参考。
关键词：发电厂；事故；直流系统；改造
引言
国家能源局于2014年4月15日颁布实施的《防止电力生产事故的二十五项重点要求》中提出了如下要求：
1.发电厂动力、UPS及应急电源用直流系统，按主控单元，应采用3台充电、浮充电装置，两组蓄电池的供电方式。每组蓄电池和充电机应分别接于一段直流母线上，第三台充电装置（备用充电装置）可在两段母线之间切换，任一工作充电装置退出运行时，手动投入第三台充电装置；
2.发电机组直流系统对负荷供电，应按所供电设备所在段设置分电屏，不应采用直流小母线供电方式；
3.新投入或改造后的直流电源系统绝缘监测装置，不应采用交流注入法测量直流电源系统绝缘状态。在用的采用交流注入法原理的直流电源系统绝缘监测装置，应逐步更换为直流原理的直流电源系统绝缘监测装置；
4.直流电源系统绝缘监测装置，应具备监测蓄电池组和单体蓄电池绝缘状态的功能；
5.直流电源系统绝缘监测装置应具备交流窜直流故障的测记和报警功能。
由此可见，直流系统是电厂内重要的电源系统，几乎所有重要的继电保护装置和二次回路都是直流系统，部分重要负荷（如直流油泵）也接于直流系统中。本文中电厂直流系统已运行十余年，最初的设计理念已与最新的反措条文产生了冲突，以上5条规定均无法满足。因此在机组大修过程中，对1号机直流系统进行了全面改造，使其安全性、可靠性、稳定性和应用功能得到了极大的提升。
一、改造前直流系统概述
1.1直流系统概况
该厂主厂房原直流系统为许继公司生产的PZ61系列直流系统，每套直流系统分为两段，每段由两台直流充电屏、一台直流联络屏、一台直流监控装置、一台绝缘监测装置、一段充电母线、一段负荷母线及一组蓄电池组成。每台直流充电屏装设5个高频整流模块，每个整流模块额定输出电流30A。每组蓄电池数量为104块（2块备用），单体额定电压2V，容量1500Ah。
1.2直流系统运行缺点
（1）只有两套直流充电器，不满足反措要求，把手切换操作也较为繁琐；在一套直流充电器停用的情况下为保证负载用电，需用另一套直流充电器带两段负载，发生直流接地时有可能造成事故扩大化；
（2）绝缘检测装置采用低压低频交流注入式检测法，存在交流串入直流风险，不满足反措要求，而且容易受到外界干扰，造成选线不准，同时还会增加直流系统的电压纹波系数，影响直流电源质量；
（3）未配置蓄电池巡检模块，不能检测蓄电池单体电压和绝缘状态，不满足反措要求；
（4）绝缘监测装置不具备交流窜直流故障的记录和报警功能，不满足反措要求。
（5）原有两套充电机每套包含10块充电模块，根据设计规范，对于1500Ah蓄电池组，10块整流模块的选取冗余偏多，造成厂用电浪费。
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二、改造后直流系统概述
2.1直流系统概况
本次技改后，直流系统改为如下配置：根据《DLT 5044-2004-电力工程直流系统设计技术规程》，对直流系统负荷进行了全面统计及设备重新选型，确定两段负荷母线维持原状不变，每段直流系统的充电模块数量由10块缩减到7块（经长期运行实践证明，7块整流模块足以应对任何工况下的负荷），并集中于一面充电屏上；在原来两套直流充电器的基础上，增加第三套直流充电器和第三台直流联络屏，第三套直流充电器可在第三台直流联络屏上的切换把手3QS1操作下投入任意一条直流母线。与原来的直流系统相比，可以避免一套直流充电器带两段直流负荷的情况，降低了直流接地时的风险。
2.2技改后的直流系统主要装置及工作原理
（1）充电模块采用ZZG23型高频开关电源模块。该模块采用全桥移相软开关技术，极大地减少了功率开关管的电压、电流应力和损耗以及开关状态下产生的EMI噪声。进而提高了整机的可靠性、使用寿命和效率。
（2）绝缘监测系统选用WZJ-31型绝缘监测装置，它可以实时在线监测直流母线及支路的绝缘状况，在出现直流接地时可以迅速查找并确定接地的母线或支路，并发出告警信号；还能够检测出工频交流信号混入到直流系统中的信息以及检测寄生支路及两段母线的互联故障，及时发现系统存在的隐患。值得一提的是，装置能检测到单体蓄电池的对地绝缘状态，在蓄电池组接地时，装置可以准确检测出接地点的具体位置（精确到节）；
2.3直流监控装置采用WZCK-20型微机直流监控装置，有如下重要功能
（1）显示功能：监控装置对下级智能设备上报的各种信息进行处理后实时显示，这些信息包括采集数据、设置参数等。
（2）设置功能：将监控装置或下级设备运行过程中需要的参数，通过LCD触摸屏输入到系统中去。
（3）控制功能：控制功能是监控装置根据所采集数据，对下级设备执行相应的动作。这些动作包括有：微调整流模块的输出电压、调节整流模块的限流点、控制整流模块的开关机等。
（4）告警功能：在监控装置中，下级设备产生的告警信息，经过串口发送至监控装置中，此时，监控装置会自动弹出告警屏并显示当前告警信息并会有告警图标提示有告警产生。同时系统运行中，监控装置也能根据所采集数据自行判断，并产生相应的告警信息。
（5）历史记录功能：包括历史告警记录、历史事件记录、历史绝缘记录和电池测试记录，同时还具有历史数据的清除和下载等维护功能。
（6）通讯功能：通讯功能是监控装置最主要的功能之一，系统所有的实时数据和部分告警信息都通过该功能来获取，并且数据的上传也是通过通讯来实现的。
（7）电池管理功能：电池管理是监控装置的核心功能，采用二级监控模式，对电池组的端电压、充放电电流、电池环境温度及其它参数作实时在线监测。
2.4增加蓄电池电压巡检模块
增加FXJ-21型蓄电池电压巡检模块，每个模块可以监视19节蓄电池的电压、温度等参数，模块上电后，依据设定的电池检测只数，轮流切换相应光继电器，将单只电池的电压引入模块，CPU计算出电池电压，并与设定的过压值及欠压值比较，连续3次发生越限时将产生过压或欠压的报警信息。微机直流监控装置WZCK-20可以随时通过RS485串口对巡检模块进行参数设定及电池电压和报警数据的读取。
三、结束语
改造后，该厂1号机直流系统更换为了最新型的设备：增加了1套整流器和联络屏，提高了直流系统的可靠性；绝缘监测装置不再采用交流注入方式来监测系统绝缘状态，并且能够监测单体蓄电池的电压和绝缘状态，同时具备了交流窜直流故障的测记功能；增加了蓄电池巡检模块，能够监测蓄电池的单体运行状态；运行充电机的单体模块数由原来10个降为7个，降低了厂用电，同时也降低了设备缺陷的发生率。整套直流系统的运行安全稳定性得到了极大的提升，也从各个方面满足了反事故措施的要求。
参考文献：
[1]防止电力生产事故的二十五项重点要求及编制释义，国家能源局，北京，中国电力出版社，2014.5
[2]WZJ-31微机直流绝缘监测装置使用说明书，V1.06，许继电源有限公司，2015.9
[3]FXJ-21电池电压巡检模块使用说明书，V1.00，许继电源有限公司，2011.11
[4]WZCK-20系列微机直流监控装置使用说明书，V1.00，许继电源有限公司，2011.11
论文作者:张鲁彬
论文发表刊物:《电力设备》2018年第27期
论文发表时间:2019/3/12
标签：系统论文; 装置论文; 蓄电池论文; 模块论文; 母线论文; 功能论文; 电压论文; 《电力设备》2018年第27期论文;