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1、直流系统统的问题与与改造金根明 (华东东天荒坪坪抽水蓄蓄能有限限责任公公司)摘 要要：介绍天天荒坪电电站直流流系统的的配置情情况，对对充电屏屏、绝缘缘监测装装置、直直流负荷荷存在的的问题进进行分析析探讨，并并对直流流充电屏屏、绝缘缘监测装装置及回路改改造的情情况及效效果进行行说明。关键词：直流问题题改造1. 概概述天荒坪坪抽水蓄蓄能电站站共有四四套完全全独立的的直流系系统装置置，分别别为2220V系系统、1110VV系统、448V系系统和上上库488V系统统。每套套装置由由充电装装置、配配电屏和和蓄电池池组组成成。充电电装置为为KCVVA-220型相相控式晶晶闸管电电路，采采用三相相全控桥桥整
2、流，具具有自动动稳流、自自动稳压压、手动动、自动动均衡充充电以及及限流和和过流保保护等功功能。全全部设备备由许继继电源公公司生产产，配用用德国产产阳光牌牌A6000型阀阀控式铅铅酸蓄电电池，于于19998年33月投产产使用，。2200V直流流系统是是发电/电动机机组在起起动过程程中发电电机高压压油顶起起装置高高压注油油泵的备备用电源源和机组组黑启动动方式下下励磁零零起升压压的起励励电源，同同时也是是全厂事事故照明明的电源源。系统统由三面面充电屏屏（两面面主用、一一面备用用）、四四面主配配电屏（分分两段直直流母线线）和二二组蓄电电池组成成，每组组蓄电池池1088只，容容量6000Ahh。每面面充
3、电屏屏各带一一段直流流母线和和一组蓄蓄电池浮浮充运行行。每段段母线配配电屏上上还各装装有直流流回路绝绝缘检测测装置一一套。备备用充电电屏可以以代替任任意一面面主用充充电屏运运行。直直流1110V系系统和448V系系统的构构成与此此相似，只只是充电电装置和和蓄电池池的容量量有所不不同，电电池容量量分别为为15000Ahh、3550Ahh。1100V直流流系统是是全厂设设备控制制、保护护和操作作的电源源，主要要用于电电站计算算机监控控系统、继继电保护护、励磁磁系统、机机组变频频启动装装置以及及高低压压开关设设备及辅辅助设备备的控制制与操作作。48VV直流系系统是全全厂控制制和保护护的信号号电源，主
4、主要用于于电站模模拟量测测量监视视和中控控楼模拟拟屏。上库448V直直流系统统是进出出水口闸闸门液压压启闭机机控制及及监控系系统上库库现地控控制单元元的的电电源。系系统由二二面充电电屏（一一主一备备）和一一面配电电屏组成成。蓄电电池只设设一组。2. 直直流系统统存在的的问题及及分析2.1 直流负负载的接接入方式式影响控控制设备备的安全全运行直流1110VV系统的的主要负负荷是电电站内最最重要的的控制保保护设备备，这些些设备全全是双直直流电源源供电，二二路直流流电源经经二极管管隔离后后并接在在一起，其其接线方方式如图图一所示示。图 一这种接线线方式在在二组直直流电源源的主回回路对地地绝缘都都正常
5、的的情况下下,是没没有任何何问题的的，此时时直流母母线对地地分布电电容是相相同的，每每组直流流电源正正母对地地电压和和负母对对地电压压是平衡衡的，也也就是相相等的。假假如直流流I段的的电压UU1=1115V，直直流III段的电电压U22=1115.55V,根根据二极极管高通通法则，DD1、D2截止，DD3、D4导通，直直流电源源II段段的电压压U2经二极极管的压压降（约约0.66V）后后, 到到控制设设备负荷荷端的电电压U33=1115.55-0.6=1114.9V。而在二二组直流流母线绝绝缘受到到破坏并并降低时时，正负负母线对对地分布布电容（CC1、C2、C3、C4）发生生变化，使使正负母母
6、线对地地电压发发生偏移移，从而而使U11+U1-，U2+U2-。假假如U1+UU1-，U2+UU2-，同同样根据据二极管管的高通通法则，直直流电源源I段的的正极经经D1流到控控制设备备的负荷荷端，再再经D44返回至至直流电电源III段的负负极。这这样，控控制设备备负荷端端的电压压U3有了很很大的抬抬高，即即U3= U1+ + U2-，严严重威胁胁着控制制设备的的安全运运行，UU3电压过过高时将将烧毁所所接的控控制设备备。这种种情况在在天荒坪坪抽水蓄蓄能电站站机电设设备调试试和试运运行期间间已发生生多次，负负荷端直直流最高高电压曾曾到过1170VV，烧毁毁了部分分控制设设备的电电源装置置和元件件
7、。最恶劣的的情况是是，一组组直流母母线的正正母完全全接地，而而另一组组直流母母线的负负母完全全接地，那那么在控控制设备备的负荷荷端两组组直流电电压完全全曡加，即即U3=U1+U2，其后后果就可可想而知知了。2.2 直流系系统工作作电压过过高影响响二次设设备的安安全运行行直流系统统自投运运后,无无论DCC2200系统、DDC1110V系系统，还还是DCC48VV系统，普普遍存在在实际运运行电压压过高的的情况，尽尽管该运运行电压压还在规规范规定定的范围围之内，但但已经达达到允许许运行电电压范围围的最高高限了。以DCC1100V系统统为例，每每组充电电装置带带一组蓄蓄电池，同同时带一一段直流流母线和
8、和负荷浮浮充运行行。浮充充电压的的整定值值根据蓄蓄电池的的充电特特性和数数量计算算而得，即即Uf = 22.233(单只只电池的的充电电电压值)54（蓄蓄电池数数量） = 1120.42VV。这一一值比规规范规定定的上限限1100%UNN只低了了0.558V。尽尽管直流流母线到到负荷端端有一定定的线路路压降和和二极管管压降，但但压降比比较小，在在负荷端端上实际际测得的的电压仍仍有1119V。二二次设备备长期在在较高的的电压下下运行，各各元器件件的功耗耗和发热热将大大大增加，从从而影响响二次设设备的使使用寿命命和安全全运行。DC2220VV系统和和DC448V系系统的浮浮充电压压整定值值分别为为
9、2400.844V、553.552V，也也都接近近于规定定值的上上限。根据这这一情况况，公司司对直流流系统的的每组蓄蓄电池的的数量及及时作了了调整，DDC2220V系系统、DDC1110V系系统和DDC488V系统统各组蓄蓄电池分分别由原原来的1108只只、544只和224只减减少到1105只只、522只、222只。每每组蓄电电池数量量减少后后，相应应地就可可以降低低各充电电装置的的浮充电电压整定定值，即即分别为为2344.155V、1115.96VV、499.066V。这这样既可可保证对对蓄电池池充足充充满，也也保证了了所有直直流负荷荷的安全全运行。2.3绝绝缘检测测装置不不能正常常工作各直
10、流系系统的主主配电屏屏上都配配置安装装了DSSM-III型直直流回路路漏电流流巡回检检测仪，共共七套。该该装置调调试完毕毕并投运运后，不不仅不能能提供确确实可靠靠的直流流回路接接地信息息，还经经常出现现这样或或那样的的装置故故障问题题，并陆续地地一台台台退出了了运行。这这主要是是产品的的质量问问题以及及制造厂厂未能提提供必要要的售后后服务所所造成的的后果。绝缘检测测装置存存在的问问题：aa)装置置本身故故障多；b)经经常误报报警；cc)接地地检测不不准，起起不到应应有的监监测功能能；d)厂家售售后服务务差。2.4直直流接地地故障查查找困难难由于绝绝缘检测测装置不不能正常常工作，并且监控系统盘柜
11、内控制回路的跳线比较多，一个直流支路的负荷开关，有可能涉及到几十个控制盘柜和成千上万个回路，这样很难判别接地故障发生的所在盘柜及具体地点。如果在其其中的某某一个盘盘柜内发发生直流流接地故故障，首首先要求求运行人人员逐台台机组一一个个地地拉开各各直流分分配电屏屏的每一一路负荷荷开关。在确定某一路负荷开关上有接地故障后，再由检修人员根据该负荷开关后的每一路跳线逐个解线进行故障查找。但是，如果同时发生多点接地，拉负荷开关也难于确定位置，查起故障来就更困难了，而且风险很大，极有可能造成误跳开关或机组。2.4 蓄电池池放电试试验不方方便充电装装置设计计制造时时考虑不不周，不不具备逆逆变功能能，使得得在进
12、行行蓄电池池核对性性放电试试验时需需要外接接负载，试试验工作作极为不不便。由由于放电电电流大大、时间间长，一一般的负负载承受受不了大大电流长长时间的的发热而而烧毁，如如直流1110VV系统的的蓄电池池放电的的持续电电流为1150AA，时间间为100小时。后来公公司专门门采购了了一套放放电装置置才基本本解决了了这一问问题，但但放电试试验时仍仍要多次次倒换开开关和接接线。2.5 元件趋趋老化 这可能能是国产产设备的的通病，设设备在正正常投入入使用五五年以上上往往会会出现元元器件老老化问题题而影响响整个装装置的正正常运行行。20003以以后， 直流各各充电装装置中经经常出现现元件如如接触器器、继电电
13、器因老化而发发生故障障，影响响了直流流充电装装置的正正常投入入使用。3. 直直流系统统设备改改造3.1 直流充充电屏改改造直流充电电屏存在在的问题题：a)装置投投运时间间较早，元元件趋老老化；bb)性能能指标差差，直流流纹波系系数大，输输出电压压不稳定定；c)电磁辐辐射和热热辐射大大、噪音音污染严严重；dd)相控控电源功功能简单单，调节节使用不不方便；e)使使用元件件型号陈陈旧，在在市场上上已难欲欲买到备备品，检检修维护护不方便便。由于直流流充电屏屏存在上上述问题题，对其其进行改改造是非非常必要要和迫切切的。为为慎重期期间，我我公司于于20004年66月先对对1100V和448V直直流系统统的
14、各一一面充电电屏进行行改造更更换，新新充电屏屏采用高高频开关关电源。经一年的稳定运行后，2005年910月完成其它所有充电屏（共九面）的改造更换工作。所有更换换后的充充电屏至至今运行行情况一一直比较较好，且且工作电电压稳定定。3.2 绝缘检检测装置置改造一方面，由由于原配配置的DSMM-III直流回回路漏电电流巡回回检测仪仪存在众众多的问问题，根根本无法法投入正正常使用用，加上上电站控控制设备备的直流流电源普普遍采用用通过二二极管并并联接入入方式的的特殊性性，使得得一般厂厂家生产产的绝缘缘检测装装置在天天荒坪的的直流系系统上不不能正常常工作。而而另一方方面，直直流接地地故障又又频繁发发生，严严
15、重威胁胁电厂运运行设备备的安全全，这对对绝缘检检测装置置的改造造工作来来说既非非常迫切切又非常常困难。很很多厂家家的绝缘缘检测装装置在现现场作过过试验，均均未取得得满意的的检测效效果。20033年4月月，贵州州某公司生生产的ZZJX44型微机机直流系系统接地地巡检装装置用于于天荒坪坪1100V直流流系统主主配电屏屏，经现现场试验验确能正正确判别别出直流流接地故故障支路路。经过过一段时时间的稳稳定运行行，随后后对2220V直直流系统统、488V直流流系统、上上库488V直流流系统的的绝缘检检测装置置进行改改造更换换。同时时，对1110VV直流系系统的各各分配电电屏，包包括中控控楼、地地面GIIS
16、、主主变洞分分配电屏屏和16号机机组直流流配电屏屏等共安安装100套ZJJX4-FZ微微机直流流系统分分支接地地巡检装装置，与与安装于于1100V直流流主配电电屏的ZZJX44型微机机直流系系统接地地巡检装装置配合合使用。系系统原理理图（示示意图二二）如下：图二 ZJJX4型型微机直直流系统统接地巡巡检装置置原理图图该装置采采用新的的绝缘电电阻测量量方法，取取代老式式电阻平平衡桥测测量原理理，解决决了正、负负极绝缘缘均等下下降不发发接地信信号问题题，并且且判断绝绝缘水平平也由过过去的间间接电压压法改为为直接电电阻判断断法，使使其判断断更科学学、直观观。自天天荒坪电电站直流流系统配配置安装装后的使使用情况况来看，基基本上解解决了老老装置存存在的问问题，为为查
