溫瑞玻

摘 要：在大容量火力發(fā)電廠中，直流系統(tǒng)和交流不停電系統(tǒng)（UPS）是兩個(gè)不可缺少的電源系統(tǒng)。簡(jiǎn)要介紹了某電廠直流系統(tǒng)和UPS系統(tǒng)電源的基本構(gòu)成、主要特點(diǎn)和運(yùn)行方式，并對(duì)直流系統(tǒng)和UPS系統(tǒng)在大型發(fā)電廠中的應(yīng)用和重要性進(jìn)行了闡述，進(jìn)而探討了直流系統(tǒng)和UPS系統(tǒng)的運(yùn)行和維護(hù)。

關(guān)鍵詞：發(fā)電廠；直流系統(tǒng)；UPS系統(tǒng)；蓄電池

中圖分類號(hào)：TM621 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：2095-6835（2014）19-0033-02

直流系統(tǒng)是發(fā)電廠控制、信號(hào)、保護(hù)、自動(dòng)裝置以及斷路器分、合閘等能量的來源，同時(shí)又是供給自動(dòng)裝置、事故照明、直流油泵和交流不停電電源等裝置的電源，它可以在外部交流電中斷的情況下，保證后備電源——蓄電池繼續(xù)提供直流電源。直流系統(tǒng)運(yùn)行的安全、可靠是各電氣設(shè)備正常運(yùn)行的前提，直流系統(tǒng)故障或隱患可能會(huì)導(dǎo)致電氣設(shè)備的停機(jī)、損壞，甚至發(fā)生解列等惡性事故。而交流不停電系統(tǒng)逐漸成為了大容量火力發(fā)電廠中不可缺少的電源系統(tǒng)。

1 直流系統(tǒng)、UPS系統(tǒng)的構(gòu)成和運(yùn)行方式

本廠直流系統(tǒng)可分為110 V機(jī)組直流控制系統(tǒng)和220 V機(jī)組直流動(dòng)力系統(tǒng)。110 V直流控制系統(tǒng)供控制、保護(hù)、測(cè)量及其他控制負(fù)荷，采用的是輻射網(wǎng)絡(luò)的供電方式；220 V機(jī)組直流動(dòng)力系統(tǒng)供事故照明、直流電動(dòng)機(jī)和交流不停電電源等負(fù)荷。本文以本廠主機(jī)110 V系統(tǒng)為例，對(duì)直流系統(tǒng)進(jìn)行闡述和探討。

1.1 直流系統(tǒng)的構(gòu)成和運(yùn)行方式

直流系統(tǒng)在發(fā)電廠中為控制、信號(hào)、保護(hù)、自動(dòng)裝置及設(shè)備操作等提供了可靠的直流電源。我廠直流系統(tǒng)主要包括蓄電池組、集中監(jiān)控儀、充電模塊、直流饋線單元、絕緣檢測(cè)單元和交流配電裝置等，均為深圳奧特迅公司系列產(chǎn)品。集中監(jiān)控器通過分散控制的方式，對(duì)直流系統(tǒng)充電模塊、絕緣監(jiān)測(cè)模塊、電池組、母線、配電等進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)控。每段直流母線配置一臺(tái)微機(jī)式直流系統(tǒng)絕緣監(jiān)察裝置，能在線檢測(cè)直流系統(tǒng)的對(duì)地絕緣狀況（包括直流母線、蓄電池回路、每個(gè)電源模塊和各個(gè)饋線回路的絕緣狀況）和直流母線的電壓，自動(dòng)檢出故障回路，并發(fā)出報(bào)警。

直流系統(tǒng)正常情況下為單母線運(yùn)行方式，蓄電池組與充電器裝置采用浮充方式并列運(yùn)行。充電器除了供給正常的連續(xù)直流負(fù)荷外，還以小電流向蓄電池浮充電。Ⅰ，Ⅱ段分段運(yùn)行，聯(lián)絡(luò)刀閘在斷開位置。Ⅰ組蓄電池和#1充電器在Ⅰ母線運(yùn)行， #1充電器正常帶Ⅰ段母線上的負(fù)荷對(duì)Ⅰ組蓄電池進(jìn)行浮充；Ⅱ組蓄電池和#2充電器在Ⅱ母線運(yùn)行，#2充電器正常帶Ⅱ段母線上的負(fù)荷對(duì)Ⅱ組蓄電池進(jìn)行浮充。#1、#2充電機(jī)雙投刀閘應(yīng)投在母線側(cè)，負(fù)荷母線電源雙投刀閘應(yīng)投在蓄電池側(cè)；#3充電機(jī)備用，出口刀閘斷開。

在蓄電池組核對(duì)性充放電試驗(yàn)中，合上Ⅰ母、Ⅱ母聯(lián)絡(luò)刀閘，使兩段直流母線并聯(lián)運(yùn)行，并將試驗(yàn)蓄電池組與系統(tǒng)隔離。用額定標(biāo)稱放電電流I10恒流放電，放電時(shí)間為10 h。在放電過程中，每隔0.5 h記錄蓄電池組端的電壓值，每隔1 h測(cè)量并記錄每個(gè)鎘鎳蓄電池的電壓值。如果蓄電池組端的電壓值下降到規(guī)程規(guī)定的最低電壓（對(duì)于閥控蓄電池，其中一只電壓下降至1.8 V時(shí)），應(yīng)停止放電，并做好放電記錄。然后用額定標(biāo)稱電流I10進(jìn)行恒流限壓→恒壓充電→浮充電，由#3號(hào)充電機(jī)對(duì)蓄電池組進(jìn)行充電。

1.2 UPS系統(tǒng)的構(gòu)成和運(yùn)行方式

UPS主機(jī)。每臺(tái)機(jī)組配置2臺(tái)主機(jī)，使用主機(jī)220 V蓄電池組作為儲(chǔ)能裝置。UPS為雙套容量配置，容量為2×60 kV·A，運(yùn)行時(shí)一主一備，是全廠重要低壓負(fù)荷的供電保障。供電設(shè)備主要包括：DCS監(jiān)控系統(tǒng)，鍋爐安全監(jiān)視系統(tǒng)、數(shù)字式電液調(diào)節(jié)器、汽輪機(jī)監(jiān)視儀表，汽輪機(jī)旁路系統(tǒng)、電能計(jì)費(fèi)系統(tǒng)以及其他自動(dòng)和保護(hù)裝置等。

UPS系統(tǒng)由UPS電源本體、旁路隔離柜、旁路穩(wěn)壓柜和配電柜四部分組成。其中，UPS電源本體包括：輸入隔離變壓器、整流器、逆變器、輸出隔離變壓器、手動(dòng)旁路開關(guān)、自動(dòng)靜態(tài)切換開關(guān)、隔離二極管等；旁路隔離柜包括：100 kV·A旁路單相隔離變壓器等；旁路穩(wěn)壓柜包括：100 kV·A旁路穩(wěn)壓調(diào)壓器、補(bǔ)償變壓器等；配電柜包括：饋線開關(guān)、控制儀表等。直流電源來自廠用220 V直流蓄電池組。

系統(tǒng)正常運(yùn)行時(shí)，由工作段提供三相交流電源；工作段或整流器故障時(shí)，系統(tǒng)會(huì)毫不間斷地由蓄電池組經(jīng)逆變器提供額定值的電源。在過載、電壓超限、逆變器發(fā)生故障、整流器意外停止工作或蓄電池放電至終止電壓值時(shí)，靜態(tài)開關(guān)會(huì)將負(fù)荷轉(zhuǎn)為旁路供電。檢修時(shí)，由手動(dòng)旁路開關(guān)對(duì)設(shè)備進(jìn)行隔離，并直接供電，實(shí)現(xiàn)不間斷提供交流電源。

2 直流系統(tǒng)和UPS系統(tǒng)的運(yùn)行、維護(hù)

2.1 直流系統(tǒng)的運(yùn)行、維護(hù)

系統(tǒng)正常運(yùn)行時(shí)，必須保證其有足夠的浮充電流。任何情況下，不得用充電器單獨(dú)向各個(gè)直流工作母線供電。直流母線投入運(yùn)行時(shí)，其相應(yīng)的設(shè)備也必須隨之投入運(yùn)行，不得擅自退出。當(dāng)直流系統(tǒng)工作充電器故障時(shí)，短時(shí)由蓄電池供電。如果工作充電器長(zhǎng)時(shí)間故障，則應(yīng)投入聯(lián)絡(luò)開關(guān)，由另一段母線供電。當(dāng)一組蓄電池需要退出運(yùn)行時(shí)，應(yīng)將負(fù)荷母線電源雙投刀閘投在母線聯(lián)絡(luò)側(cè)，使兩母線并聯(lián)運(yùn)行。當(dāng)#1或#2充電器需要退出運(yùn)行時(shí)，應(yīng)將#3充電器投入該母線，雙投刀閘投在該組蓄電池的側(cè)面，并拉開需要退出的充電器出口刀閘。當(dāng)蓄電池需要均充時(shí)，應(yīng)將該段負(fù)荷母線電源的雙投刀閘投在母線聯(lián)絡(luò)側(cè)，使兩母線并聯(lián)運(yùn)行，并用#1充電器或#3充電器單帶蓄電池進(jìn)行充電。我廠進(jìn)行蓄電池充放電試驗(yàn)時(shí)，一般用#3號(hào)充電機(jī)對(duì)蓄電池組充電，因?yàn)?3充電機(jī)充電模塊容量比#1、#2充電機(jī)大。

閥控蓄電池核對(duì)性放電周期：新安裝或大修后的閥控蓄電池組，應(yīng)進(jìn)行全核對(duì)性放電試驗(yàn)，以后每隔兩三年進(jìn)行一次核對(duì)性試驗(yàn)，核對(duì)容量即可。運(yùn)行了6年的閥控蓄電池應(yīng)每年做一次核對(duì)性放電試驗(yàn)。對(duì)于不合格的蓄電池組，應(yīng)反復(fù)充放電兩三次，即可查出蓄電池中存在的問題，并使容量得到恢復(fù)。如果經(jīng)過3次全核對(duì)性放充電，蓄電池組的容量均達(dá)不到額定容量的80%以上，可認(rèn)為此組閥控蓄電池的使用年限已到，應(yīng)及時(shí)更換。

2.2 UPS的運(yùn)行、維護(hù)

為保證UPS的正常運(yùn)作，很重要的一點(diǎn)就是UPS不能過載運(yùn)行。一般情況下，當(dāng)UPS處于逆變器供電狀態(tài)時(shí)，就要求它的負(fù)載特性為純電阻或電容性。當(dāng)負(fù)載為電容性時(shí)，要求其功率因數(shù)大于0.8.因此，對(duì)于那些帶電感性負(fù)載的用戶來說，應(yīng)注意調(diào)整其總的負(fù)載電抗，盡可能地滿足功率因數(shù)大于0.9的條件；否則，UPS實(shí)際可承擔(dān)的負(fù)載功率將有所下降。廠家建議，UPS的最大啟動(dòng)負(fù)載最好控制在UPS額定輸出功率的80%以內(nèi)。對(duì)于正弦波輸出的UPS而言，當(dāng)其負(fù)載小于UPS額定輸出功率的30%時(shí)，它的輸出電壓波形失真系數(shù)會(huì)稍有增大。實(shí)踐證明，對(duì)于絕大多數(shù)UPS而言，將其負(fù)載控制在額定輸出功率的30%～60%范圍內(nèi)是最佳的工作狀態(tài)。本廠UPS負(fù)載較低，負(fù)荷電流一般在60 A左右。

直流系統(tǒng)和UPS系統(tǒng)對(duì)環(huán)境的要求比較高。在火力發(fā)電力廠中，直流及UPS配電室布置在主廠房，環(huán)境溫度偏高，且燃煤制粉系統(tǒng)容易產(chǎn)生燃煤、粉塵等，當(dāng)環(huán)境溫度升高時(shí)，蓄電池本身固有的“存儲(chǔ)壽命”會(huì)逐漸縮短；當(dāng)環(huán)境溫度過低時(shí)，就會(huì)導(dǎo)致電池釋放的電量大幅度減少。當(dāng)UPS在渾濁的環(huán)境下工作時(shí)，空氣中漂浮的有害灰塵一旦進(jìn)入U(xiǎn)PS，就會(huì)對(duì)其內(nèi)部器件造成腐蝕或短路，從而影響了UPS的正常工作，甚至損壞UPS。因此，應(yīng)定期打掃配電室和蓄電池室的環(huán)境衛(wèi)生，保持地面干凈，并保證配電室的溫度適中。對(duì)于兩套UPS主機(jī)，最可靠的運(yùn)行方式是兩套主機(jī)并機(jī)運(yùn)行，但由于我廠UPS系統(tǒng)的負(fù)荷較低，并機(jī)運(yùn)行會(huì)產(chǎn)生環(huán)流，因此，我廠采用的是兩套UPS主機(jī)定期切換的運(yùn)行方式。

3 結(jié)束語

直流系統(tǒng)和UPS系統(tǒng)是發(fā)電企業(yè)不可或缺的重要電源，對(duì)發(fā)電機(jī)組的安全、可靠運(yùn)行有著重要的作用，需要我們對(duì)其做好日常的檢查和維護(hù)工作。

參考文獻(xiàn)

[1]張玉諸.發(fā)電廠及變電所的二次接線[D].保定：華北電力學(xué)院，1998.

[2]中華人民共和國(guó)國(guó)家經(jīng)濟(jì)貿(mào)易委員會(huì).DL/T 724—2000 電力系統(tǒng)用蓄電池直流電源裝置運(yùn)行與維護(hù)技術(shù)規(guī)程[S].北京：中國(guó)電力出版社，2001.

〔編輯：王霞〕