直流系统运行与维护整体解决的设计与实现

直流系统运行与维护整体解决的设计与实现

彭亚君

陕西能源电力有限公司渭河项目部 陕西省咸阳市 712085

摘要：在发电厂建设中，直流系统的建设及运行质量直接关系发电厂电网控制的安全与稳定，一方面，直流系统能持续性地输出稳定电压，确保监控系统、继电保护、控制及信号等装置的稳定运行；另一方面，直流系统供电能应对交流系统意外中断等突发状况，保证系统整体稳定。然而在实际运行中，直流系统本身的运行也存在较大威胁，其中交流侵入是影响发电厂直流系统运行稳定的关键因素。本文就发电厂直流系统中交流侵入的影响及应对策略展开分析。

关键词：直流系统运行；维护；整体解决；设计与实现

引言

随着工业化水平和电力发电厂系统复杂化程度的不断提高，电力工程的数量也在不断增加，设备维护这一核心问题也日趋突出。文中针对电力发电厂遇到故障时无法精准定位和蓄电池、充电机发生中断等维护操作困难的现状，设计了两线三冲（三台充电机供电和两段直流母线并联设置）的运行方式和直流对地故障定位方法。实验结果表明，采用两线三充的方法，当直流系统发生故障或需要维护时，有备用的蓄电池和充电机应急；直流对地故障定位是在拉回路方法的基础上进行优化和改进，不仅可以实现带电操作，还解决了拉回路对故障只能探测却无法精准定位的问题，降低了系统的维护与管理的难度，对发电厂安全稳定的运行具有重要的意义。

1直流系统接地故障类型

1.1单点接地

电厂的直流系统为ＩＴ系统，如果正、负极只有一极接地，对直流系统的运行不会产生影响，系统可以持续对下游负载供电。但出现这种故障时，应及时处理，避免故障持续存在而导致多点接地的发生。

1.2多点接地

如果单点接地不及时处理，同时叠加同极另一点接地或另一极的一点接地，或有大于两个点的接地，将会对系统运行产生影响，这种叠加接地的工况统称为多点接地。

2发电厂的直流系统日常维护

UPS功能

不间断电源设备（UPS）在现代工业应用中愈加凸现其不可替代的作用。通过AC-DC-AC的转换模式，UPS可保证向用户负载提供连续、稳定和精确的输出电源，即使在市电中断时，UPS设备也可运行于后备模式以保证系统供电的连续性和稳定性。与常规供电系统相比，ALP系列UPS设备具备如下特点：

可靠的输入保护

空气断路器安装于各个输入回路中，假如逆变器或负载有异常现象引起开关跳闸时，可确保电源能不间断地经由其它回路继续传送。

输入浪涌电压保护

由于输入端安装了MOV（浪涌保护装置），因此，可有效防止因闪电、雷击或邻近高能负载所产生的浪涌电压对UPS设备及其负载造成损坏。 

输入 / 输出超隔离设计

在ALP系列UPS设备的输入及输出端分别设置的隔离变压器不仅可以解决低品质输入交流电源所造成的问题、有效消除漏地电流影响，而且便于UPS设备与其它设备进行连接。此外，这两组隔离变压器可以确保UPS设备及负载在雷击、闪电等危险的电气环境中持续高效率地工作。

直流系统是指交流输入电源正常时，通过交流配电单元给各个整流模块供电。整流模块将交流电变换为直流电，经保护电器(熔断器或断路器)输出，一方面给蓄电池充电，另一方面经直流配电馈电单元给直流负载提供正常的工作电源。当交流输入电源故障停电时，整流模块停止工作，由蓄电池组不间断地给直流负载供电。

3直流系统运行与维护整体解决的设计与实现

3.1交流侵入的研究思路

现阶段，钳位二极管方案是抵御直流系统交流侵入的主要方式。具体地，当交流电压侵入直流系统后，直流系统母线回路和频率就会产生波动。在该环节中，控制电压的波动频率，就可以有效控制交流侵入对直流系统的影响。因此，在实践中，需稳定直流母线的对地电压。现阶段，直流母线多通过直流二极管替代，同时在二极管选择中，注重其功率和高压反应性能的优化。此外，还应注重二极管和一次设备保护装置的优化，如在两者一定距离外设置接地点，然后在二极管的作用下钳制母线，通过二极管保证母线的绝缘效果。一旦交流电压串入正极电流，则通过二极管切除交流分量，进而实现交流回路和小开关跳闸的有效控制。当负极电流出入交流电时，二极管对其防护功能与交流电压串入正极电流桩的防护效果一致。需注意，当入侵电流分量较高时，应通过二极管，将母线电压控制在一定范围，防止交流入侵其他回路，确保发电厂直流系统电压稳定。

3.2充电装置的运行及维护

（1）巡视检查及测试正常的巡检需要关注运行状况和实时数据。其中包括查看三相交流输入电压是否缺相，且不平衡度在要求范围之内，充电模块风机是否工作正常，电池及其它元器件均无工作噪声，信号显示正常，参数显示正常，各充电模块的输出电流基本均流，对地的绝缘阻值符合要求，装置通讯无异常信号等。雷电发生后应及时检查直流装置的防雷装置是否击穿；对充电装置按每月一次的周期做清洁除尘工作。交接班两次检查监控模块显示器和绝缘监测仪的显示数据。巡查监控模块的显示值外，按每周一次的周期测量电池组电压、单只电池的电压和母线对地电压，做好运行记录的同时与前期数据对比以判断是否存在劣化趋势。（2）充放电设置与运行数据校核根据周期核对直流系统参数设置是否与投运初期一致无更改，查看是否按周期进行了均、浮充转换，均、浮充电压电流是否与规程相符合，由具有一定设置权限的技术负责人定期查看直流系统参数设置中的充放电条件、充电电流、电池电压上、下限和系统电压告警、电池温度告警、支路绝缘告警等设置数据进行全面核对。

3.3进行钳位二极管优化

现阶段，借助于钳位二极管优化直流系统交流侵入问题已经成为发电厂现代管理的重要方式。实际应用中，为确保钳位二极管性能的有效发挥，还应注重如下要点把控。第一，控制二极管接地点的位置，避免其与一次设备距离过近。实际布置中，应将二极管布置在继保室直流屏的接地处，以有效提升二极管的运作性能，确保直流母线对地电压的稳定。第二，二极管的质量直接影响直流系统保护效果，故而在其选择中，应在确保二极管耐压性能合理的基础上，规范化的串联正、负对地二极管，防止二极管本击穿。第三，当高压交流点侵入时，二极管的防护性能相对有限，故而需进行高压入侵机理的有效分析，并在控制过程中降低接地网电阻，实现二次回路对地绝缘性能的有效优化。

3.4蓄电池本体维护技术要点

制定蓄电池均、浮充电压参数标准对蓄电池的使用维护很重要，但设置电池压差允许值控制蓄电池组充电时各电池端电压之差在设定值之内，以全面监控电池使用状态，即满足电池的均一性要求，这一点也很关键。由于电池密封，电解液的比重无法测试，因此必须监测电池运行参数，通过在监控装置设置电池端电压差允许值来实现电池的均一性要求。当监控到电池均一性超过规定指标时，我们会采取几种措施来处理。均一性超过0.05V/单体的指标且整组电压异常时，采取变更充电方式为均充和个别补充的方式进行。电池端电压经均充或个别补充仍不能恢复正常的以及端电压特别偏高的电池，应予以更换，更换时应考虑电池容量，内阻等重要参数，且建议选用同型号，同厂家电池。尽管目前使用进口蓄电池较多，但随着生产工艺的

结语

直流系统在发电厂、变配电设备运行中起到非常重要的作用。接地故障造成的设备停运、保护拒动或误动的案例时有发生。本文对直流系统接地故障如何影响直流系统进行了详细的分析，并指出开关选择、蓄电池支架接地的方式选择对缓解直流系统接地故障所发挥的作用，对直流系统的设计、选型、安装具有借鉴意义。

参考文献

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[2]刘屏周.工业与民用供配电设计手册[M].北京：中国电力出版社，2016:96.

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