发电厂直流系统的改造

维普资讯 http://www.cqvip.com 第３０卷第３期　２００８年３月　华电技术　Ｈｕａｄｉａｎ　Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ　Ｖｏ１．３０　Ｎｏ．３　Ｍａｒ．２００８　发电厂直流系统的改造　Ｆｒａｎｓｆｏｒｍａｔｉｏｎ　ｏｆ　ｄｉｒｅｃｔ　ｃｕｒｒｅｎｔ　ｓｙｓｔｅｍ　ｉｎ　ｈｙｄｒｏｐｏｗｅｒ　ｓｔａｔｉｏｎ　黄友聪　ＨＵＡＮＧ　Ｙｏｕ—ｔｏｎｇ　（［Ｉ｜罔华电集团循建华发水电厂，福建　安３６３８００）　（Ｉｔｕａｌｉａｎ　Ｈｕａａｎ　ｆｆ￣ｔｌｒｏｅｌｅｔ‘ｔｒｉｃ　Ｐｏｗｅｌ’Ｐｌａｎｔ，Ｈｎａａｎ　３６３８００，Ｃｈｉｌｌａ）　摘　要：阀控式密封铅酸蓄电池对充电电流、电压、时间、温度均有严格的要求　介绍了免维蓄电池的免维　护、密封、温度、充电等特性，分析了福建华安水力发电厂直流系统运行方式的不足，提出了免维护蓄电池的　更换和充电方式的技术改进方案．进行了成套微机充电装置的改造电装置投运后，系统运行稳定　关键词：免维护蓄电池；恒压限流；微机控制：ＧｚＤｗ成套直流电源装置　改造的成套ＧＺＩ）Ｗ型直流系统微机充　中图分类号：ＴＭ　９ｌ１　文献标识码：Ｂ　文章编号：１６７４一ｌ９５１（２００８）０３—００５２—０３　Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｔｈｅ　ｖａｌｖｅ　ｃｏｎｔｒｏｌ　ｔｙｐｅ　ｌｅａｄ—ａｅｉｄ　ｓｅａｌｉｎｇ　ｂａｔｔｅｒ￣ｈａｓ　ｓｔｒｉｃｔ　ｒｅｑｕｅｓｔ　ｔｏ　ｃｈａｒｇｉｎｇ　ＣＨＩｒｅｎｔ，ｔｈｅ　ｖｏｈａｇｅ，ｔｈｅ　ｔｉｎｌｅ　ａｎｄ　ｔｈｅ　ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ　Ｔｈｅ　ｅｈａｒａｃｔｅｉ・Ｓ　ｏｆ　ｌｌｌａｉｌｌｔｅｎａｎ（：ｅ—ｆｌｅｅ　ａｔ　ｅｕｌｎｕｌａｔｎ１　ｗｅｌ‘ｅ　ｉｎｔｒｏｄｕｃｅｄ。ｓｕｃｈ　ａｓ　ｍａｉｎｔｅｎａｎｃｅ。　ｓｅａｌ，ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ　ａｎｄ　ｔｈａｉ’　Ｆｈｅ　ｄｉｓａｄｖａｎｔａｇｅ『Ｊｆ　ｄｉｒｅｃｔ　ｅｕｌ’ｒｅｎｔ　ｏｐｅｌ‘ａｔｉｏｎ　ｗａｙ　ｉｎ　ｔｈｅ　Ｈｕａｈｎ　ｈｙｄｒｏｐｏｗｅｒ　ｓｔａｔｉｏｎ　ｗａｓ　ｐｏｉｎｔｅｄ，ａｎｄ　ｔｈｅ　ｉｍｐｒｎｖｅｎｌｅｎｔ　ｍｅｔｈｏ￣ｌ　ｕｎ　ｔｈｅ　ｒｅｐｌａｃｅｍｅｎｔ　ａｌｌｄ　ｃｈａｒｇｅ　ｗａｙ　ｔｅｃｈｎｉｑｕｅ　ｗａｓ　ｓｕｇｇｅｓｔｅｄ，ｗｈｉｌｅ　ｔｈｅ　ｃｏｎｌ—　ｐｌｅｔｅ　ｓｅｔ　ｍｉ（｝ｒＯＣＯｌｎｐｕｔｅｌ（：ｈａｌｇｉｎｇ　ｓｅｔ　ｔｒａｕｓｆｏｌ‘ｎｉａｔｉｏｎ　ｖ；ａｓ　ｔｒａｎｓｆｏｔｎｌｅｄ．Ｔｈｅ　ｓｙｓｔｅｎｉ　ｗａｓ　ｓｔａｂｌｅ　ａｆｔｅｒ　ｔｈｅ　ｉｍｐｒｏｖｅｍｅｎｔ．　Ｋｅｙ　ｗｏｒｄｓ：ｍａｉｎｔｅｎａｎｃｅ—ｆｉ＇ｅｅ　ａ（　（　ｕｍｕｌａｔｏｒ；ｃｏｎｓｔａｎｔ—ｖｎｈａｇｅ＆ｃｕｔＴｅｎ［一ｌｉｎｔｉｔｉｎｇ；ｎｌ｝ｃｒｏｃｎｎｌｐｔｌｔｅｒ　ｃｏｎｔｒｏｌ：ＧＺＤＷ　ＤＣ　ｐｏｗｅｒ　ｓｅｔ　１　问题的提出　随着科学技术的发展，各行各业埘直流电源的　＋　４　充　电　制　稳定性、可靠性要求越来越高，世界ｌ　业先进曰家在　２０世纪８０年代已开始普遍采用镉镍电池作为储能　备用电池，并对铅酸电池进行了以免维护为目的的　结构性改造；允放电设备也从早期的相控电源及磁　饱和式电源发展为现有的微机控制的ＧＺＤ，ＰＥＤ等　图１　普通铅酸蓄电池电气原理图　量非常大，１９９４年，福建华安水电厂将普通铅酸蓄　电池更换为被人们称为免维护的阀控式密封铅酸蓄　直流电源成套装置，并向智能高步觅开关模块式直流　电源发展。　电池。１９９５年，在该系统的运行方式不变的基础　上，将主充｝ＪＬｆｌ９控制系统进行升级，更改为微机控制　后，经常出现故障，整组蓄电池容量不足，造成发电　机微机励磁装置和线路微机保护装置经常出现工作　异常，严重影响了安全生产。　福建华安水电厂于１９７９年投产，装机容量为　６０　ＭＷ，采用单母线分段有端电池的２２０Ｖ直流电源　系统。其中主充机为半桥式叮控硅整流器，浮充机　为调压整流器，蓄电池为１２６只２　Ｖ／３００　ＡＨ普通铅　２免维护蓄电池、直流母线电压和华安水电　厂直流运行方式的认识　２．１免维护特性　酸蓄电池，电气原理图如图１所示。　由于所采用的普通铅酸蓄电池的ｆＩ常维护上作　收稿Ｅｔ期：２００７—１２—２５　阀控式密封铅酸蓄电池由于正常运行时不需要　维普资讯 http://www.cqvip.com 第３期　黄友聪：发电厂直流系统的改造　・５３・　进行对电解液检测以及调酸加水等传统的定期维护　工作，因而被人们称为免维护蓄电池。但由于阀控　式密封铅酸蓄电池的使用时间较短，再加上一些厂　家的宣传误导，往往让维护人员误以为它是完全免　维护的。结果蓄电池自安装后就任其运行，放弃必　要的维护工作，造成运行隐患。其实，在实际运行　中，其免维护性仅仅体现在运行过程中不需添加蒸　馏水和免测电解液浓度，而其他方面仍与铅酸蓄电　２５℃时计，则调节量占常温时浮充电压的百分比为　１．６２／（１０８　Ｘ２．２３）＝０．６７３（％）。　而普通的可控硅整流充电器，浮充时稳压精度　一般仅为２％，最高也就是１％，其自身的稳压误差　就超过了补偿电压值，显然不能满足蓄电池进行温　度补偿的要求。　２．４充电特性　免维护蓄电池的气体再化合效率在蓄电池的充　池一样，需细致地加以维护。必须定期清洁蓄电池　表面，经常保持蓄电池的洁净；定期检查蓄电池的单　体端电压，若出现个别蓄电池电压低于正常值时，需　对整组蓄电池进行均衡充电，均充后仍达不到指标　的蓄电池则需更换；蓄电池放电后，应对蓄电池及时　补充充电，以保证蓄电池有足够的容量，有利于延长　电池的使用寿命。试验证明：阀控式密封铅酸蓄电　池对充电及浮充电都有严格的要求，选取充电电流、　电压、时间、浮充电电压、环境温度及校正浮充电压　等正确与否对延长电池使用寿命，确保电池满容量　都有极大的影响。因此，在充电装置的自动控制性　能无法满足免维护蓄电池充电的要求时，其免维护　性是不存在的　。　２．２密封特性　普通铅酸蓄电池要实现密封免维护，其难点在　于充电后期水的电解。蓄电池牛产厂家为此采取了　一些技术措施，使正极板产生的氧气在充电时很快　与负极的活性物起反应并恢复成水，由于损失极少，　从而实现ｒ铅酸蓄电池的密封免维护性能。　２．３温度特性　蓄电池浮充电运行时充电方式采用的是恒压方　式，其浮充电压必须严格按照厂家对蓄电池的要求　保持一个恒定值，在该电压下充入的电量应足以补　偿蓄电池由于其自放电而损失的电量，使蓄电池长　期处于充足电状态。该电压的选择应使蓄电池因过　充电而造成的损坏降到最低程度。整组蓄电池浮充　电压为　Ｕ　＝ｎＵ＋ｎＫ，　式中，ｎ为整组蓄电池的单体电池数目；Ｕ为常温下　（２０℃～２５℃）的单体蓄电池浮充电压，视不同厂家　给出值不同，一般为２．２３～２．３３　Ｖ；Ｋ为温度校正系　数，一般为一３　ｍＶ（℃、只），即温度升高１℃应降低　３　ｍＶ，降低１℃应加３　ｍＶ。　以２２０　Ｖ直流系统，１０８个蓄电池为例：１０８　Ｘ　０．００３＝０．３２４　Ｖ，以温度变化５℃为一级调节，则为　０．３２４　Ｘ　５＝１．６２　Ｖ，按浮充电压单体为２．２３　Ｖ／只，　电电流不大于０．０１Ｃ１０（Ａ）时，伴随充电过程产生的　气体可１００％再化合成水；当充电电流恒定在　０．１Ｃ１０（Ａ）时，气体再化合效率约为３５％。当蓄电　池内部产生气体的速率大于气体再化合成水的速率　时，蓄电池内部聚集的气体越来越多，内压亦随之越　来越大，一旦内压达到安全阀的排放压力（１０～　４９　ｋＰａ）时，蓄电池将释放出气体，这意味着蓄电池　损失了一定份量的水分，因此，免维护蓄电池不能长　期采用恒流充电方式，必须采用限流恒压充电方式。　在充电的第一阶段，气体产生的速率虽大于再化合　成水的速率，但此阶段一般仅有数小时，不至于使电　池内部气体压力积累到使安全阀排放的压力值，在　充电实际操作过程中，在限流充电阶段蓄电池电压　在达到该转入恒压充电电压值时（一般为２．２０～　２．４０　Ｖ，不同厂家取值不相同），应及时转入恒压充　电方式。如果再继续长时间对蓄电池限流充电，蓄　电池电压升高将对电池造成损害，同时其内部压力　越来越大，安全阀将动作排放气体而使蓄电池损失　水分，缩短其使用寿命，情况严重时将使蓄电池报　废。为了防止这一情况发生，充电时一定要遵照技　术手册规定的充电要求进行操作　。　２．５直流母线电压范围　蓄电池组在正常浮充电方式下，直流母线电压　应为直流系统额定电压的１０５％。在其他运行方式　下，直流母线电压不应超出直流设备所允许的电压　波动范围。　（１）控制负荷系统的直流母线（ＫＭ）电压应在　直流系统额定电压的８５％～１１０％的范围内。　（２）动力负荷系统的直流母线（ＨＭ）电压应在　直流系统额定电压的８７．５％～１１２．５％的范围内。　（３）控制母线（ＫＭ）与动力母线（ＨＭ）合并后　的电压波动范围要取二者的公共值，即在直流系统　额定电压的８７．５％～１　１０％之间。　福建华安水电厂属于第３种情况，厂内颁布的　电气运行规程中规定直流系统母线电压为２１５～　２２５　Ｖ之间。　维普资讯 http://www.cqvip.com ・５４・　华电我术　第３０卷　２．６福建华安水电厂直流系统运行方式　（１）如图１所示，要使整组蓄电池安全可靠地　运行，通过基本电池的电流，，和端电池的电流，　要　一致，通过放电电阻的电流　要等于或尽可能接近　于直流负荷电流　。当直流系统负荷发生变化时，　由于放电电阻５Ｒ是人为调节且正常情况下是【古Ｊ定　不变的，因此，其分流作用就无法及时随负荷变化，　结果就会造成端电池过充或欠充，长期运行便损坏　端电池。　（２）浮充机仅仅是１台整流调压器，其使用效　果肯定不尽人意。　福建华安水电厂正是由于在实际的使用中对免　维护蓄电池的充放电特性认识不足，才造成直流系　统工作不稳定以及蓄电池损坏。　３直流系统的改造　通过对直流系统及免维护蓄电池的认真分析和　研究后，福建华安水电厂决定对现有的直流系统进　行技术改造。进行免维护蓄电池的更换和充电方式　的技术改进后，再进行成套微机充电装置的改造。　福建华安水电厂选用了哈尔滨九洲电力设备制　造有限公司生产的ＳＵＰＥＲ　ＦＭ　２　Ｖ／３００　ＡＨ免维护　阀控式密封铅酸蓄电池（１２６只）直接替代了已老化　的旧免维护蓄电池，改进后的具体充电电气原理图　如图２所示。　３ＤＫ　烈向　刀闸　图２改造后的蓄电池充电电气原理图　（１）为了使直流母线电压达到福建华安水电厂　规定的范围，由１０１只蓄电池构成基本电池（端电池　调节装置中充电刷和放电刷均处于１０１位置）与直流　母线并联，由另外的２５只蓄电池作为端电池。在正　常情况下，由微机主充机向１０１只基本电池限流恒压　充电，电压值为１０１　Ｘ　２．２４＝２２６．２（Ｖ）；端电池暂时　用浮充机浮充充电，电压值为２５　Ｘ　２．２４＝５６（Ｖ）。　（２）浮充机采用双向刀闸，正常情况下向端电　池充电。当微机主充机发生故障时，刀闸可倒向基　本电池侧，调压为２２６　Ｖ即可向基本电池充电。　（３）保留原有端电池调节装置是为了在事故情　况下（如厂用电消失）仍能通过调整放电刷来维持　直流母线的电压，以保证生产没备的倒闸操作可靠　用电，用于防止端电池硫化的放电装置退出运行，将　刀闸５ＤＫ投切。　改造后的蓄电池投入运行后，整个直流系统工　作比较稳定，测量蓄电池的单体电压均为２．２４Ｖ，效　果良好；厂内发电机组微机励磁装置及线路微机保　护装置均能正常可靠地工作。　根据福建华安水电厂的具体情况，对直流系统　成套微机充电装置进行了改造，改造后的直流系统　电气原理图如图３所示。　Ｔ＿＿　微　Ｌ允ＩＵ机习一　Ｉ。ｒ１。。～１１　罱－　　］—ｒ　图３　改造后的直流系统电气原理图　（１）为了满足免维护蓄电池的充电特性以及在　发电厂微机装置对直流电源稳定性、可靠性的要求，　福建华安水电厂选用１台微机智能控制模块式高频　开关电源作为主用充电机，额定充电电流５０Ａ，充电　电压２２０～２５５　Ｖ可调。　（２）为了便于免维护蓄电池的放电，福建华安　水电厂选用１台微机控制的全桥相控电源作备用充　电机，额定充电电流５０　Ａ，充电电压２２０～２５５　Ｖ，有　源逆变放电电流１０～３０Ａ可调。　（３）考虑到蓄电池在检修或出现故障时２台充　电机均无法提供大电流这一情况，福建华安水电厂　配置了１台整流合闸屏，它能临时提供２４０　Ｖ　（１８０Ａ）的直流电流供于１０　ｋＶ及３５　ｋＶ电磁型开关　的合闸操作。　（４）根据福建华安水电厂实际需要，将改造后　的直流母线分为合闸母线（ＨＭ）２４３　Ｖ及控制母线　（ＫＭ）２２５　Ｖ，其中母线（ＨＭ）负荷８路，控制母线　（ＫＭ）负荷１６路。母线接线方式采用单母线分段，　为保证控制母线（ＫＭ）永不断电，采用自动调节双　备份硅链降压装置。直流系统中还配置了ＺＫＷ一　１Ａ型蓄电池微机检测装置和ＷＤＣＸ一２Ｇ型２４路　微机直流系统绝缘在线监测装置。　（５）囚现有ＵＰＳ电源性能不佳且放电容量小，　维普资讯 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第３０卷第３期　２００８年３月　华电我　Ｈｕａｄｉａｎ　Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ　ＶｏｌＩ　３０　Ｎｏ．３　Ｍａｒ．２００８　ＺＮ。２—３５／１　２５０断路器“拒分＂故障的改进　Ｉｍｐｒｏｖｅｍｅｎｔ　ｏｎ“ｆａｉｌ—ｔｏ—ｂｒｅａｋ”ｐｒｏｂｌｅｍ　ｏｆ　ｔｙｐｅ　ＺＮ１２—３５／１２５０　ｃｉｒｃｕｉｔ　ｂｒｅａｋｅｒ　唐湘洲　，李校立　ＴＡＮＧ　Ｘｉａｎｇ—ｚｈｏｕ　，ＬＩ　Ｘｉａｏ—ｌｉ　（Ｉ．贵州华电清镇发电有限公司，贵州清镇５５１４１８；２．贵州华电大方发电有限公司，贵州大方５５１６００）　（１．Ｈｕａｄｉａｎ　Ｑｉｎｇｚｈｅｎ　Ｐｏｗｅｒ　Ｃｏｒｐｏｒａｔｉｏｎ　Ｌｉｍｉｔｅｄ，Ｑｉｎｇｚｈｅｎ　５５１４１８，Ｃｈｉｎａ；２．Ｈｕａｄｉａｎ　Ｄａｆａｎｇ　Ｐｏｗｅｒ　Ｃｏｒｐｏｒａｔｉｏｎ　Ｌｉｍｉｔｅｄ，Ｄａｆａｎｇ　５５　１　６００，Ｃｈｉｎａ）　摘要：对ＺＮ。　一３５／１２５０断路器安装投运后出现的拒分故障进行查找、分析，找出了设计制造上存在的不　合理处并提出了改进方案，改用５０×５的槽钢焊接在断路器背板上，作为分闸弹簧固定板，将断路器分闸弹　簧固定端向断路器面板外移动，使分闸弹簧与传动拐臂的角度小于１８０。。改进后至今，经过９年多的运行，　未发生过一次“拒分”故障。　关键词：真空断路器；拒分；改进；方法　中图分类号：ＴＭ　７７：ＴＭ　５６１　文献标识码：Ｂ　文章编号：１６７４—１９５１（２００８）０３—００５５—０３　Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｔｈｒｏｕｇｈ　ｓｅａｒｃｈｉｎｇ　ａｎｄ　ａｎａｌｙｚｉｎｇ　ｔｈｅ　ｆａｉｌ—ｔｏ—ｂｒｅａｋ　ｐｒｏｂｌｅｍ　ｏｆ　ｔｙｐｅ　ＺＮ１２—３５／１２５０　ｃｉｒｃｕｉｔ　ｂｒｅａｋｅｒ　ｉｎ　ｏｐｅｒａｔｉｏｎ　ａｆｔｅｒ　ｃｏｍｍｉｓｓｉｏｎｉｎｇ，ｓｏｍｅ　ｄｅｆｅｃｔｓ　ｉｎ　ｕｎｒｅａｓｏｎａｂｌｅ　ｄｅｓｉｇｎ　ａｎｄ　ｍａｎｕｆａｃｔｕｒｅ　ｗｅｒｅ　ｆｏｎｄ　ｏｕｔ，ｔｈｅ　ｉｍｐｒｏｖｅｄ　ｓｃｈｅｍｅ　ｗａｓ　ｐｒｏｐｏｓｅｄ．Ａｆｔｅｒ　ｗｅｌｄｉｎｇ　ａ　５０×５　ｃｈａｎｎｅｌ　ｓｔｅｅｌ　ｏｎ　ｔｈｅ　ｂｒｅａｋｅｒ　ｂａｃｋｐｌａｎｅ　ａｓ　ｔｈｅ　ｆｉｘｉｎｇ　ｐｌａｔｅ　ｏｆ　ｂｒｅａｋｉｎｇ　ｓｐｒｉｎｇ，ｍｏｖｉｎｇ　ｔｈｅ　ｆｉｘｅｄ　ｅｎｄ　ｏｆ　ｂｒｅａｋｉｎｇ　ｓｐｒｉｎｇ　ｏｕｔｗａｒｄ，ｍａｋｉｎｇ　ｔｈｅ　ａｎｇｌｅ　ｂｅｔｗｅｅｎ　ｂｒｅａｋｉｎｇ　ｓｐｒｉｎｇ　ａｎｄ　ｔｒａｎｓｍｉｓｓｉｏｎ　ｃｒａｎｋ　ｌｅｓｓ　ｔｈｅｎ　１　８０。，ｕｎｔｉｌ　ｎｏｗ　ｔｈｅ　ｂｒｅａｋｅｒ　ｈａｓ　ｗｏｒｋｅｄ　ｗｅｌｌ　ｆｏｒ　９　ｙｅａｒｓ．　Ｋｅｙ　ｗｏｒｄｓ：ｖａｃｕｕｍ　ｃｉｒｃｕｉｔ　ｂｒｅａｋｅｒ；ｆａｉｌ—ｔｏ—ｂｒｅａｋ；ｉｍｐｒｏｖｅ；ｍｅｔｈｏｄ　０　引言　贵州华电清镇发电有限公司３５　ｋＶ系统原安装　容量要求的提高，该断路器遮断容量已不能满足负　荷增长的需要。贵州山区地形特殊，每年在雷雨季　节来临时，３５　ｋＶ线路遭受雷击次数较多，而多油式　使用的型号为ＤＷ　一３５的多油式断路器，随着系统　收稿日期：２００７一ｌｌ—Ｏ５　断路器在开断多次雷电流后就需降零大修，每次降　零大修的检修周期较长，且由于机构老化，修后刚　分、刚合速度不能满足要求，严重影响系统供电可靠　套较为理想的“少维护”直流电源系统。　参考文献：　［１］李伟清．阀控式密封铅酸蓄电池的基本原理及维护事项　［Ｊ］．电力系统通讯，１９９８（２）：２８—３０．　［２］杨泽羽．从阀控式密封铅酸电池看充电器［Ｊ］．广东电　力，１９９７，１０（５）：１７—２０．　为此，福建华安水电厂选用合肥阳光电源有限公司　生产的ＳＮ２３０型１０　ｋＶ・Ａ逆变器接在２４３　Ｖ的合　闸母线上逆变出２２０　Ｖ，５０　Ｈｚ交流电作为发电机组　ＬＣＵ等微机设备的备用电源，同时，配置了ＤＣ　２２０Ｖ变为ＤＣ　４８　Ｖ　２０Ａ的ＤＣ／ＤＣ变换器，作为厂　房光字牌、信号系统事故电源。　４结论　改造后的整套ＧＺＤＷ型直流系统微机充电装　置于２０００年１０月底在福建华安水电厂投运至今，　作者简介：　（编辑：王书平）　黄友聪（１９６６一），男，福建华安人，中国华电集团福建华安水力　发电厂高级工程师，从事水力发电厂电气方面的工作。　经过多年的实际运行，设备运行状况仍很稳定，是一