浅谈金河电站直流系统技术改造

阿旺+杨建军

摘 要：直流系统是保障电力系统安全稳定运行的关键，因此直流系统设计、技改要充分考虑设备选型、装置功能、供电方案等，从而确保电力系统的安全稳定运行。

关键词：电力系统；蓄电池；电压

DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2016.24.192

1 前言

直流电源主要用于开关操作、保护、信号、逆变、事故照明和机组的初始励磁等的电源。直流系统设置的目的是厂用电消失后，蓄电池组仍能够短时正常供电。近年因直流系统故障出现了多起电网事故，因此水电站的直流系统能否安全、可靠运行直接关系到故障设备能否从系统快速、正确隔离，是电网的“神经系统”。所以水电站直流系统是水电站的重要组成部分，由此可见水电站的直流系统维护、消缺、技改的重要性和必要性。

2 目前金河电站直流系统的运行状况及存在的问题

金河电站于2004年投产，装机容量60MW。直流系统采用单母线分段有端电池的220V系统，其中主充机为半桥式可控硅整流器，浮充机为调压整流器，蓄电池108只2V/250AH阀控式密封铅酸蓄电池。

金河电站直流系统采用武汉高达电器工程股份有限公司生产的PZD（K） 型直流系统，从2004年运行至今。设备全套系统包括：三面直流装置屏、六面电池屏。直流系统的正常运行方式为两组系统各自独立运行。在一组发生事故的情况下，可以拔下事故系统蓄电池保险，然后投入联络开关进行转带。

金河电站直流系统为环网供电，查找直流系统接地十分不便，由于绝缘监测仪只能判别接地性质是直接接地，还是绝缘不良或是正极接地还是负极接地。因此判别具体接地点只能采用分割法轮停充电柜、蓄电池组和直流母线进行排查那段母线接地或那组蓄电池的问题，然后再进行拉路法依次断开馈线通过排除法判断接地点，但由于是直流环网供电拉路法查找接地停电面广且不易查找到具体的故障点，金河电站35kV升压站直流系统曾频繁出现雨季瞬间接地现象，查找故障大费周折。再一个就是金河电站直流系统已超期运行，蓄电池性能下降，因此金河电站直流系统技改迫在眉睫。

3 为了适应电网发展要求，提高设备运行的安全性和可靠性，2016年金河电站批准实施直流系统技改

3.1 蓄电池选型

蓄电池作为直流系统的储能元件，是系统可靠运行的核心部件。因此技改中直流系统蓄电池的选型至关重要，关系到使用寿命以及安全可靠、维护工作等方面。由于镉镍蓄电池维护量大，故障率较高，现广泛应用免维护密封铅酸蓄电池，简称阀控蓄电池。故金河电站蓄电池采用阀控式密封铅酸蓄电池。

3.2 蓄电池容量选择

水电站的直流系统负荷按其用电特性，可分为经常负荷、事故负荷和冲击负荷。经常负荷系指在所有运行状态下，由直流母线不间断地供电负荷。事故负荷系指水电厂失去交流电源，全厂停电状态下，必须由直流系统供电的负荷。冲击负荷系指蓄电池所承受的瞬时冲击电流。

为满足以上负荷特性需求，金河电站原蓄电池双套配置，单套容量为250AH，现改为双套300AH，2V一只，108只/组。单套蓄电池配置1套高频开关电源直流系统（20A×5块/套，220V），充电模块按N+1备份方式配置，单套蓄电池配置1套蓄电池巡检仪。两套蓄电池的直流系统，采用二段单母线接线，蓄电池分别接于不同母线段，二段母线之间设联络开关。直流系统馈线改造后均采用辐射型供电。确保供电可靠性和安全性，并考虑适当的裕度。

4 直流系统的基本要求

直流负荷的供电要求，水电站直流负荷的供电应满足下列基本要求。

（1）在电站正常或事故运行情况下，保证向所有重要的直流可靠而不间断供电。

（2）在任何情况下，应保证直流系统各负荷的电压在允许的范围内。

（3）当蓄电池进行充电或核对性放电时，保证不破坏拥护的供电。

（4）保证能迅速而可靠地找到设备及线路绝缘损坏的地点，并尽量做到能加以隔离。

5 直流系统的额定电压

水电站直流系统的额定电压采用220伏。

直流电源系统设备参数（见表1）。

6 绝缘监测装置

直流系统中的两点接地可能引起保护和控制误动的严重后果。断路器跳闸线圈或保护装置出口继电器回路接地再伴随其他一点接地时，断路器将发生误动跳闸。为了防止由于两点接地可能发生的误动作，必须装设连续工作且足够灵敏的绝缘监视继电器。当220伏直流系统中任何一极绝缘下降时（对220伏直流系统为15～20千欧），绝缘监测装置应实时监控系统电压并告警，实时接地回路检测，回路绝缘预警，接地历史记录分析，并对直流系统中各种故障接地故障及时告警及准确选线。同时告警信息通过RS485接口上传到综合自动化系统或调度自动化系统上位机。本次金河电站直流系统技改使用成都立牌公司的JYJC-64型绝缘监测装置。

7 直流系统技改成效

金河电站直流系统通过本次技改取得了预期的效果，各项指标符合规程规定要求。

（1）稳流、稳压精度、纹波系数、均流等主要指标符合规程规定，并机均流试验符合规程要求；

（2）保护及报警功能试验动作正确，显示及检测功能试验正确；

（3）绝缘监察装置动作正确，直流母线正、负极接地，装置正确发出声光报警；

（4）直流电源装置的工作状态能传送到远方的监控中心，“三遥”功能及报警信号显示正确、远传可靠。

（5）当交流电源失压（包括断相）、充电装置故障、绝缘监察装置故障或蓄电池组等熔断器熔断时，设备应能可靠发出报警信号。

（6）模拟其中一套蓄电池故障时转带负荷正常。

8 改进措施

（1）绝缘监测装置应该配备实时绝缘故障信息打印机，对于瞬间出现的故障为题可以直观的反映在打印纸上，便于故障梳理和分析。

（2）直流馈线盘柜负荷开关部署不是很合理，存在过于拥挤和配置不够美观的问题。

（3）直流系统通讯功能应进一步完善，除除故障报警信息以外还应采集直流母线电压、浮充电电流以及负荷电流等。

参考文献：

[1]水电站机电设计手册（电气二次）[K].

[2]电力工程电气设计手册（电气二次部分）[K].