660 MW机组直流及保安电源系统改造概述

摘 要：随着目前我国火电机组逐渐向大容量、高参数方向发展，为了保证机组在全厂失电故障后能够安全稳定地停运，直流系统以及保安电源系统的可靠性就显得越发重要。现针对660 MW机组直流系统及保安系统的运行可靠性优化进行详细分析，旨在解决目前直流系统及保安系统可靠性方面的突出问题。

关键词：660 MW机组;直流系统;保安系统

中图分类号：TM621.6    文献标志码：A    文章编号：1671-0797（2022）10-0004-04

DOI：10.19514/j.cnki.cn32-1628/tm.2022.10.002

0    引言

同华电厂一期直流系统，每台机组设两组110 V直流系统和一组220 V直流系统，每组直流系统包括蓄电池组、蓄电池充电器、直流配电屏等。直流系统蓄电池采用阀控式密封铅酸蓄电池，不设端电池，正常以浮充电方式运行。每组110 V蓄电池采用单母线，两组110 V蓄电池直流配电母线间设有联络开关;110 V直流系统对电气和热工的控制、信号、继电保护、自动装置等负荷供电。每组220 V蓄电池采用单母线，两台机组的220 V蓄电池直流配电母线间设有联络开关;220 V直流系统为机组的动力、直流事故照明、交流不停电电源等负荷供电[1]。110 V、220 V直流馈线采用辐射状供电方式，每组110 V、220 V直流系统主屏及分电屏均设置微机型直流接地监测装置，每组蓄电池设置蓄电池检测装置。

正常情况下，由380 V厂用系统向充电器提供两路交流输入，经切换后向充电器供电，充电器将交流电转换为直流向直流母线供电，同时对蓄电池组进行浮充电;厂用电失电后，改由蓄电池组向直流母线供电;厂用电恢复后，恢复正常工作状态，并通过主充电器给蓄电池进行均衡充电。

直流220 V系统由蓄电池组和充电器在直流母线上并列运行，充电器除带正常220 V母线上负荷外，同时对蓄电池组浮充电;#1、#2机220 V母线联络刀闸在断开位置，公用充电器处于良好备用状态。直流110 V系统由蓄电池和充电器在直流母线上并列运行，#1（#2）充电器除带正常Ⅰ（Ⅱ）段母线上的负荷外，同时对#1（#2）蓄电池组浮充电;Ⅰ、Ⅱ母线分段运行，联络刀闸在断开位置，公用充电器热备用。#1、#2机组各配置一台柴油发电机组作为各机组保安MCC段的应急备用电源;每台机组有汽机保安MCC、鍋炉保安MCC和脱硫保安MCC、事故照明MCC母线，每段保安MCC母线有两路电源，即正常工作电源和保安电源;汽机保安MCC工作电源分别由汽机PCA、PCB段供电，锅炉保安MCC工作电源分别由锅炉PCA、PCB段供电，脱硫保安MCC工作电源由本机组脱硫PC段供电，事故照明MCC工作电源由照明PC段供电;正常运行时，各保安MCC段的工作电源处于合闸状态，保安负荷由工作电源供电;当汽机保安MCC、锅炉保安MCC失电后，柴油发电机自启动作为第三备用电源;在接到启动指令6 s内，达到额定转速和额定空载电压，合上柴油发电机出口开关，再次检测确认保安MCC母线失电后，跳开失电保安MCC段母线的工作电源开关，联锁合上失电保安MCC段母线的备用电源开关，12 s内即可满载运行;柴油发电机能满足三次自启动功能，连续三次启动失败则发出失败信号，并闭锁自启动回路;当全部失电保安MCC段母线工作电源恢复后，将柴油发电机停运，恢复保安MCC段母线正常供电[2]。

1    直流及保安电源系统改造

1.1    110 V直流Ⅰ、Ⅱ段母线电源改造

110 V直流Ⅰ段母线新增一面充电柜供电，电源分别取自#2机锅炉、汽机保安MCC段，互为备用。充电柜设有自动切换装置，正常运行时两路电源开关在合闸状态，一路电源供电，另一路电源备用;原#1充电柜电源改为由35 kV站电源降压至380 V后单路电源供电，目前暂保留原电源供电，待35 kV电源改造完成后整改。110 V #2、#3充电柜作为110 V直流Ⅱ段母线供电电源，其中一面充电柜电源分别取自#2机锅炉、汽机保安MCC段，互为备用。充电柜设有自动切换装置，正常运行时两路电源开关在合闸状态，一路电源供电，另一路电源备用;另一面充电柜电源改为由35 kV站电源降压至380 V后单路电源供电，目前暂保留原电源供电，待35 kV电源改造完成后整改。

改造后110 V直流Ⅰ、Ⅱ段母线电源分别由两面充电柜电源可靠供电。直流双电源切换装置说明：切换时间<0.5 ms;直流电压切换门限值75%～80%;纹波系数<0.5;最大切换电流10/30/50/75 A;输入电压110 V（±20%）;最大耐受电流4 425 A（50 Hz，半周波10 s）;最大开断电流1 000 A/25次（阻性）。

1.2    220 V直流Ⅱ段母线电源改造

220 V直流Ⅱ段母线新增一面充电柜供电，电源分别取自#2机锅炉、汽机保安MCC段，互为备用。充电柜设有自动切换装置，正常运行时两路电源开关在合闸状态，一路电源供电，另一路电源备用;原#2充电柜电源改为由35 kV站电源降压至380 V后单路电源供电。

1.3    #2机组保安系统控制电源改造

由于汽机保安MCC段控制电源取自锅炉380 V直流110 V分屏二控制柜内，在该控制柜内加装“直流双电源切换装置”，电源保留原设计，即分别取自110 V直流Ⅰ、110 V直流Ⅱ段。正常运行时，两路电源开关在合闸状态，一路电源供电，另一路电源备用，保证重要负荷的控制电源可靠。事故保安MCC段控制电源改为由锅炉380 V直流110 V分屏二控制柜电源供电，拆除原汽机380 V直流110 V分屏电源电缆。柴油发电机出口开关控制电源，电源改为由锅炉380 V直流110 V分屏二控制柜电源供电，拆除原汽机380 V直流110 V分屏电源电缆。

1.4    UPS电源改造

UPS主路电源改为由汽机保安MCC段供电，旁路直流电源及检修旁路电源保持原设计。

1.5    柴油发电机控制回路

1.5.1    存在问题

目前同华电厂共计2台1 250 kW康明斯柴油发电机组，分别用于2台机组保安电源，在直流110 V控制电源消失后，柴油发电机出口开关跳闸，不能保持。

原因：无论快切装置还是DCS启动柴油机后，K5动作并保持，开接点闭合后，柴油发电机启动。控制电源一旦失电，K5返回，柴油机停机。柴油发电机二次回路改造前二次图如图1所示。

1.5.2    整改方案

无论快切装置还是DCS启动柴油机后，K5双位置继电器V1线圈得电，K51-1接点自保持，K51-2启动柴油发电机，待柴油发电机建立电压，K6动作，K2动作，出口开关合闸，并用开关辅助触Q1再次可靠保持柴油发电机运行。只有DCS指令停止柴油机，使双位置继电器V2线圈得电，K52触点跳开出口开关，K51-2返回，开关辅助触Q1返回，停止柴油机运行。柴油发电机二次回路改造后二次图如图2所示。

1.6    直流油泵控制柜

1.6.1    存在问题

我厂2台机组共计6台直流油泵，采用传统的直流接触器控制方式，动力电源DC220 V，控制电源DC110 V，原设计没有保持回路，致使直流110 kV控制电源消失后，直流接触器返回，不能保持。

1.6.2    整改方案

将原有直流润滑油泵、空侧直流密封油泵、氢侧直流密封油泵6台控制箱，更换为智能型与传统型相结合的直流油泵控制，控制电源由交流220 V电源供电，原110 V直流电源电缆接线拆除。

2    110 V直流改造后试验结果分析

为了验证110 V直流Ⅰ、Ⅱ段及充电机的运行可靠性，10月25日前夜班，利用#2机组电网调停时间，联系电气检修配合进行相关试验操作。试验前状态如表1所示。

試验操作步骤：

（1）断开110 V直流Ⅰ段蓄电池组出口开关QF13（各参数无变化），合上联络开关QF14。

试验现象：110 V直流Ⅰ、Ⅱ段的4台充电机分担负荷电流正常，如表2所示。

（2）继续断开110 V直流Ⅰ段#1充电机直流输出开关QF11。

试验现象：110 V直流Ⅰ段的#2充电机、110 V直流Ⅱ段的两台充电机分担负荷电流正常，如表3所示。

（3）合上110 V直流Ⅰ段#1充电机直流输出开关QF11。

试验现象：各参数维持第二步试验结果无变化，110 V直流Ⅰ段的#1充电机无输出电流，该充电机的5个充电模块显示电压115 V，如表4所示。

（4）手动将110 V直流Ⅰ段的#1充电机浮充电方式改为均充方式后，110 V直流Ⅰ段的#1充电机输出电流正常。断开110 V直流Ⅰ段#1充电机交流输入开关1ZKK（各参数变化与步骤2一致），并断开联络开关QF14。

试验现象：110 V直流Ⅰ段的#2充电机分担直流Ⅰ段负荷电流、110 V直流Ⅱ段的两台充电机分担直流Ⅱ段负荷电流正常，如表5所示。

（5）合上110 V直流Ⅰ段#1充电机交流输入开关1ZKK。

试验现象：各参数维持第4步试验结果无变化，110 V直流Ⅰ段的#1充电机无输出电流，该充电机的5个充电模块显示电压115 V，如表6所示。

手动将110 V直流Ⅰ段的#1充电机浮充电方式改为均充方式后，110 V直流Ⅰ段的#1充电机输出电流正常。

（6）合上110 V直流Ⅰ段蓄电池组出口开关QF13，110 V直流Ⅰ、Ⅱ段的4台充电机各参数维持试验前参数。

（7）再次断开110 V直流Ⅰ段#1充电机直流输出开关QF11。

试验现象：110 V直流Ⅰ段的#2充电机分担直流Ⅰ段负荷电流正常、110 V直流Ⅱ段的两台充电机负荷电流无变化，如表7所示。

（8）合上110 V直流Ⅰ段#1充电机直流输出开关QF11。

试验现象：110 V直流Ⅰ段#1充电机接带负荷电流正常（注：只有蓄电池未退出运行时，任一充电机停、送电操作后均能正常接带负荷电流，否则需将充电机充电方式设为均充，提高充电机输出电压，方可接带负荷电流;接带正常后设回浮充电方式）。

按上述操作步骤做110 V直流Ⅱ段试验，试验现象相同。

3    结语

直流110 V改造前系统抗干扰能力很低，通过改造可以大大增强直流系统以及保安电源系统的抗干扰能力，能够保证在发生全厂失电的极端情况下系统仍能安全稳定运行。

[参考文献]

[1] 晋控电力同华发电660 MW机组集控运行辅机规程[Z].

[2] 晋控电力同华发电660 MW机组集控运行规程[Z].

收稿日期：2022-02-15

作者简介：岳晋（1985—），男，山西寿阳人，助理工程师，技师，研究方向：660 MW火电机组集控运行。