淺談直流電源系統(tǒng)的設(shè)計要點及應(yīng)用

劉先國

（昆明興三方電器科技有限公司 650000）

淺談直流電源系統(tǒng)的設(shè)計要點及應(yīng)用

劉先國

（昆明興三方電器科技有限公司 650000）

微機高頻開關(guān)直流電源系統(tǒng)是發(fā)電廠、變電站以及某些大型工業(yè)工程的重要直流電源裝置。直流系統(tǒng)的設(shè)計與安裝工藝水平直接影響生產(chǎn)中保護、測控、調(diào)度管理設(shè)備的穩(wěn)定運行。本文主要闡述了微機高頻開關(guān)直流電源系統(tǒng)在設(shè)計、生產(chǎn)中的重要事項，并探討電源系統(tǒng)在運行中出現(xiàn)的問題及應(yīng)對的措施。

直流系統(tǒng)；設(shè)計；安裝

1 直流電源系統(tǒng)的組成

直流電源系統(tǒng)主要由交流進線電源單元、整流充電裝置、蓄電池組、饋線配電單元、監(jiān)控單元設(shè)備、防雷保護單元等幾大功能部分組成。根據(jù)現(xiàn)場的安裝屏柜又可以分為充電機柜、母線聯(lián)絡(luò)柜、饋線柜、蓄電池組柜（室）等。整個直流系統(tǒng)常取自2路不同電源點的交流電源，經(jīng)過交流進線電源單元的電氣和機械互投閉鎖后接入充電機柜。充電裝置輸出直流電源與蓄電池組并聯(lián)接至饋線柜，以提供電源給現(xiàn)場各種負荷設(shè)備。

2 電源設(shè)計的要點

直流電源系統(tǒng)設(shè)備的質(zhì)量與電力工程項目的需求分析、產(chǎn)品設(shè)計、生產(chǎn)、安裝各個環(huán)節(jié)都有緊密的關(guān)系?，F(xiàn)探討產(chǎn)品設(shè)計與現(xiàn)場生產(chǎn)中應(yīng)特別注意的內(nèi)容。

2.1 直流系統(tǒng)的主接線

直流系統(tǒng)的主接線設(shè)計按照簡單清晰、可靠適用的原則。采用合適的主接線不僅保證供電的可靠性。主接線在滿足相關(guān)技術(shù)規(guī)范的基礎(chǔ)上，應(yīng)考慮我國電力工程現(xiàn)況及未來一定時期的電力規(guī)劃需求。目前，35kV及以下宜采用單母線單組蓄電池組的接線方式，110kV宜采用直流母線分段的接線方式，而220kV及以上的發(fā)電廠、變電站應(yīng)采用直流母線分段的接線方式，正常時分段運行。主接線的選擇應(yīng)同時考慮項目是否設(shè)置合閘母線和控制母線，而對應(yīng)選用硅降壓裝置。在實際工程中，主接線的設(shè)計也會參考同一電網(wǎng)中現(xiàn)有相同地位電站節(jié)點的系統(tǒng)配置水平，保證新投入的設(shè)備具有一定的先進性，以促進整個電力系統(tǒng)的可靠性。

2.2 蓄電池組與充電裝置

蓄電池組的選型與安裝位置是極其重要的設(shè)計項目。蓄電池組的放電容量與項目的規(guī)模和負荷類型有關(guān)，蓄電池組的數(shù)量與系統(tǒng)標(biāo)稱電壓、蓄電池單體電壓以及是否采用硅降壓裝置有密切的關(guān)系。由于35kV變電站的蓄電池容量往往相對較小，蓄電池組可采用單只12V的蓄電池，并且經(jīng)過按層擺放組屏安裝在電池柜內(nèi)，與其他屏柜聯(lián)屏安裝。而對于大、中型發(fā)電廠或變電站，蓄電池組標(biāo)稱容量（C10）一般達到300Ah，蓄電池可靠性問題突出，應(yīng)采用單只為2V的電池。且蓄電池組應(yīng)安裝在專門的蓄電池室內(nèi)。蓄電池組的容量實際選擇時，一般重要地位的發(fā)電廠、變電站按事故放電2h的放電容量計算，結(jié)合技術(shù)規(guī)程參考同一水平的工程項目。新蓄電池在投入使用前應(yīng)先進行容量試驗，投入使用后應(yīng)合理設(shè)置充電電壓。而單蓄電池組的單母線直流系統(tǒng)在運行維護時應(yīng)特別注意防止母線脫離蓄電池組單獨運行，且生產(chǎn)中蓄電池組禁止做全容量核對性試驗。

2.3 監(jiān)控設(shè)備單元

直流系統(tǒng)監(jiān)控設(shè)備主要采用集中控制方式，采集、檢測、診斷直流電源系統(tǒng)的健康狀態(tài)并管理系統(tǒng)。對于主接線分段的直流系統(tǒng)，每段母線可配置一個監(jiān)控設(shè)備主機并配置相應(yīng)母線的底層檢測模塊。應(yīng)留意項目中特別的性能要求合理選擇配置監(jiān)控設(shè)備主機。并且在產(chǎn)品安裝設(shè)計圖中宜提出監(jiān)控設(shè)備與各個檢測模塊之間的通訊地址，以便于現(xiàn)場的施工、調(diào)試。

2.4 設(shè)計和安裝的工藝

直流系統(tǒng)設(shè)備能否長期穩(wěn)定、高效運行，與設(shè)備在設(shè)計、安裝方面的工藝均有著重要的聯(lián)系。規(guī)范、人性化的設(shè)計，清晰明了的設(shè)備標(biāo)識，是減少安全隱患的重要措施。如在設(shè)計上對直流斷路器和熔斷器容量級差的合理配置，能有效避免事故擴大。合理的設(shè)計與安裝，在生產(chǎn)中，能夠避免由于安裝環(huán)境灰塵大造成設(shè)備急劇老化，或者因端子排列位置、電源接線不規(guī)范、設(shè)備標(biāo)識不清楚等原因給運行和維護帶來安全隱患。為防止端子接線脫落或誤剪斷用途不明的電纜等工藝問題，電源接線應(yīng)避免不同負荷電纜在同一端子或開關(guān)處并聯(lián)接線到不同的盤柜，防止產(chǎn)生電源寄生回路造成隱性缺陷，同時避免在后期維護中拆除某一電纜時需要同時斷開其他無關(guān)電源的棘手問題。

2.5 直流系統(tǒng)常見問題及應(yīng)對措施

微機高頻開關(guān)直流電源系統(tǒng)為我國電力系統(tǒng)的穩(wěn)定運行和安全生產(chǎn)做出了重大的貢獻。同時隨著技術(shù)的更新?lián)Q代，在現(xiàn)場的生產(chǎn)中也提出了更高的要求：

（1）有待提高充電模塊質(zhì)量：注意直流系統(tǒng)長期運行后的充電裝置通訊故障、各充電模塊輸出電流不平衡，新老充電模塊兼容性差等問題。蓄電池可能因充電模塊缺陷造成長期過充膨脹損壞。應(yīng)加強巡視，并利用充電機輸出電流與母線電壓異常信號報警方式。

（2）蓄電池組的在線檢測和維護：目前，蓄電池在線檢測功能比較單一，同時對單組蓄電池的在線維護基本難于實現(xiàn)，常對蓄電池的單體電壓、電流電氣特征檢測。應(yīng)制定巡視計劃。且市場上有待出現(xiàn)對蓄電池溫度、變形檢測等電池內(nèi)部非電量性能健康指標(biāo)有更全面檢測的產(chǎn)品。

（3）絕緣檢測：運行中，目前的絕緣檢測裝置對非金屬接地檢測靈敏度不高，同時即使選線，也難于對故障點定位，維護人員需要另使用專門絕緣檢測工具測量或試?yán)瓟嗷芈窓z測。隨著技術(shù)的發(fā)展，以上問題將逐漸成為以后直流系統(tǒng)發(fā)展中需要突破的問題。

[1]國家發(fā)展和改革委員會.《電力工程直流系統(tǒng)設(shè)計技術(shù)規(guī)程》.2004.

[2]國家經(jīng)濟貿(mào)易委員會.《電力系統(tǒng)用蓄電池直流電源裝置運行與維護技術(shù)規(guī)程》.2000.

[3]能源部西北電力設(shè)計院.《電力工程電氣設(shè)計手冊電氣二次部分》.1991.

TM76

A

1004-7344（2016）07-0043-01

2016-2-2

劉先國（1989-），男，海南萬寧人，學(xué)士學(xué)位，從事電氣二次設(shè)計工作，曾任職烏江渡發(fā)電廠。