柳洪水電站直流系統(tǒng)介紹及運(yùn)行分析

楊海龍 趙濟(jì)

摘 要：直流系統(tǒng)是水電站中一個(gè)獨(dú)立的電源系統(tǒng)，它是全站作為控制、信號(hào)、繼電保護(hù)的操作電源，也是重要設(shè)備的保安電源及事故照明電源。監(jiān)視和維護(hù)直流設(shè)備的完好性對(duì)電站的安全可靠運(yùn)行十分重要。本文就柳洪水電站多年運(yùn)行的情況進(jìn)行一些介紹。

關(guān)鍵詞：直流系統(tǒng);結(jié)構(gòu)和功能;運(yùn)行方式;運(yùn)行情況分析

DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2019.21.120

1 前言

柳洪水電站位于四川省涼山彝族自治州美姑縣境內(nèi)，是美姑河水電規(guī)劃“一庫(kù)五級(jí)”方案的第四級(jí)水電站，裝機(jī)180MW，裝設(shè)3臺(tái)單機(jī)容量為60MW的水輪發(fā)電機(jī)組，3臺(tái)機(jī)組于2007年8月陸續(xù)投產(chǎn)發(fā)電。電站采用“無(wú)人值班，少人值守”的運(yùn)行方式，正常情況下電站僅配備少量值守人員，由美姑河集控中心對(duì)電站的機(jī)電設(shè)備進(jìn)行相關(guān)監(jiān)視、控制、操作，因此對(duì)直流系統(tǒng)可靠性要求很高。

2 柳洪水電站直流系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)和功能

柳洪水電站220V直流系統(tǒng)采用兩套獨(dú)立運(yùn)行的直流裝置構(gòu)成，每套裝置由一面充電裝置、一組蓄電池等組成。兩套裝置共用一面饋電柜，共有充電柜2面，饋電柜1面，蓄電池柜6面，系統(tǒng)另外配置一臺(tái)逆變電源裝置單獨(dú)組柜。直流饋線采用單母線分段接線，兩段母線之間設(shè)置聯(lián)絡(luò)斷路器，正常運(yùn)行時(shí)該斷路器處于斷開狀態(tài)，每組蓄電池和充電裝置分別接于一段直流母線。兩段直流母線共用一套絕緣監(jiān)測(cè)裝置配置于饋電屏上，實(shí)現(xiàn)對(duì)兩段直流母線及分支回路的絕緣監(jiān)視，再通過通信方式將直流系統(tǒng)所有故障和狀態(tài)信號(hào)（包括開關(guān)量和模擬量）送人監(jiān)控系統(tǒng)。直流系統(tǒng)的饋線采用環(huán)形供電方式，在環(huán)形供電的回路中選擇適宜處開環(huán)。

充電設(shè)備采用智能高頻開關(guān)模塊（N+I）冗余并聯(lián)組合方式供電，充電模塊能帶電更換。在每套充電裝置的進(jìn)線端，分別提供兩路交流電源，兩路電源互為備用，經(jīng)控制接觸器切換后輸出1路交流電源，交流電源控制開關(guān)SA1、SA2在“自動(dòng)”位置。特殊情況下，可以通過交流電源控制開關(guān)選擇“1路”或“2路”交流電源為相應(yīng)的充電裝置供電。

蓄電池組設(shè)有微機(jī)電池在線檢測(cè)儀，可檢測(cè)出每個(gè)單體電池電壓，并根據(jù)充放電時(shí)間標(biāo)出電池容量，對(duì)落后電池和電池?fù)p害予以報(bào)警。蓄電池設(shè)有放電回路和放電裝置，以便能將蓄電池定期放電。

3 柳洪水電站直流系統(tǒng)的運(yùn)行方式

3.1 220V直流系統(tǒng)的原理圖（如下圖）

Q1：左側(cè)接通，1#整流器及蓄電池與一段直流母線接通;右側(cè)接通，一段直流母線與二段直流母線聯(lián)絡(luò)。

Q2：右側(cè)接通，2#整流器及蓄電池與二段直流母線接通;左側(cè)接通，二段直流母線與一段直流母線聯(lián)絡(luò)。

3.2 運(yùn)行方案

（1）正常情況下，220V直流系統(tǒng)的兩套充電裝置分別并列于兩段母線，除供給經(jīng)常性負(fù)荷外，還向蓄電池浮充電，以彌補(bǔ)蓄電池自放電損耗的能量或進(jìn)行合閘操作消耗的能量。

（2）當(dāng)1組蓄電池組及其充電裝置故障或維護(hù)時(shí)，將Q1接通二段母線，此時(shí)一段母線由二段母線供電。當(dāng)2組蓄電池組及其充電裝置故障或維護(hù)時(shí)，將Q2接通一段母線，此時(shí)二段母線由一段母線供電。

（3）當(dāng)交流失壓時(shí)，直流裝置可自動(dòng)由蓄電池向各饋線回路供電;兩組蓄電池都出現(xiàn)故障時(shí)，可以采用充電裝置短時(shí)間單獨(dú)向直流負(fù)荷供電。

4 柳洪220v直流系統(tǒng)運(yùn)行情況分析

（1）柳洪220v直流系統(tǒng)投運(yùn)已超10年，整體運(yùn)行效果良好。由于運(yùn)行時(shí)間長(zhǎng)，加上設(shè)備老化現(xiàn)已對(duì)部分設(shè)備進(jìn)行技改，2#充電裝置的充電模塊已由HD22020-2更換為HD22020-3提高了供電的穩(wěn)定性，同時(shí)也減少了維護(hù)的費(fèi)用。經(jīng)過1年多試運(yùn)行穩(wěn)定、可靠，1#充電裝置也將進(jìn)行更換、升級(jí)。

（2）目前，柳洪水電站直流系統(tǒng)供電方式為環(huán)形供電。雖然環(huán)形供電方式有饋出柜少、電纜數(shù)量少、節(jié)約成本等優(yōu)點(diǎn)，但缺點(diǎn)同樣明顯，如：操作切換復(fù)雜、路徑較長(zhǎng)導(dǎo)致的壓降較大、查找接地點(diǎn)困難、分支線路故障可能引起整個(gè)直流系統(tǒng)故障等，可見環(huán)形供電方式可靠性并不高。直流系統(tǒng)作為電站所有在運(yùn)系統(tǒng)的重要組成部分，肩負(fù)著給保護(hù)、監(jiān)控、調(diào)速和輔機(jī)等系統(tǒng)供電的重任，一旦直流系統(tǒng)故障，對(duì)電站的安全穩(wěn)定運(yùn)行會(huì)造成巨大影響。另外根據(jù)《國(guó)家電網(wǎng)公司十八項(xiàng)電網(wǎng)重大反事故措施（修訂版）》5.1.1.10條規(guī)定：變電站直流系統(tǒng)的饋出網(wǎng)絡(luò)應(yīng)采用輻射狀供電方式，嚴(yán)禁采用環(huán)形供電方式。因此柳洪水電站直流系統(tǒng)供電方式須進(jìn)行更改，由目前的環(huán)形供電方式更改為輻射形供電方式，以提高供電可靠性，保證電站安全穩(wěn)定運(yùn)行。

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作者簡(jiǎn)介：楊海龍（1986-），男，山西朔州人，本科，工程師，從事水電站運(yùn)行與維護(hù)技術(shù)工作。