超超臨界1 000 MW機(jī)組脫硫直流系統(tǒng)改造技術(shù)分析

摘? 要：由于長(zhǎng)時(shí)間運(yùn)行，廣東某電廠#3、#4機(jī)脫硫直流系統(tǒng)電子設(shè)備缺陷逐漸暴露，為降低維護(hù)費(fèi)用、方便設(shè)備管理維護(hù)、提高設(shè)備綜合利用率，擬對(duì)#3、#4機(jī)脫硫直流系統(tǒng)進(jìn)行改造?，F(xiàn)對(duì)改造方案進(jìn)行設(shè)想和對(duì)比分析，得出了取消#3、#4機(jī)脫硫直流系統(tǒng)，改由主機(jī)直流直接供電的方案。

關(guān)鍵詞：脫硫直流系統(tǒng);改造;技術(shù)分析

0? ? 引言

在電廠中，正常情況下，直流系統(tǒng)為控制系統(tǒng)、繼電保護(hù)、斷路器跳合閘操作回路、事故照明、交流不停電電源、事故油泵等提供可靠的直流電源，而在交流電源出現(xiàn)事故不能穩(wěn)定工作的情況下，通過蓄電池組繼續(xù)提供穩(wěn)定的直流電源，是電廠控制及保護(hù)的重要基礎(chǔ)。直流系統(tǒng)的可靠運(yùn)行對(duì)發(fā)電廠的安全運(yùn)行起著至關(guān)重要的作用，它是安全運(yùn)行的保證。

廣東某電廠#3、#4機(jī)脫硫直流系統(tǒng)投入運(yùn)行已超過8年，接近電子設(shè)備連續(xù)運(yùn)行規(guī)定年限，其設(shè)備缺陷逐步暴露。2018年，#4機(jī)B修時(shí)對(duì)#3、#4機(jī)脫硫直流系統(tǒng)兩組蓄電池進(jìn)行充放電試驗(yàn)，放電容量未達(dá)到80%就因電池電壓過低被迫終止，表明蓄電池組已不合格。2019年10月，#3機(jī)脫硫直流系統(tǒng)交流輸入電源故障，蓄電池組為脫硫直流母線供電，運(yùn)行不到2 h，即發(fā)出蓄電池組電壓低告警，嚴(yán)重威脅了脫硫系統(tǒng)的運(yùn)行，從而影響了電廠運(yùn)行的安全。因?yàn)橹绷飨到y(tǒng)的重要性，我們必須重視該電廠的問題，并想辦法解決，因此，擬對(duì)#3、#4機(jī)脫硫直流系統(tǒng)進(jìn)行技術(shù)分析和改造。

1? ? 設(shè)備簡(jiǎn)介

廣東某電廠#3、#4機(jī)采用獨(dú)立于主機(jī)的直流電源系統(tǒng)。#3、#4機(jī)脫硫直流電源系統(tǒng)為110 V控制電源，型號(hào)為奧特迅，其結(jié)構(gòu)如圖1所示，分為兩段，每段均有1個(gè)充電柜、1個(gè)饋線柜、1組500 Ah蓄電池組，兩段之間布置了1個(gè)聯(lián)絡(luò)柜，主要負(fù)荷如表1、表2所示，兩段日常運(yùn)行電流均約為5 A。

脫硫直流系統(tǒng)交流電源正常時(shí)，高頻開關(guān)將輸入的三相交流電轉(zhuǎn)換成直流電源，經(jīng)隔離二極管隔離后輸出，提供母線電源，再給電池充電。當(dāng)輸入電源故障或停電時(shí)，由蓄電池給母線供電，同時(shí)發(fā)出交流故障信號(hào)，聲光報(bào)警。監(jiān)控模塊檢測(cè)電池電壓和放電時(shí)間，當(dāng)電池放電到一定程度，監(jiān)控模塊會(huì)發(fā)出蓄電池故障告警，此時(shí)應(yīng)停止放電。

2? ? 改造方案設(shè)想

對(duì)此次脫硫直流系統(tǒng)改造提供兩種方案，第一種即更換所有蓄電池組及不合格電子組件;第二種即取消脫硫直流系統(tǒng)，由主機(jī)直流系統(tǒng)直接為脫硫直流母線供電。

2.1? ? 方案一：更換所有蓄電池組及不合格電子組件

該方案簡(jiǎn)單可靠，維持當(dāng)前設(shè)計(jì)，只需購(gòu)買相關(guān)設(shè)備進(jìn)行更換，操作性強(qiáng)，簡(jiǎn)單易行，估算所需成本大約為200萬元人民幣。

2.2? 方案二：取消#3、#4機(jī)脫硫直流系統(tǒng)，改由主機(jī)直流直接供電

本方案擬取消#3、#4機(jī)脫硫直流系統(tǒng)，改由主機(jī)直流直接供電。經(jīng)過現(xiàn)場(chǎng)統(tǒng)計(jì)，正常運(yùn)行時(shí)，#3、#4機(jī)脫硫直流系統(tǒng)日常負(fù)荷為額定負(fù)荷5%，負(fù)荷非常小。而#3、#4機(jī)主機(jī)配有兩段獨(dú)立的直流系統(tǒng)，且富余容量完全能夠滿足脫硫系統(tǒng)日常運(yùn)行。本方案改造的基本原則是在保證脫硫系統(tǒng)交流、直流供電可靠性的前提下，減少設(shè)備數(shù)量，以降低維護(hù)成本、提高設(shè)備利用效率。具體方案如下：取消現(xiàn)有的脫硫直流系統(tǒng)蓄電池組、充電裝置，從#3（#4）機(jī)直流饋線柜引一路電源至現(xiàn)蓄電池組接口，改造后的結(jié)構(gòu)如圖2所示。

2.2.1? ? 設(shè)備選擇

（1）電纜線徑選擇。經(jīng)現(xiàn)場(chǎng)測(cè)算，從#3機(jī)直流饋線柜至#3、#4機(jī)脫硫直流配電間單芯電纜路徑約700 m，根據(jù)《電力工程直流電源系統(tǒng)設(shè)計(jì)技術(shù)規(guī)程》（DL/T 5044—2014）要求，直流電纜截面應(yīng)按電纜長(zhǎng)期允許載流量和回路允許電壓降兩個(gè)條件選擇。

考慮到#3、#4機(jī)脫硫直流系統(tǒng)一段母線同時(shí)帶兩個(gè)機(jī)組負(fù)載，長(zhǎng)期載流量取為10 A，根據(jù)《電力工程電纜設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)》（GB 50217—2018）附表C.0.1-3，單芯銅電纜截面為25 mm2時(shí)，允許載流量為132 A，完全可以滿足要求;若按允許壓降計(jì)算，則有：

S==≈46.83? mm2

兩者取較大值，可取50 mm2。

（2）附屬配件選擇。由于改造后從原電池接線回路接入，故需取消熔斷器，采用直流空開，在#3機(jī)饋線柜1選用50 A直流空開，在脫硫直流母線側(cè)選用25 A直流空開。

（3）脫硫直流母線及各路饋線仍采用原監(jiān)測(cè)裝置，報(bào)警信號(hào)保持不變。

2.2.2? ? 工作內(nèi)容

主要工作內(nèi)容為搭設(shè)架交，分三步進(jìn)行實(shí)施：（1）搭設(shè)架子、敷設(shè)#3、#4機(jī)脫硫直流與UPS電源至主機(jī)直流與UPS的電纜。根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)電纜橋架位置搭設(shè)必需的架子，將電纜從#3、#4機(jī)脫硫直流與UPS配電室敷設(shè)至主機(jī)直流與UPS配電室。（2）電纜接入。將原電源斷開，拆除不必要的電纜，保留現(xiàn)有的監(jiān)控、測(cè)量裝置和回路;做好電纜鼻子，接入電纜，并封堵完善。（3）系統(tǒng)調(diào)試。調(diào)試做好檢查，特別是檢查線對(duì)地和線間絕緣;檢查無異常后，壓票送電、接入負(fù)荷，查看監(jiān)控、測(cè)量裝置是否完善;模擬故障，查看相應(yīng)告警是否正確。

2.2.3? ? 工作時(shí)長(zhǎng)及成本估算

機(jī)組檢修時(shí)實(shí)施，每臺(tái)機(jī)組搭架子、敷設(shè)電纜工期約10天，電纜接入、調(diào)試時(shí)間約5天。

該方案成本較低，估計(jì)價(jià)格在50萬元左右。

3? ? 對(duì)比分析

通過分析我們不難發(fā)現(xiàn)：方案一簡(jiǎn)單易行，無需設(shè)計(jì)線路，也不會(huì)變更當(dāng)前設(shè)計(jì)，直接購(gòu)買配套設(shè)備即可，但由于需更換所有不合格的電子組件及蓄電池組，其成本較方案二高出許多，且設(shè)備較多，維修復(fù)雜，維修成本也進(jìn)一步上升，更換后設(shè)備在達(dá)到一定年限后，仍需重新購(gòu)買設(shè)備，不能一勞永逸地解決問題。所以，方案一雖然簡(jiǎn)單可靠，但后續(xù)成本開支較多，初始簡(jiǎn)單，后續(xù)復(fù)雜。

方案二需變更設(shè)備，更改當(dāng)前設(shè)計(jì)，需要提前做好方案設(shè)想規(guī)劃，并做好事故預(yù)想。該方案將脫硫直流系統(tǒng)的故障風(fēng)險(xiǎn)綁架在主機(jī)直流系統(tǒng)中，出現(xiàn)事故時(shí)會(huì)擴(kuò)大事故范圍，但在日常運(yùn)行中降低了維護(hù)費(fèi)用，方便了設(shè)備管理維護(hù)，提高了設(shè)備綜合利用率，脫硫直流系統(tǒng)故障率大幅降低，保障主機(jī)直流系統(tǒng)正常運(yùn)行即可保障脫硫直流系統(tǒng)正常運(yùn)行，且成本只有方案一的1/4，永久解決了脫硫直流系統(tǒng)的問題。

對(duì)比兩方案，從經(jīng)濟(jì)性及日后維修工作的角度考慮，應(yīng)當(dāng)選擇方案二，即取消#3、#4機(jī)脫硫直流系統(tǒng)，改由主機(jī)直流直接供電。該方案適用于脫硫直流系統(tǒng)負(fù)荷較小的機(jī)組，其他電廠可根據(jù)自己的實(shí)際情況借鑒改造。

4? ? 結(jié)語

脫硫直流系統(tǒng)是十分重要的系統(tǒng)，對(duì)于機(jī)組而言不可或缺，但在本文所述電廠中其日常運(yùn)行負(fù)荷較小，主機(jī)直流系統(tǒng)的富余容量完全能夠滿足脫硫系統(tǒng)的運(yùn)行需要，因此，對(duì)脫硫直流系統(tǒng)進(jìn)行改造，可有效降低維護(hù)費(fèi)用、方便設(shè)備管理維護(hù)、提高設(shè)備綜合利用率。

[參考文獻(xiàn)]

[1] 白忠敏，劉百震，於崇干.電力工程直流系統(tǒng)設(shè)計(jì)手冊(cè)[M].北京：中國(guó)電力出版社，2009.

[2] 宋繼成.220～500 kV變電所電氣接線設(shè)計(jì)[M].北京：中國(guó)電力出版社，2004.

收稿日期：2020-06-04

作者簡(jiǎn)介：張博文（1990—），男，湖北隨州人，助理工程師，從事火電廠集控運(yùn)行工作。