直流系统的问题与改造
2007-10-08 11:05:11 来源：
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电力18讯： 摘 要：介绍天荒坪电站直流系统的配置情况，对充电屏、绝缘监测装置、直流负荷存在的问题进行分析探讨，并对直流充电屏、绝缘监测装置及回路改造的情况及效果进行说明。
关键词：直流 问题 改造
1. 概述
天荒坪抽水蓄能电站共有四套完全独立的直流系统装置，分别为220V系统、110V系统、48V系统和上库48V系统。每套装置由充电装置、配电屏和蓄电池组组成。充电装置为KCVA-20型相控式晶闸管电路，采用三相全控桥整流，具有自动稳流、自动稳压、手动、自动均衡充电以及限流和过流保护等功能。全部设备由许继电源公司生产，配用德国产阳光牌A600型阀控式铅酸蓄电池，于1998年3月投产使用.
220V直流系统是发电/电动机组在起动过程中发电机高压油顶起装置高压注油泵的备用电源和机组黑启动方式下励磁零起升压的起励电源，同时也是全厂事故照明的电源。系统由三面充电屏（两面主用、一面备用）、四面主配电屏（分两段直流母线）和二组蓄电池组成，每组蓄电池108只，容量600Ah。每面充电屏各带一段直流母线和一组蓄电池浮充运行。每段母线配电屏上还各装有直流回路绝缘检测装置一套。备用充电屏可以代替任意一面主用充电屏运行。直流110V系统和48V系统的构成与此相似，只是充电装置和蓄电池的容量有所不同，电池容量分别为1500Ah、350Ah。
110V直流系统是全厂设备控制、保护和操作的电源，主要用于电站计算机监控系统、继电保护、励磁系统、机组变频启动装置以及高低压开关设备及辅助设备的控制与操作。
48V直流系统是全厂控制和保护的信号电源，主要用于电站模拟量测量监视和中控楼模拟屏。
上库48V直流系统是进出水口闸门液压启闭机控制及监控系统上库现地控制单元的的电源。系统由二面充电屏（一主一备）和一面配电屏组成。蓄电池只设一组。
2. 直流系统存在的问题及分
2.1 直流负载的接入方式影响控制设备的安全运行
直流110V系统的主要负荷是电站内最重要的控制保护设备，这些设备全是双直流电源供电，二路直流电源经二极管隔离后并接在一起，其接线方式如图一所示。
图 一
这种接线方式在二组直流电源的主回路对地绝缘都正常的情况下,是没有任何问题的，此时直流母线对地分布电容是相同的，每组直流电源正母对地电压和负母对地电压是平衡的，也就是相等的。假如直流I段的电压U1=115V，直流II段的电压U2=115.5V,根据二极管高通法则，D1、D2截止，D3、D4导通，直流电源II段的电压U2经二极管的压降（约0.6V）后, 到控制设备负荷端的电压U3=115.5-0.6=114.9V。
而在二组直流母线绝缘受到破坏并降低时，正负母线对地分布电容（C1、C2、C3、C4）发生变化，使正负母线对地电压发生偏移，从而使U1+≠U1-，U2+≠U2-。假如U1+>U1-，U2+<U2-，同样根据二极管的高通法则，直流电源I段的正极经D1流到控制设备的负荷端，再经D4返回至直流电源II段的负极。这样，控制设备负荷端的电压U3有了很大的抬高，即U3= U1+ + U2-，严重威胁着控制设备的安全运行，U3电压过高时将烧毁所接的控制设备。这种情况在天荒坪抽水蓄能电站机电设备调试和试运行期间已发生多次，负荷端直流最高电压曾到过170V，烧毁了部分控制设备的电源装置和元件。
最恶劣的情况是，一组直流母线的正母完全接地，而另一组直流母线的负母完全接地，那么在控制设备的负荷端两组直流电压完全 加，即U3=U1+U2，其后果就可想而知了。
2.2 直流系统工作电压过高影响二次设备的安全运行
直流系统自投运后,无论DC220系统、DC110V系统，还是DC48V系统，普遍存在实际运行电压过高的情况，尽管该运行电压还在规范规定的范围之内，但已经达到允许运行电压范围的最高限了。
以DC110V系统为例，每组充电装置带一组蓄电池，同时带一段直流母线和负荷浮充运行。浮充电压的整定值根据蓄电池的充电特性和数量计算而得，即Uf = 2.23(单只电池的充电电压值)×54（蓄电池数量） = 120.42V。这一值比规范规定的上限110%UN只低了0.58V。尽管直流母线到负荷端有一定的线路压降和二极管压降，但压降比较小，在负荷端上实际测得的电压仍有119V。二次设备长期在较高的电压下运行，各元器件的功耗和发热将大大增加，从而影响二次设备的使用寿命和安全运行。
DC220V系统和DC48V系统的浮充电压整定值分别为240.84V、53.52V，也都接近于规定值的上限。
根据这一情况，公司对直流系统的每组蓄电池的数量及时作了调整，DC220V系统、DC110V系统和DC48V系统各组蓄电池分别由原来的108只、54只和24只减少到105只、52只、22只。每组蓄电池数量减少后，相应地就可以降低各充电装置的浮充电压整定值，即分别为234.15V、115.96V、49.06V。这样既可保证对蓄电池充足充满，也保证<
关键词：直流 问题 改造
1. 概述
天荒坪抽水蓄能电站共有四套完全独立的直流系统装置，分别为220V系统、110V系统、48V系统和上库48V系统。每套装置由充电装置、配电屏和蓄电池组组成。充电装置为KCVA-20型相控式晶闸管电路，采用三相全控桥整流，具有自动稳流、自动稳压、手动、自动均衡充电以及限流和过流保护等功能。全部设备由许继电源公司生产，配用德国产阳光牌A600型阀控式铅酸蓄电池，于1998年3月投产使用.
220V直流系统是发电/电动机组在起动过程中发电机高压油顶起装置高压注油泵的备用电源和机组黑启动方式下励磁零起升压的起励电源，同时也是全厂事故照明的电源。系统由三面充电屏（两面主用、一面备用）、四面主配电屏（分两段直流母线）和二组蓄电池组成，每组蓄电池108只，容量600Ah。每面充电屏各带一段直流母线和一组蓄电池浮充运行。每段母线配电屏上还各装有直流回路绝缘检测装置一套。备用充电屏可以代替任意一面主用充电屏运行。直流110V系统和48V系统的构成与此相似，只是充电装置和蓄电池的容量有所不同，电池容量分别为1500Ah、350Ah。
110V直流系统是全厂设备控制、保护和操作的电源，主要用于电站计算机监控系统、继电保护、励磁系统、机组变频启动装置以及高低压开关设备及辅助设备的控制与操作。
48V直流系统是全厂控制和保护的信号电源，主要用于电站模拟量测量监视和中控楼模拟屏。
上库48V直流系统是进出水口闸门液压启闭机控制及监控系统上库现地控制单元的的电源。系统由二面充电屏（一主一备）和一面配电屏组成。蓄电池只设一组。
2. 直流系统存在的问题及分
2.1 直流负载的接入方式影响控制设备的安全运行
直流110V系统的主要负荷是电站内最重要的控制保护设备，这些设备全是双直流电源供电，二路直流电源经二极管隔离后并接在一起，其接线方式如图一所示。
图 一
这种接线方式在二组直流电源的主回路对地绝缘都正常的情况下,是没有任何问题的，此时直流母线对地分布电容是相同的，每组直流电源正母对地电压和负母对地电压是平衡的，也就是相等的。假如直流I段的电压U1=115V，直流II段的电压U2=115.5V,根据二极管高通法则，D1、D2截止，D3、D4导通，直流电源II段的电压U2经二极管的压降（约0.6V）后, 到控制设备负荷端的电压U3=115.5-0.6=114.9V。
而在二组直流母线绝缘受到破坏并降低时，正负母线对地分布电容（C1、C2、C3、C4）发生变化，使正负母线对地电压发生偏移，从而使U1+≠U1-，U2+≠U2-。假如U1+>U1-，U2+<U2-，同样根据二极管的高通法则，直流电源I段的正极经D1流到控制设备的负荷端，再经D4返回至直流电源II段的负极。这样，控制设备负荷端的电压U3有了很大的抬高，即U3= U1+ + U2-，严重威胁着控制设备的安全运行，U3电压过高时将烧毁所接的控制设备。这种情况在天荒坪抽水蓄能电站机电设备调试和试运行期间已发生多次，负荷端直流最高电压曾到过170V，烧毁了部分控制设备的电源装置和元件。
最恶劣的情况是，一组直流母线的正母完全接地，而另一组直流母线的负母完全接地，那么在控制设备的负荷端两组直流电压完全 加，即U3=U1+U2，其后果就可想而知了。
2.2 直流系统工作电压过高影响二次设备的安全运行
直流系统自投运后,无论DC220系统、DC110V系统，还是DC48V系统，普遍存在实际运行电压过高的情况，尽管该运行电压还在规范规定的范围之内，但已经达到允许运行电压范围的最高限了。
以DC110V系统为例，每组充电装置带一组蓄电池，同时带一段直流母线和负荷浮充运行。浮充电压的整定值根据蓄电池的充电特性和数量计算而得，即Uf = 2.23(单只电池的充电电压值)×54（蓄电池数量） = 120.42V。这一值比规范规定的上限110%UN只低了0.58V。尽管直流母线到负荷端有一定的线路压降和二极管压降，但压降比较小，在负荷端上实际测得的电压仍有119V。二次设备长期在较高的电压下运行，各元器件的功耗和发热将大大增加，从而影响二次设备的使用寿命和安全运行。
DC220V系统和DC48V系统的浮充电压整定值分别为240.84V、53.52V，也都接近于规定值的上限。
根据这一情况，公司对直流系统的每组蓄电池的数量及时作了调整，DC220V系统、DC110V系统和DC48V系统各组蓄电池分别由原来的108只、54只和24只减少到105只、52只、22只。每组蓄电池数量减少后，相应地就可以降低各充电装置的浮充电压整定值，即分别为234.15V、115.96V、49.06V。这样既可保证对蓄电池充足充满，也保证<
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