茂名熱電廠直流系統(tǒng)屏更新改造設(shè)計(jì)方案淺析.doc

1、茂名熱電廠直流系統(tǒng)屏更新改造設(shè)計(jì)方案淺析摘要茂名熱電廠原用的老式直流系統(tǒng)屏存在結(jié)線復(fù)雜、 維護(hù)困難、 工作可靠性差及配置不合理的問題，機(jī)組控制模式既有集中控制，又有分散控制。在改造中，根據(jù)實(shí)際情況，采用了全廠統(tǒng)一布置的直流系統(tǒng)方式，并通過分析、計(jì)算，對(duì)蓄電池組、充電設(shè)備等進(jìn)行了更新。運(yùn)行情況說明改造達(dá)到了設(shè)計(jì)要求，且安全可靠，維護(hù)方便。1 老式直流系統(tǒng)屏存在的缺點(diǎn)茂名熱電廠原用的直流系統(tǒng)屏為老式直流系統(tǒng)屏 (同一屏為雙母線結(jié)線，采用直流發(fā)電機(jī)及硅充電裝置 )。從超過 30a 的運(yùn)行情況來看，主要存在的缺點(diǎn)或不足之處如下。1.1 雙工作母線結(jié)線布置復(fù)雜因直流屏采用雙工作母線結(jié)線，6 根直流母線水

2、平布置于屏頂上(根據(jù)控制、信號(hào)音響的需要，直流母線上還設(shè)有8 根小母線 )。在同一塊屏上，有兩組母線的饋線回路或電源與饋線回路相混合布置。當(dāng)設(shè)備出現(xiàn)接觸不良等缺陷時(shí)，往往因結(jié)線復(fù)雜和設(shè)備間距小，而使缺陷難以處理。1.2 儀表和燈光信號(hào)難以維護(hù)老式的直流屏， 其屏的正面都不采用活動(dòng)門的型式。這樣，裝于屏面上的儀表、信號(hào)燈等設(shè)備，往往損壞后不能更換。1.3 直流發(fā)電機(jī)維護(hù)工作量和耗能大茂名熱電廠原使用同軸電動(dòng)直流發(fā)電機(jī)組及GVA 型硅整流裝置擔(dān)負(fù)直流系統(tǒng)經(jīng)常負(fù)荷及作為蓄電池的核對(duì)性充電設(shè)備。配有1 臺(tái) Z2-17，15kW 的直流發(fā)電機(jī)，由 J2-62-4，17kW 的電動(dòng)機(jī)帶動(dòng)，當(dāng)直流電機(jī)持續(xù)運(yùn)

3、行時(shí)，電動(dòng)機(jī)月耗電量約12MWh ，影響節(jié)能降耗，且整流子碳刷易冒火花，需經(jīng)常維護(hù)。當(dāng)使用GVA 型硅充電裝置擔(dān)負(fù)直流系統(tǒng)的經(jīng)常負(fù)荷時(shí)，由于硅整流裝置不能自動(dòng)調(diào)節(jié)輸出，直流系統(tǒng)負(fù)荷突變時(shí)(如汽機(jī)啟動(dòng)直流油泵 )，若不及時(shí)調(diào)整硅裝置的輸出， 將會(huì)導(dǎo)致母線電壓偏低，致使蓄電池過放電， 嚴(yán)重時(shí)影響繼電保護(hù)裝置的正常工作。當(dāng)蓄電池進(jìn)行核對(duì)性放電時(shí)，因硅裝置為不可逆式，無法作為蓄電池的放電負(fù)載，蓄電池須在空母線的前提下另接電阻作負(fù)載進(jìn)行放電，而母線的倒閘操作較復(fù)雜， 容易出現(xiàn)錯(cuò)漏。1.4 絕緣監(jiān)察裝置動(dòng)作靈敏度低老式直流系統(tǒng)屏采用電磁式絕緣監(jiān)察裝置反映直流系統(tǒng)的接地狀況。從茂名熱電廠多年的運(yùn)行情況來看，

4、 該裝置能正確反映單極明顯的接地現(xiàn)象，但當(dāng)兩極的絕緣都下降時(shí)， 卻不能準(zhǔn)確反映。2 新直流屏的設(shè)計(jì)原則茂名熱電廠為早期發(fā)電廠，機(jī)組控制模式采用原蘇聯(lián)早期形式，即電氣系統(tǒng)采用集中控制，60 年代投運(yùn)的1 號(hào)、 2 號(hào)機(jī)組，機(jī)、爐采用分散控制，70 年代的 3 號(hào)、 4 號(hào)機(jī)組，機(jī)、爐采用集中控制。因此，對(duì)于現(xiàn)代機(jī)組普通采用的單元機(jī)組獨(dú)立的直流系統(tǒng)方式將無法實(shí)現(xiàn)，只能根據(jù)該廠的實(shí)際情況，采用全廠統(tǒng)一布置的直流系統(tǒng)方式。2.1 接線方式新的直流屏采用單母線分段的接線方式， 兩組蓄電池經(jīng)聯(lián)絡(luò)刀開關(guān)進(jìn)行連接。 為防止兩組蓄電池并列運(yùn)行，聯(lián)絡(luò)刀開關(guān)與蓄電池電源刀開關(guān)之間應(yīng)設(shè)有閉鎖措施。2.2 屏上設(shè)備布置

5、做到簡單清晰，電源 (充電設(shè)備和蓄電池 )、饋線、事故照明裝置布置于各自的屏上。帶有儀表及燈光信號(hào)的屏面，使用活動(dòng)門的型式。2.3 充電裝置選用可控可逆式硅充裝置，實(shí)行負(fù)荷自動(dòng)跟蹤，保證直流母線的電壓質(zhì)量。當(dāng)蓄電池進(jìn)行核對(duì)性放電時(shí)，硅裝置工作于整流的逆變狀態(tài)，蓄電池不用另接電阻作為放電負(fù)載。2.4 蓄電池組原則上選用免維護(hù)密封式蓄電池，當(dāng)原GGM-800 型蓄電池組經(jīng)校驗(yàn)后，仍滿足直流系統(tǒng)的要求時(shí)，可暫不更換。2.5 絕緣監(jiān)察裝置和饋線開關(guān)原則上選用 90 年代技術(shù)先進(jìn)、成熟可靠的設(shè)備。例如，選用由 CMOS集成電路組成的 ZJJ-1 型絕緣監(jiān)察裝置，該裝置在直流兩極絕緣均等下降時(shí)都能正確動(dòng)作

6、發(fā)信。3 新直流系統(tǒng)屏的設(shè)備選型3.1 直流系統(tǒng)負(fù)荷經(jīng)統(tǒng)計(jì)，直流系統(tǒng)各類負(fù)荷如表1。因茂名熱電廠為中型火力發(fā)電廠，且與系統(tǒng)相連，所以蓄電池事故放電時(shí)間考慮為1h。對(duì)于汽輪機(jī)潤滑油泵，因?yàn)槭歉邷亍⒏邏簷C(jī)組，故其事故計(jì)算時(shí)間為1.0h ，直流潤滑油泵的K值取 0.8，密封油泵的K 值取 0.7 計(jì)算。沖擊負(fù)荷考慮為1 臺(tái)最大合閘電流的斷路器合閘。3.2 蓄電池組的選擇3.2.1 按事故持續(xù)放電狀態(tài)選擇tj=KkQsg/Isg=1.1 307Ah/306A=1式.1h中tj GGM型蓄電池假想時(shí)間，h ；Kk可靠因數(shù)，取1.1；Qsg事故負(fù)荷計(jì)算容量，Ah ；Isg事故放電電流，A。查電力工程設(shè)計(jì)手

7、冊 (西北電力設(shè)計(jì)院、 東北電力設(shè)計(jì)院主編)中 P769 曲線表，得 Idj=16.8A，則 Qe36Isg/Idj=(36 306/16.8)Ah=658Ah式中 Qe蓄電池的 10h 放電容量， Ah；Idj單位容量蓄電池在放電假想時(shí)間內(nèi)所允許的放電電流，A。選用 720Ah 的蓄電池即可。原選用的蓄電池為GGM-800 型可滿足要求。3.2.2 按最大沖擊電流選擇Qe 0.78(Isg+Ich)= 0.78 (306+235)Ah=422Ah 根據(jù)計(jì)算結(jié)果，蓄電池的容量按事故持續(xù)放電狀態(tài)下計(jì)算選擇。原運(yùn)行的 GGM-800 型蓄電池組仍滿足負(fù)荷的要求。3.2.3 直流電壓水平校驗(yàn)(以 G

8、GM-800 型為例 )a) 按事故放電初期，蓄電池突然承受放電電流的電壓水平驗(yàn)算：Kcho=Iso/C10=609A/800Ah=0.76h-1 式中 Kcho單位容量蓄電池放電初期放電系數(shù)，h-1。查 GGM 型蓄電池短時(shí)沖擊放電曲線表得：茂名熱電廠直流系統(tǒng)屏更新改造設(shè)計(jì)方案淺析:表 1 直流系統(tǒng)各類負(fù)荷負(fù)荷名稱計(jì)算容量/kW 經(jīng)常負(fù)荷/A( 事故負(fù)荷 )/( 初期 Iso/A 持續(xù) Is/A 沖擊 Ich/A) 事故時(shí)間/h 事故放電容量 /Ah經(jīng)常負(fù)荷7.2333333 133 事故照明251140.6114 0.6168 通信備用電源314 0.514 0.175熱工備用電源314

9、0.514 0.175直流潤滑油泵80 0.8 728 0.5291 01146.5 直流密封油泵20.1 0.7260 0.591 0.11465 斷路器合閘電流 235合計(jì) 33609306235307Kcho=0.76h-1 時(shí)， Ucho=1.86V，則直流母線電壓為N.Ucho=106 1.86V=197.16V 0.85Ue 式中 Ucho 單位容量電池沖擊負(fù)荷初期端電壓，V；N浮充電池個(gè)數(shù)；Ue直流母線額定電壓，V。b) 按事故放電末期，蓄電池再承受沖擊負(fù)荷時(shí)的電壓驗(yàn)算：Km=Is/C10=306A/800Ah=0.38h-1Kchm=Ich/C10=235A/800Ah=0.2

10、9h-1 式中 Km單位容量蓄電池持續(xù)放電系數(shù)， h-1；Kchm單位容量蓄電池沖擊放電末期放電系數(shù)，h-1。查有關(guān)曲線得Uchm=1.72V，則直流母線電壓為N.Uchm=1061.72V=182.32V0.80Ue N.Uchm0.85Ue 式中 Uchm單位容量蓄電池沖擊負(fù)荷末期端電壓，V。從計(jì)算結(jié)果來看，選取蓄電池為800Ah 時(shí)，按事故放電的末期，蓄電池再承受沖擊負(fù)荷時(shí)，母線電壓為 182.32V，能滿足斷路器的合閘電壓要求，但難以滿足直流油泵的運(yùn)行要求(直流油泵運(yùn)行允許電壓范圍為 (-10% +10%)Ue 間 ) 。蓄電池的容量應(yīng)選大一級(jí)為宜，即C10=1000Ah。但上述校驗(yàn)為

11、運(yùn)行中的極端情況，運(yùn)行中出現(xiàn)的概率極少，當(dāng)出現(xiàn)時(shí)可通過調(diào)整蓄電池組的放電個(gè)數(shù)來滿足直流油泵的運(yùn)行。故原選用的GGM-800 型蓄電池可滿足要求。但原用的GGM-800 型、組蓄電池運(yùn)行時(shí)間已達(dá)10a 以上，受蓄電池自放電、過放電及電極純化等影響，蓄電池陰、陽極板脫落滲液嚴(yán)重，電池難以滿足充電，可靠性大大降低。因此，利用改造機(jī)會(huì)將、組蓄電池更換為英國進(jìn)口的VH34-1000 型免維護(hù)蓄電池。3.2.4 蓄電池的個(gè)數(shù)蓄電池個(gè)數(shù)為： N=230/1.85=124 ，其中基本電池?cái)?shù)為88 個(gè)，端電池?cái)?shù)為36 個(gè)。3.3 充電設(shè)備的選擇3.3.1 核對(duì)性充電設(shè)備3.3.1.1 充電設(shè)備的額定電流a) 按

12、事故放電后進(jìn)行充電的要求選擇充電設(shè)備，計(jì)算公式為：Ic=1.1Qsg/t+Ijc=1.1 307Ah/12h+33A=61A式中Ijc浮充電設(shè)備的工作電流， A；Ic充電設(shè)備應(yīng)具備的輸出電流， A。b)考慮核對(duì)性充放電，按最大充電電流選擇，Ic=0.1Qe+Ijc=(0.1 800+33)A=113A故充電設(shè)備的額定輸出電流應(yīng)大于113A。3.3.1.2 充電設(shè)備的輸出電壓范圍對(duì)有端電池的直流系統(tǒng)，充電設(shè)備的電壓應(yīng)滿足蓄電池充電末期的電壓選擇。即：Uc=N Ucm=124 2.4V=297.6V式中 Uc充電設(shè)備輸出電壓，V；Ucm蓄電池滿充電端電壓， V。取最大一級(jí)，即 360V。充電設(shè)備容量： Pc=IcUcm=113A360V=41kW。不考慮選用直流發(fā)電機(jī)，應(yīng)選用的硅整流裝置為KGCfA-150/360，則額定輸出電流為150A，最高輸出電壓為 360V。3.3.2 浮充電設(shè)備浮充電設(shè)備持續(xù)負(fù)荷電流Ifc 為 Ifc=0.0042Qe+Ijc=(0.0042 1000+33)A=37.2A浮充電設(shè)備正常工作容量 Pfc 為 Pfc=IfcUcm=37.2A 360V=14kW按核對(duì)性充電設(shè)備選得的KGCfA-150/360 可滿足蓄電池浮充電要求。4 結(jié)束語通過分析茂名熱電廠老式直流系統(tǒng)屏存在的缺點(diǎn)或不足之處，提出了其更新、 改造