茂名熱電廠直流系統(tǒng)屏更新改造設(shè)計(jì)方案淺析 [ 日期：2006-01-21

1、中國電力（）茂名熱電廠直流系統(tǒng)屏更新改造設(shè)計(jì)方案淺析 日期：2006-01-21 來自：茂名熱電廠 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

2、流屏采用雙工作母線結(jié)線，6根直流母線水平布置于屏頂上(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)，

3、當(dāng)直流電機(jī)持續(xù)運(yùn)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)備布置做到簡單清晰，電源(充電設(shè)備和

5、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)

6、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?、高壓機(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=1.1307Ah/306A=1.1h式中tjGGM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)手冊(cè)(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，

7、則Qe36Isg/Idj=(36306/16.8)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Qe0.78(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GGM-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=

8、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：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7.2333333133事故照明251140.61140.6168通信備用電源3140.5140.517熱工備用電源3140.5140.517直流潤滑油泵800.87280.52910.51146直流密封油泵20.10.72600.5910.51146斷路器合閘電流235合計(jì)33609306235307Kcho=0.76h-1時(shí)，Ucho=1.

9、86V，則直流母線電壓為N.Ucho=1061.86V=197.16V0.85Ue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=0.29h-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=182.32V0.80UeN.Uchm0.85Ue式中Uchm單位容量蓄電池沖

10、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

11、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=1.1307Ah/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=(0.1800+33)A=113A故充電設(shè)備的額定輸出電

12、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=NUcm=1242.4V=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=(0.00421000+33)A=37.2A浮充電設(shè)備正常工作容量Pfc為Pfc=IfcUcm=37.2A360V=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