關(guān)于發(fā)電廠直流及UPS系統(tǒng)維護的探討

溫瑞玻

摘 要：在大容量火力發(fā)電廠中，直流系統(tǒng)和交流不停電系統(tǒng)（UPS）是兩個不可缺少的電源系統(tǒng)。簡要介紹了某電廠直流系統(tǒng)和UPS系統(tǒng)電源的基本構(gòu)成、主要特點和運行方式，并對直流系統(tǒng)和UPS系統(tǒng)在大型發(fā)電廠中的應(yīng)用和重要性進行了闡述，進而探討了直流系統(tǒng)和UPS系統(tǒng)的運行和維護。

關(guān)鍵詞：發(fā)電廠；直流系統(tǒng)；UPS系統(tǒng)；蓄電池

中圖分類號：TM621 文獻標(biāo)識碼：A 文章編號：2095-6835（2014）19-0033-02

直流系統(tǒng)是發(fā)電廠控制、信號、保護、自動裝置以及斷路器分、合閘等能量的來源，同時又是供給自動裝置、事故照明、直流油泵和交流不停電電源等裝置的電源，它可以在外部交流電中斷的情況下，保證后備電源——蓄電池繼續(xù)提供直流電源。直流系統(tǒng)運行的安全、可靠是各電氣設(shè)備正常運行的前提，直流系統(tǒng)故障或隱患可能會導(dǎo)致電氣設(shè)備的停機、損壞，甚至發(fā)生解列等惡性事故。而交流不停電系統(tǒng)逐漸成為了大容量火力發(fā)電廠中不可缺少的電源系統(tǒng)。

1 直流系統(tǒng)、UPS系統(tǒng)的構(gòu)成和運行方式

本廠直流系統(tǒng)可分為110 V機組直流控制系統(tǒng)和220 V機組直流動力系統(tǒng)。110 V直流控制系統(tǒng)供控制、保護、測量及其他控制負荷，采用的是輻射網(wǎng)絡(luò)的供電方式；220 V機組直流動力系統(tǒng)供事故照明、直流電動機和交流不停電電源等負荷。本文以本廠主機110 V系統(tǒng)為例，對直流系統(tǒng)進行闡述和探討。

1.1 直流系統(tǒng)的構(gòu)成和運行方式

直流系統(tǒng)在發(fā)電廠中為控制、信號、保護、自動裝置及設(shè)備操作等提供了可靠的直流電源。我廠直流系統(tǒng)主要包括蓄電池組、集中監(jiān)控儀、充電模塊、直流饋線單元、絕緣檢測單元和交流配電裝置等，均為深圳奧特迅公司系列產(chǎn)品。集中監(jiān)控器通過分散控制的方式，對直流系統(tǒng)充電模塊、絕緣監(jiān)測模塊、電池組、母線、配電等進行實時監(jiān)控。每段直流母線配置一臺微機式直流系統(tǒng)絕緣監(jiān)察裝置，能在線檢測直流系統(tǒng)的對地絕緣狀況（包括直流母線、蓄電池回路、每個電源模塊和各個饋線回路的絕緣狀況）和直流母線的電壓，自動檢出故障回路，并發(fā)出報警。

直流系統(tǒng)正常情況下為單母線運行方式，蓄電池組與充電器裝置采用浮充方式并列運行。充電器除了供給正常的連續(xù)直流負荷外，還以小電流向蓄電池浮充電。Ⅰ，Ⅱ段分段運行，聯(lián)絡(luò)刀閘在斷開位置。Ⅰ組蓄電池和#1充電器在Ⅰ母線運行， #1充電器正常帶Ⅰ段母線上的負荷對Ⅰ組蓄電池進行浮充；Ⅱ組蓄電池和#2充電器在Ⅱ母線運行，#2充電器正常帶Ⅱ段母線上的負荷對Ⅱ組蓄電池進行浮充。#1、#2充電機雙投刀閘應(yīng)投在母線側(cè)，負荷母線電源雙投刀閘應(yīng)投在蓄電池側(cè)；#3充電機備用，出口刀閘斷開。

在蓄電池組核對性充放電試驗中，合上Ⅰ母、Ⅱ母聯(lián)絡(luò)刀閘，使兩段直流母線并聯(lián)運行，并將試驗蓄電池組與系統(tǒng)隔離。用額定標(biāo)稱放電電流I10恒流放電，放電時間為10 h。在放電過程中，每隔0.5 h記錄蓄電池組端的電壓值，每隔1 h測量并記錄每個鎘鎳蓄電池的電壓值。如果蓄電池組端的電壓值下降到規(guī)程規(guī)定的最低電壓（對于閥控蓄電池，其中一只電壓下降至1.8 V時），應(yīng)停止放電，并做好放電記錄。然后用額定標(biāo)稱電流I10進行恒流限壓→恒壓充電→浮充電，由#3號充電機對蓄電池組進行充電。

1.2 UPS系統(tǒng)的構(gòu)成和運行方式

UPS主機。每臺機組配置2臺主機，使用主機220 V蓄電池組作為儲能裝置。UPS為雙套容量配置，容量為2×60 kV·A，運行時一主一備，是全廠重要低壓負荷的供電保障。供電設(shè)備主要包括：DCS監(jiān)控系統(tǒng)，鍋爐安全監(jiān)視系統(tǒng)、數(shù)字式電液調(diào)節(jié)器、汽輪機監(jiān)視儀表，汽輪機旁路系統(tǒng)、電能計費系統(tǒng)以及其他自動和保護裝置等。

UPS系統(tǒng)由UPS電源本體、旁路隔離柜、旁路穩(wěn)壓柜和配電柜四部分組成。其中，UPS電源本體包括：輸入隔離變壓器、整流器、逆變器、輸出隔離變壓器、手動旁路開關(guān)、自動靜態(tài)切換開關(guān)、隔離二極管等；旁路隔離柜包括：100 kV·A旁路單相隔離變壓器等；旁路穩(wěn)壓柜包括：100 kV·A旁路穩(wěn)壓調(diào)壓器、補償變壓器等；配電柜包括：饋線開關(guān)、控制儀表等。直流電源來自廠用220 V直流蓄電池組。

系統(tǒng)正常運行時，由工作段提供三相交流電源；工作段或整流器故障時，系統(tǒng)會毫不間斷地由蓄電池組經(jīng)逆變器提供額定值的電源。在過載、電壓超限、逆變器發(fā)生故障、整流器意外停止工作或蓄電池放電至終止電壓值時，靜態(tài)開關(guān)會將負荷轉(zhuǎn)為旁路供電。檢修時，由手動旁路開關(guān)對設(shè)備進行隔離，并直接供電，實現(xiàn)不間斷提供交流電源。

2 直流系統(tǒng)和UPS系統(tǒng)的運行、維護

2.1 直流系統(tǒng)的運行、維護

系統(tǒng)正常運行時，必須保證其有足夠的浮充電流。任何情況下，不得用充電器單獨向各個直流工作母線供電。直流母線投入運行時，其相應(yīng)的設(shè)備也必須隨之投入運行，不得擅自退出。當(dāng)直流系統(tǒng)工作充電器故障時，短時由蓄電池供電。如果工作充電器長時間故障，則應(yīng)投入聯(lián)絡(luò)開關(guān)，由另一段母線供電。當(dāng)一組蓄電池需要退出運行時，應(yīng)將負荷母線電源雙投刀閘投在母線聯(lián)絡(luò)側(cè)，使兩母線并聯(lián)運行。當(dāng)#1或#2充電器需要退出運行時，應(yīng)將#3充電器投入該母線，雙投刀閘投在該組蓄電池的側(cè)面，并拉開需要退出的充電器出口刀閘。當(dāng)蓄電池需要均充時，應(yīng)將該段負荷母線電源的雙投刀閘投在母線聯(lián)絡(luò)側(cè)，使兩母線并聯(lián)運行，并用#1充電器或#3充電器單帶蓄電池進行充電。我廠進行蓄電池充放電試驗時，一般用#3號充電機對蓄電池組充電，因為#3充電機充電模塊容量比#1、#2充電機大。

閥控蓄電池核對性放電周期：新安裝或大修后的閥控蓄電池組，應(yīng)進行全核對性放電試驗，以后每隔兩三年進行一次核對性試驗，核對容量即可。運行了6年的閥控蓄電池應(yīng)每年做一次核對性放電試驗。對于不合格的蓄電池組，應(yīng)反復(fù)充放電兩三次，即可查出蓄電池中存在的問題，并使容量得到恢復(fù)。如果經(jīng)過3次全核對性放充電，蓄電池組的容量均達不到額定容量的80%以上，可認為此組閥控蓄電池的使用年限已到，應(yīng)及時更換。

2.2 UPS的運行、維護

為保證UPS的正常運作，很重要的一點就是UPS不能過載運行。一般情況下，當(dāng)UPS處于逆變器供電狀態(tài)時，就要求它的負載特性為純電阻或電容性。當(dāng)負載為電容性時，要求其功率因數(shù)大于0.8.因此，對于那些帶電感性負載的用戶來說，應(yīng)注意調(diào)整其總的負載電抗，盡可能地滿足功率因數(shù)大于0.9的條件；否則，UPS實際可承擔(dān)的負載功率將有所下降。廠家建議，UPS的最大啟動負載最好控制在UPS額定輸出功率的80%以內(nèi)。對于正弦波輸出的UPS而言，當(dāng)其負載小于UPS額定輸出功率的30%時，它的輸出電壓波形失真系數(shù)會稍有增大。實踐證明，對于絕大多數(shù)UPS而言，將其負載控制在額定輸出功率的30%～60%范圍內(nèi)是最佳的工作狀態(tài)。本廠UPS負載較低，負荷電流一般在60 A左右。

直流系統(tǒng)和UPS系統(tǒng)對環(huán)境的要求比較高。在火力發(fā)電力廠中，直流及UPS配電室布置在主廠房，環(huán)境溫度偏高，且燃煤制粉系統(tǒng)容易產(chǎn)生燃煤、粉塵等，當(dāng)環(huán)境溫度升高時，蓄電池本身固有的“存儲壽命”會逐漸縮短；當(dāng)環(huán)境溫度過低時，就會導(dǎo)致電池釋放的電量大幅度減少。當(dāng)UPS在渾濁的環(huán)境下工作時，空氣中漂浮的有害灰塵一旦進入UPS，就會對其內(nèi)部器件造成腐蝕或短路，從而影響了UPS的正常工作，甚至損壞UPS。因此，應(yīng)定期打掃配電室和蓄電池室的環(huán)境衛(wèi)生，保持地面干凈，并保證配電室的溫度適中。對于兩套UPS主機，最可靠的運行方式是兩套主機并機運行，但由于我廠UPS系統(tǒng)的負荷較低，并機運行會產(chǎn)生環(huán)流，因此，我廠采用的是兩套UPS主機定期切換的運行方式。

3 結(jié)束語

直流系統(tǒng)和UPS系統(tǒng)是發(fā)電企業(yè)不可或缺的重要電源，對發(fā)電機組的安全、可靠運行有著重要的作用，需要我們對其做好日常的檢查和維護工作。

參考文獻

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〔編輯：王霞〕