660 MW機(jī)組直流及保安電源系統(tǒng)改造概述

摘 要：隨著目前我國火電機(jī)組逐漸向大容量、高參數(shù)方向發(fā)展，為了保證機(jī)組在全廠失電故障后能夠安全穩(wěn)定地停運(yùn)，直流系統(tǒng)以及保安電源系統(tǒng)的可靠性就顯得越發(fā)重要?，F(xiàn)針對(duì)660 MW機(jī)組直流系統(tǒng)及保安系統(tǒng)的運(yùn)行可靠性優(yōu)化進(jìn)行詳細(xì)分析，旨在解決目前直流系統(tǒng)及保安系統(tǒng)可靠性方面的突出問題。

關(guān)鍵詞：660 MW機(jī)組;直流系統(tǒng);保安系統(tǒng)

中圖分類號(hào)：TM621.6? ? 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A? ? 文章編號(hào)：1671-0797（2022）10-0004-04

DOI：10.19514/j.cnki.cn32-1628/tm.2022.10.002

0? ? 引言

同華電廠一期直流系統(tǒng)，每臺(tái)機(jī)組設(shè)兩組110 V直流系統(tǒng)和一組220 V直流系統(tǒng)，每組直流系統(tǒng)包括蓄電池組、蓄電池充電器、直流配電屏等。直流系統(tǒng)蓄電池采用閥控式密封鉛酸蓄電池，不設(shè)端電池，正常以浮充電方式運(yùn)行。每組110 V蓄電池采用單母線，兩組110 V蓄電池直流配電母線間設(shè)有聯(lián)絡(luò)開關(guān);110 V直流系統(tǒng)對(duì)電氣和熱工的控制、信號(hào)、繼電保護(hù)、自動(dòng)裝置等負(fù)荷供電。每組220 V蓄電池采用單母線，兩臺(tái)機(jī)組的220 V蓄電池直流配電母線間設(shè)有聯(lián)絡(luò)開關(guān);220 V直流系統(tǒng)為機(jī)組的動(dòng)力、直流事故照明、交流不停電電源等負(fù)荷供電[1]。110 V、220 V直流饋線采用輻射狀供電方式，每組110 V、220 V直流系統(tǒng)主屏及分電屏均設(shè)置微機(jī)型直流接地監(jiān)測裝置，每組蓄電池設(shè)置蓄電池檢測裝置。

正常情況下，由380 V廠用系統(tǒng)向充電器提供兩路交流輸入，經(jīng)切換后向充電器供電，充電器將交流電轉(zhuǎn)換為直流向直流母線供電，同時(shí)對(duì)蓄電池組進(jìn)行浮充電;廠用電失電后，改由蓄電池組向直流母線供電;廠用電恢復(fù)后，恢復(fù)正常工作狀態(tài)，并通過主充電器給蓄電池進(jìn)行均衡充電。

直流220 V系統(tǒng)由蓄電池組和充電器在直流母線上并列運(yùn)行，充電器除帶正常220 V母線上負(fù)荷外，同時(shí)對(duì)蓄電池組浮充電;#1、#2機(jī)220 V母線聯(lián)絡(luò)刀閘在斷開位置，公用充電器處于良好備用狀態(tài)。直流110 V系統(tǒng)由蓄電池和充電器在直流母線上并列運(yùn)行，#1（#2）充電器除帶正常Ⅰ（Ⅱ）段母線上的負(fù)荷外，同時(shí)對(duì)#1（#2）蓄電池組浮充電;Ⅰ、Ⅱ母線分段運(yùn)行，聯(lián)絡(luò)刀閘在斷開位置，公用充電器熱備用。#1、#2機(jī)組各配置一臺(tái)柴油發(fā)電機(jī)組作為各機(jī)組保安MCC段的應(yīng)急備用電源;每臺(tái)機(jī)組有汽機(jī)保安MCC、鍋爐保安MCC和脫硫保安MCC、事故照明MCC母線，每段保安MCC母線有兩路電源，即正常工作電源和保安電源;汽機(jī)保安MCC工作電源分別由汽機(jī)PCA、PCB段供電，鍋爐保安MCC工作電源分別由鍋爐PCA、PCB段供電，脫硫保安MCC工作電源由本機(jī)組脫硫PC段供電，事故照明MCC工作電源由照明PC段供電;正常運(yùn)行時(shí)，各保安MCC段的工作電源處于合閘狀態(tài)，保安負(fù)荷由工作電源供電;當(dāng)汽機(jī)保安MCC、鍋爐保安MCC失電后，柴油發(fā)電機(jī)自啟動(dòng)作為第三備用電源;在接到啟動(dòng)指令6 s內(nèi)，達(dá)到額定轉(zhuǎn)速和額定空載電壓，合上柴油發(fā)電機(jī)出口開關(guān)，再次檢測確認(rèn)保安MCC母線失電后，跳開失電保安MCC段母線的工作電源開關(guān)，聯(lián)鎖合上失電保安MCC段母線的備用電源開關(guān)，12 s內(nèi)即可滿載運(yùn)行;柴油發(fā)電機(jī)能滿足三次自啟動(dòng)功能，連續(xù)三次啟動(dòng)失敗則發(fā)出失敗信號(hào)，并閉鎖自啟動(dòng)回路;當(dāng)全部失電保安MCC段母線工作電源恢復(fù)后，將柴油發(fā)電機(jī)停運(yùn)，恢復(fù)保安MCC段母線正常供電[2]。

1? ? 直流及保安電源系統(tǒng)改造

1.1? ? 110 V直流Ⅰ、Ⅱ段母線電源改造

110 V直流Ⅰ段母線新增一面充電柜供電，電源分別取自#2機(jī)鍋爐、汽機(jī)保安MCC段，互為備用。充電柜設(shè)有自動(dòng)切換裝置，正常運(yùn)行時(shí)兩路電源開關(guān)在合閘狀態(tài)，一路電源供電，另一路電源備用;原#1充電柜電源改為由35 kV站電源降壓至380 V后單路電源供電，目前暫保留原電源供電，待35 kV電源改造完成后整改。110 V #2、#3充電柜作為110 V直流Ⅱ段母線供電電源，其中一面充電柜電源分別取自#2機(jī)鍋爐、汽機(jī)保安MCC段，互為備用。充電柜設(shè)有自動(dòng)切換裝置，正常運(yùn)行時(shí)兩路電源開關(guān)在合閘狀態(tài)，一路電源供電，另一路電源備用;另一面充電柜電源改為由35 kV站電源降壓至380 V后單路電源供電，目前暫保留原電源供電，待35 kV電源改造完成后整改。

改造后110 V直流Ⅰ、Ⅱ段母線電源分別由兩面充電柜電源可靠供電。直流雙電源切換裝置說明：切換時(shí)間<0.5 ms;直流電壓切換門限值75%～80%;紋波系數(shù)<0.5;最大切換電流10/30/50/75 A;輸入電壓110 V（±20%）;最大耐受電流4 425 A（50 Hz，半周波10 s）;最大開斷電流1 000 A/25次（阻性）。

1.2? ? 220 V直流Ⅱ段母線電源改造

220 V直流Ⅱ段母線新增一面充電柜供電，電源分別取自#2機(jī)鍋爐、汽機(jī)保安MCC段，互為備用。充電柜設(shè)有自動(dòng)切換裝置，正常運(yùn)行時(shí)兩路電源開關(guān)在合閘狀態(tài)，一路電源供電，另一路電源備用;原#2充電柜電源改為由35 kV站電源降壓至380 V后單路電源供電。

1.3? ? #2機(jī)組保安系統(tǒng)控制電源改造

由于汽機(jī)保安MCC段控制電源取自鍋爐380 V直流110 V分屏二控制柜內(nèi)，在該控制柜內(nèi)加裝“直流雙電源切換裝置”，電源保留原設(shè)計(jì)，即分別取自110 V直流Ⅰ、110 V直流Ⅱ段。正常運(yùn)行時(shí)，兩路電源開關(guān)在合閘狀態(tài)，一路電源供電，另一路電源備用，保證重要負(fù)荷的控制電源可靠。事故保安MCC段控制電源改為由鍋爐380 V直流110 V分屏二控制柜電源供電，拆除原汽機(jī)380 V直流110 V分屏電源電纜。柴油發(fā)電機(jī)出口開關(guān)控制電源，電源改為由鍋爐380 V直流110 V分屏二控制柜電源供電，拆除原汽機(jī)380 V直流110 V分屏電源電纜。

1.4? ? UPS電源改造

UPS主路電源改為由汽機(jī)保安MCC段供電，旁路直流電源及檢修旁路電源保持原設(shè)計(jì)。

1.5? ? 柴油發(fā)電機(jī)控制回路

1.5.1? ? 存在問題

目前同華電廠共計(jì)2臺(tái)1 250 kW康明斯柴油發(fā)電機(jī)組，分別用于2臺(tái)機(jī)組保安電源，在直流110 V控制電源消失后，柴油發(fā)電機(jī)出口開關(guān)跳閘，不能保持。

原因：無論快切裝置還是DCS啟動(dòng)柴油機(jī)后，K5動(dòng)作并保持，開接點(diǎn)閉合后，柴油發(fā)電機(jī)啟動(dòng)?？刂齐娫匆坏┦щ?，K5返回，柴油機(jī)停機(jī)。柴油發(fā)電機(jī)二次回路改造前二次圖如圖1所示。

1.5.2? ? 整改方案

無論快切裝置還是DCS啟動(dòng)柴油機(jī)后，K5雙位置繼電器V1線圈得電，K51-1接點(diǎn)自保持，K51-2啟動(dòng)柴油發(fā)電機(jī)，待柴油發(fā)電機(jī)建立電壓，K6動(dòng)作，K2動(dòng)作，出口開關(guān)合閘，并用開關(guān)輔助觸Q1再次可靠保持柴油發(fā)電機(jī)運(yùn)行。只有DCS指令停止柴油機(jī)，使雙位置繼電器V2線圈得電，K52觸點(diǎn)跳開出口開關(guān)，K51-2返回，開關(guān)輔助觸Q1返回，停止柴油機(jī)運(yùn)行。柴油發(fā)電機(jī)二次回路改造后二次圖如圖2所示。

1.6? ? 直流油泵控制柜

1.6.1? ? 存在問題

我廠2臺(tái)機(jī)組共計(jì)6臺(tái)直流油泵，采用傳統(tǒng)的直流接觸器控制方式，動(dòng)力電源DC220 V，控制電源DC110 V，原設(shè)計(jì)沒有保持回路，致使直流110 kV控制電源消失后，直流接觸器返回，不能保持。

1.6.2? ? 整改方案

將原有直流潤滑油泵、空側(cè)直流密封油泵、氫側(cè)直流密封油泵6臺(tái)控制箱，更換為智能型與傳統(tǒng)型相結(jié)合的直流油泵控制，控制電源由交流220 V電源供電，原110 V直流電源電纜接線拆除。

2? ? 110 V直流改造后試驗(yàn)結(jié)果分析

為了驗(yàn)證110 V直流Ⅰ、Ⅱ段及充電機(jī)的運(yùn)行可靠性，10月25日前夜班，利用#2機(jī)組電網(wǎng)調(diào)停時(shí)間，聯(lián)系電氣檢修配合進(jìn)行相關(guān)試驗(yàn)操作。試驗(yàn)前狀態(tài)如表1所示。

試驗(yàn)操作步驟：

（1）斷開110 V直流Ⅰ段蓄電池組出口開關(guān)QF13（各參數(shù)無變化），合上聯(lián)絡(luò)開關(guān)QF14。

試驗(yàn)現(xiàn)象：110 V直流Ⅰ、Ⅱ段的4臺(tái)充電機(jī)分擔(dān)負(fù)荷電流正常，如表2所示。

（2）繼續(xù)斷開110 V直流Ⅰ段#1充電機(jī)直流輸出開關(guān)QF11。

試驗(yàn)現(xiàn)象：110 V直流Ⅰ段的#2充電機(jī)、110 V直流Ⅱ段的兩臺(tái)充電機(jī)分擔(dān)負(fù)荷電流正常，如表3所示。

（3）合上110 V直流Ⅰ段#1充電機(jī)直流輸出開關(guān)QF11。

試驗(yàn)現(xiàn)象：各參數(shù)維持第二步試驗(yàn)結(jié)果無變化，110 V直流Ⅰ段的#1充電機(jī)無輸出電流，該充電機(jī)的5個(gè)充電模塊顯示電壓115 V，如表4所示。

（4）手動(dòng)將110 V直流Ⅰ段的#1充電機(jī)浮充電方式改為均充方式后，110 V直流Ⅰ段的#1充電機(jī)輸出電流正常。斷開110 V直流Ⅰ段#1充電機(jī)交流輸入開關(guān)1ZKK（各參數(shù)變化與步驟2一致），并斷開聯(lián)絡(luò)開關(guān)QF14。

試驗(yàn)現(xiàn)象：110 V直流Ⅰ段的#2充電機(jī)分擔(dān)直流Ⅰ段負(fù)荷電流、110 V直流Ⅱ段的兩臺(tái)充電機(jī)分擔(dān)直流Ⅱ段負(fù)荷電流正常，如表5所示。

（5）合上110 V直流Ⅰ段#1充電機(jī)交流輸入開關(guān)1ZKK。

試驗(yàn)現(xiàn)象：各參數(shù)維持第4步試驗(yàn)結(jié)果無變化，110 V直流Ⅰ段的#1充電機(jī)無輸出電流，該充電機(jī)的5個(gè)充電模塊顯示電壓115 V，如表6所示。

手動(dòng)將110 V直流Ⅰ段的#1充電機(jī)浮充電方式改為均充方式后，110 V直流Ⅰ段的#1充電機(jī)輸出電流正常。

（6）合上110 V直流Ⅰ段蓄電池組出口開關(guān)QF13，110 V直流Ⅰ、Ⅱ段的4臺(tái)充電機(jī)各參數(shù)維持試驗(yàn)前參數(shù)。

（7）再次斷開110 V直流Ⅰ段#1充電機(jī)直流輸出開關(guān)QF11。

試驗(yàn)現(xiàn)象：110 V直流Ⅰ段的#2充電機(jī)分擔(dān)直流Ⅰ段負(fù)荷電流正常、110 V直流Ⅱ段的兩臺(tái)充電機(jī)負(fù)荷電流無變化，如表7所示。

（8）合上110 V直流Ⅰ段#1充電機(jī)直流輸出開關(guān)QF11。

試驗(yàn)現(xiàn)象：110 V直流Ⅰ段#1充電機(jī)接帶負(fù)荷電流正常（注：只有蓄電池未退出運(yùn)行時(shí)，任一充電機(jī)停、送電操作后均能正常接帶負(fù)荷電流，否則需將充電機(jī)充電方式設(shè)為均充，提高充電機(jī)輸出電壓，方可接帶負(fù)荷電流;接帶正常后設(shè)回浮充電方式）。

按上述操作步驟做110 V直流Ⅱ段試驗(yàn)，試驗(yàn)現(xiàn)象相同。

3? ? 結(jié)語

直流110 V改造前系統(tǒng)抗干擾能力很低，通過改造可以大大增強(qiáng)直流系統(tǒng)以及保安電源系統(tǒng)的抗干擾能力，能夠保證在發(fā)生全廠失電的極端情況下系統(tǒng)仍能安全穩(wěn)定運(yùn)行。

[參考文獻(xiàn)]

[1] 晉控電力同華發(fā)電660 MW機(jī)組集控運(yùn)行輔機(jī)規(guī)程[Z].

[2] 晉控電力同華發(fā)電660 MW機(jī)組集控運(yùn)行規(guī)程[Z].

收稿日期：2022-02-15

作者簡介：岳晉（1985—），男，山西壽陽人，助理工程師，技師，研究方向：660 MW火電機(jī)組集控運(yùn)行。