茂名熱電廠直流系統屏更新改造設計方案

摘要：茂名熱電廠原用之直流系統屏為老式直流系統屏(同一屏為雙母線結線，采用直流發電機及硅充電裝置)[陽光電子學校維修專家友情提示]。從超過30 a之運行情況來看，主要存在之缺點或不足之處如下......
關鍵詞：熱電廠 直流系統屏 更新改造 設計方案淺析

1　老式直流系統屏存在之缺點

　　茂名熱電廠原用之直流系統屏為老式直流系統屏(同一屏為雙母線結線，采用直流發電機及硅充電裝置)[陽光電子學校維修專家友情提示]。從超過30 a之運行情況來看，主要存在之缺點或不足之處如下[陽光電子學校維修專家友情提示]。

1.1　雙工作母線結線布置復雜

　　因直流屏采用雙工作母線結線，6根直流母線水平布置于屏頂上(根據控制、信號音響之需要，直流母線上還設有8根小母線)[陽光電子學校維修專家友情提示]。在同一塊屏上，有兩組母線之饋線回路或電源與饋線回路相混合布置[陽光電子學校維修專家友情提示]。當設備出現接觸不良等缺陷時，往往因結線復雜和設備間距小，而使缺陷難以處理[陽光電子學校維修專家友情提示]。

1.2　儀表和燈光信號難以維護

　　老式之直流屏，其屏之正面都不采用活動門之型式[陽光電子學校維修專家友情提示]。這樣，裝于屏面上之儀表、信號燈等設備，往往損壞后不能更換[陽光電子學校維修專家友情提示]。

1.3　直流發電機維護工作量和耗能大

　　茂名熱電廠原使用同軸電動直流發電機組及GVA型硅整流裝置擔負直流系統經常負荷及作為蓄電池之核對性充電設備[陽光電子學校維修專家友情提示]。配有1臺Z2-17，15 kW之直流發電機，由J2-62-4，17 kW之電動機帶動，當直流電機持續運行時，電動機月耗電量約12 MWh，影響節能降耗，且整流子碳刷易冒火花，需經常維護[陽光電子學校維修專家友情提示]。當使用GVA型硅充電裝置擔負直流系統之經常負荷時，由于硅整流裝置不能自動調節輸出，直流系統負荷突變時(如汽機啟動直流油泵)，若不及時調整硅裝置之輸出，將會導致母線電壓偏低，致使蓄電池過放電，嚴重時影響繼電保護裝置之正常工作[陽光電子學校維修專家友情提示]。當蓄電池進行核對性放電時，因硅裝置為不可逆式，無法作為蓄電池之放電負載，蓄電池須在空母線之前提下另接電阻作負載進行放電，而母線之倒閘操作較復雜，容易出現錯漏[陽光電子學校維修專家友情提示]。

1.4　絕緣監察裝置動作靈敏度低

　　老式直流系統屏采用電磁式絕緣監察裝置反映直流系統之接地狀況[陽光電子學校維修專家友情提示]。從茂名熱電廠多年之運行情況來看，該裝置能正確反映單極明顯之接地現象，但當兩極之絕緣都下降時，卻不能準確反映[陽光電子學校維修專家友情提示]。

2　新直流屏之設計原則

　　茂名熱電廠為早期發電廠，機組控制模式采用原蘇聯早期形式，即電氣系統采用集中控制，60年代投運之1號、2號機組，機、爐采用分散控制，70年代之3號、4號機組，機、爐采用集中控制[陽光電子學校維修專家友情提示]。因此，對于現代機組普通采用之單元機組獨立之直流系統方式將無法實現，只能根據該廠之實際情況，采用全廠統一布置之直流系統方式[陽光電子學校維修專家友情提示]。

2.1　接線方式

　　新之直流屏采用單母線分段之接線方式，兩組蓄電池經聯絡刀開關進行連接[陽光電子學校維修專家友情提示]。為防止兩組蓄電池并列運行，聯絡刀開關與蓄電池電源刀開關之間應設有閉鎖措施[陽光電子學校維修專家友情提示]。

2.2　屏上設備布置

　　做到簡單清晰，電源(充電設備和蓄電池)、饋線、事故照明裝置布置于各自之屏上[陽光電子學校維修專家友情提示]。帶有儀表及燈光信號之屏面，使用活動門之型式[陽光電子學校維修專家友情提示]。

2.3　充電裝置

　　選用可控可逆式硅充裝置，實行負荷自動跟蹤，保證直流母線之電壓質量[陽光電子學校維修專家友情提示]。當蓄電池進行核對性放電時，硅裝置工作于整流之逆變狀態，蓄電池不用另接電阻作為放電負載[陽光電子學校維修專家友情提示]。

2.4　蓄電池組

　　原則上選用免維護密封式蓄電池，當原GGM-800型蓄電池組經校驗后，仍滿足直流系統之要求時，可暫不更換[陽光電子學校維修專家友情提示]。

2.5　絕緣監察裝置和饋線開關

　　原則上選用90年代技術先進、成熟可靠之設備[陽光電子學校維修專家友情提示]。例如，選用由CMOS集成電路組成之ZJJ-1型絕緣監察裝置，該裝置在直流兩極絕緣均等下降時都能正確動作發信[陽光電子學校維修專家友情提示]。

3　新直流系統屏之設備選型

3.1　直流系統負荷

　　經統計，直流系統各類負荷如表1[陽光電子學校維修專家友情提示]。

　　因茂名熱電廠為中型火力發電廠，且與系統相連，所以蓄電池事故放電時間考慮為1 h[陽光電子學校維修專家友情提示]。對于汽輪機潤滑油泵，因為是高溫、高壓機組，故其事故計算時間為1.0 h，直流潤滑油泵之K值取0.8，密封油泵之K值取0.7計算[陽光電子學校維修專家友情提示]。沖擊負荷考慮為1臺 大合閘電流之斷路器合閘[陽光電子學校維修專家友情提示]。

3.2　蓄電池組之選擇

3.2.1按事故持續放電狀態選擇

tj=KkQsg/Isg=1.1×307 Ah/306 A=1.1 h

式中　tj——GGM型蓄電池假想時間，h；
Kk——可靠因數，取1.1；
Qsg——事故負荷計算容量，Ah；
Isg——事故放電電流，A[陽光電子學校維修專家友情提示]。
　　 查《電力工程設計手冊》(西北電力設計院、東北電力設計院主編)中P769曲線表，得Idj=16.8 A，則

Qe≥36Isg/Idj=(36×306/16.8)Ah=658 Ah

式中　Qe——蓄電池之10 h放電容量，Ah；
Idj——單位容量蓄電池在放電假想時間內所允許之放電電流，A[陽光電子學校維修專家友情提示]。
　　 選用720 Ah之蓄電池即可[陽光電子學校維修專家友情提示]。原選用之蓄電池為GGM-800型可滿足要求[陽光電子學校維修專家友情提示]。
3.2.2按 大沖擊電流選擇

Qe≥0.78(Isg+Ich)=［0.78×(306+235)］ Ah=422 Ah

　　根據計算結果，蓄電池之容量按事故持續放電狀態下計算選擇[陽光電子學校維修專家友情提示]。原運行之GGM-800型蓄電池組仍滿足負荷之要求[陽光電子學校維修專家友情提示]。

3.2.3直流電壓水平校驗(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之電壓水平驗算：

Kcho=Iso/C10=609 A/800 Ah=0.76 h-1

式中　Kcho——單位容量蓄電池放電初期放電系數，h-1[陽光電子學校維修專家友情提示]。
　　 查GGM型蓄電池短時沖擊放電曲線表得：

表1　直流系統各類負荷

負荷名稱計算容量
/kW 經常負荷
/A (事故負荷)/(初期Iso/A持續Is/A沖擊Ich/A) 事故時間
/h 事故放電
容量/Ah
經常負荷 7.2 33 33 33 — 1 33
事故照明 25 — 114×0.6 114×0.6 — 1 68
通信備用電源 3 — 14×0.5 14×0.5 — 1 7
熱工備用電源 3 — 14×0.5 14×0.5 — 1 7
直流潤滑油泵 80×0.8 — 728×0.5 291×0.5 — 1 146
直流密封油泵 20.1×0.7 — 260×0.5 91×0.5 — 1 146
斷路器合閘電流 — — — — 235 — —
合計 — 33 609 306 235 — 307

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