摘  要：介绍天荒坪电站直流系统的设置装备摆设情况，对充电屏、尽缘监测装配、直流负荷存在的问题进行分析探讨，并对直流充电屏、尽缘监测装配及回路改造的情况及效果进行说明。

　　1. 概述

　　天荒坪抽水蓄能电站共有四套完全自力的直流系统装配，划分为220V系统、110V系统、48V系统和上库48V系统。每套装配由充电装配、配电屏和蓄电池组组成。充电装配为KCVA-20型相控式晶闸管电路，采用三相全控桥整流，具有自动稳流、自动稳压、手动、自动平衡充电和限流和过流庇护等功能。全数装备由许继电源公司生产，配用德国产阳光牌A600型阀控式铅酸蓄电池，于1998年3月投产使用.

　　220V直流系统是发电/电念头组在起动进程中发机电高压油顶起装配高压注油泵的备用电源和机组黑启动方式下励磁零起升压的起励电源，同时也是全厂事故照明的电源。系统由三面充电屏（两面主用、一面备用）、四面主配电屏（分两段直流母线）和二组蓄电池组成，每组蓄电池108只，容600Ah。每面充电屏各带一段直流母线和一组蓄电池浮充运行。每段母线配电屏上还各装有直流回路尽缘检测装配一套。备用充电屏可以取代肆意一面主用充电屏运行。直流110V系统和48V系统的组成与此相似，只是充电装配和蓄电池的容有所分歧，电池容划分为1500Ah、350Ah。

　　110V直流系统是全厂装备控制、庇护和操作的电源，主要用于电站计较机监控系统、继电庇护、励磁系统、机组变频启动装配和凹凸压开关装备及辅助装备的控制与操作。

　　48V直流系统是全厂控制和庇护的旌旗灯号电源，主要用于电站模拟丈监视和中控楼模拟屏。

　　上库48V直流系统是进出水口闸门液压启闭机控制及监控系统上库现地控制单元的的电源。系统由二面充电屏（一主一备）和一面配电屏组成。蓄电池只设一组。

　　2. 直流系统存在的问题及分

　　2.1 直流负载的接进方式影响控制装备的平安运行

　　直流110V系统的主要负荷是电站内重要的控制庇护装备，这些装备全是双直流电源供电，二路直流电源经二极管隔离后并接在一起，其接线方式如图一所示。
　　　　　　　　　　　　　　　图 一

　　这类接线方式在二组直流电源的主回路对地尽缘都正常的情况下,是没有任何问题的，此时直流母线对地散布电容是不异的，每组直流电源正母对地电压和负母对地电压是平衡的，也就是相等的。假设直流I段的电压U1=115V，直流II段的电压U2=115.5V,凭据二极管高通法例，D1、D2截止，D3、D4导通，直流电源II段的电压U2经二极管的压降（约0.6V）后, 到控制装备负荷真个电压U3=115.5-0.6=114.9V。

　　而在二组直流母线尽缘遭到破坏并下降时，正负母线对地散布电容（C1、C2、C3、C4）发生变化，使正负母线对地电压发生偏移，从而使U1+≠U1-，U2+≠U2-。假设U1+>U1-，U2+<U2-，一样凭据二极管的高通法例，直流电源I段的正极经D1流到控制装备的负荷端，再经D4返回至直流电源II段的负极。这样，控制装备负荷真个电压U3有了很年夜的抬高，即U3= U1+  + U2-，严重威胁着控制装备的平安运行，U3电压太高时将烧毁所接的控制装备。这类情况在天荒坪抽水蓄能电站机电装备调试和试运行时代已发生屡次，负荷端直流高电压曾到过170V，烧毁了部门控制装备的电源装配和元件。

　　恶劣的情况是，一组直流母线的正母完全接地，而另外一组直流母线的负母完全接地，那末在控制装备的负荷端两组直流电压完全曡加，即U3=U1+U2，其后果就可想而知了。

　　2.2 直流系统工作电压太高影响二次装备的平安运行

　　直流系统自投运后,不管DC220系统、DC110V系统，仍是DC48V系统，普遍存在现实运行电压太高的情况，虽然该运行电压还在规范划定的范围之内，但已到达允许运行电压范围的高限了。

　　以DC110V系统为例，每组充电装配带一组蓄电池，同时带一段直流母线和负荷浮充运行。浮充电压的整定值凭据蓄电池的充电特征和数目计较而得，即Uf = 2.23(单只电池的充电电压值)×54（蓄电池数目） = 120.42V。这一值比规范划定的上限110%UN只低了0.58V。虽然直流母线到负荷端有一定的线路压降和二极管压降，但压降比力小，在负荷端上现实测得的电压仍有119V。二次装备持久在较高的电压下运行，各元器件的功耗和发烧将年夜年夜增加，从而影响二次装备的使用寿命和平安运行。

　　DC220V系统和DC48V系统的浮充电压整定值划分为240.84V、53.52V，也都接近于划定值的上限。

　　凭据这一情况，公司对直流系统的每组蓄电池的数目实时作了调整，DC220V系统、DC110V系统和DC48V系统各组蓄电池划分由原来的108只、54只和24只削减到105只、52只、22只。每组蓄电池数目削减后，响应地就能够下降各充电装配的浮充电压整定值，即划分为234.15V、115.96V、49.06V。这样既可保证对蓄电池充沛布满，也保证了所有直流负荷的平安运行。

　　2.3 尽缘检测装配不能正常工作

　　各直流系统的主配电屏上都设置装备摆设安装了DSM-II型直流回路漏电流巡回检测仪，共七套。该装配调试终了并投运后，不仅不能提供确实靠得住的直流回路接地信息，还经常泛起这样或那样的装配故障问题，并陆续地一台台退出了运行。这主要是产物的问题和制造厂未能提供需要的售后服务所酿成的后果。

　　尽缘检测装配存在的问题：a)装配自己故障多；b)经常误报警；c)接地检测不准，起不到应有的监测功能；d)厂家售后服务差。

　　2.4 直流接地故障查找坚苦

　　由于尽缘检测装配不能正常工作，而且监控系统盘柜内控制回路的跳线比力多，一个直流支路的负荷开关，有可能触及到几十个控制盘柜和成千上万个回路，这样很难判别接地故障发生的所在盘柜及具体地址。

　　若是在其中的某一个盘柜内发生直流接地故障，首先要求运行人员逐台机组一个个地拉开各直流分配电屏的每路负荷开关。在肯定某一路负荷开关上有接地故障后，再由检修人员凭据该负荷开关后的每路跳线逐个解线进行故障查找。可是，若是同时发生多点接地，拉负荷开关也难于肯定位置，查起故障来就更坚苦了，而且风险很年夜，极有可能造成误跳开关或机组。

　　2.4 蓄电池放电实验不利便

　　充电装配设计制造时斟酌不周，不具有逆变功能，使得在进行蓄电池核对性放电实验时需要外接负载，实验工作极为未便。由于放电电流年夜、时间长，一般的负载承受不了年夜电流长时间的发烧而烧毁，如直流110V系统的蓄电池放电的延续电流为150A，时间为10小时。

　　后来公司门采购了一套放电装配才基本解决了这一问题，但放电实验时仍要屡次倒换开关和接线。

　　2.5 元件趋老化

　　这多是国产装备的通病，装备在正常投进使用五年以上往往会泛起元器件老化问题而影响整个装配的正常运行。2003以后， 直流各充电装配中经常泛起元件如接触器、继电器因老化而发生故障，影响了直流充电装配的正常投进使用。

　　3. 直流系统装备改造

　　3.1 直流充电屏改造

　　直流充电屏存在的问题：a)装配投运时间较早，元件趋老化；b)性能指标差，直流纹波系数年夜，输出电压不稳定；c)电磁辐射和热辐射年夜、噪音污染严重；d)相控电源功能简单，调理使用不利便；e)使用元件型号陈旧，在市场上已难欲买到备品，检修维护不利便。

　　由于直流充电屏存在上述问题，对其进行改造长短常需要和迫切的。为慎重时代，我公司于2004年6月先对110V和48V直流系统的各一面充电屏进行改造更换，新充电屏采用高频开关电源。经一年的稳定运行后，2005年9－10月完成其它所有充电屏（共九面）的改造更换工作。

　　所有更换后的充电屏至今运行情况一直比力好，且工作电压稳定。

　　3.2 尽缘检测装配改造

　　一方面，由于原设置装备摆设的DSM-II直流回路漏电流巡回检测仪存在众多的问题，基本没法投进正常使用，加上电站控制装备的直流电源普遍采用经由过程二极管并联接进方式的特殊性，使得一般厂家生产的尽缘检测装配在天荒坪的直流系统上不能正常工作。而另外一方面，直流接地故障又频仍发生，严重威胁电厂运行装备的平安，这对尽缘检测装配的改造工作来说既很是迫切又很是坚苦。很多厂家的尽缘检测装配在现场作过实验，均未取得满意的检测效果。

　　2003年4月，贵州某公司生产的ZJX4型微机直流系统接地巡检装配用于天荒坪110V直流系统主配电屏，经现场实验确能准确判别出直流接地故障支路。经过一段时间的稳定运行，随后对220V直流系统、48V直流系统、上库48V直流系统的尽缘检测装配进行改造更换。同时，对110V直流系统的各分配电屏，包括中控楼、地面GIS、主变洞分配电屏和1~6号机组直流配电屏等共安装10套ZJX4-FZ微机直流系统分支接地巡检装配，与安装于110V直流主配电屏的ZJX4型微机直流系统接地巡检装配配合使用。系统原理图（示意图二）以下：

　　　　
　　　　　　　　图二   ZJX4型微机直流系统接地巡检装配原理图

　　该装配采用新的尽缘电阻丈方式，取代老式电阻平衡桥丈原理，解决了正、负极尽缘均等下降不发接地旌旗灯号问题，而且判隔离缘水平也由曩昔的间接电压法改成直接电阻判断法，使其判断更科学、直观。自天荒坪电站直流系统设置装备摆设安装后的使用情况来看，基本上解决了老装配存在的问题，为查找和破除直流接地故障带来了利便。

　　3.3 直流回路现地装备改造

　　由于机组水轮机、球阀、尾闸等部位经常有漏水情况发生，所安装的自动化元件（位置开关、电磁阀等）由于防护品级不够而进水或受潮致使直流接地情况的发生。投运以来发生的直流接地故障尽年夜大都发生在上述说起的部位。

　　2002年我们对安插在水轮机室、球阀和尾闸等部位的自动化元件慢慢进行改造更换，主要是经由过程提高元件的防护品级，避免进水或受潮，从而削减发生直流接地的机率，以维护直流正负母对地尽缘连结在正常水平。如，磨擦装配检测使用的普通限位开关、水旁排水阀位置开关等均改成感应式接近位置开关后，现已很少发生直流接地故障了。

　　4. 结语

　　经由过程近几年来直流系统的技术改造，尤其在直流充电屏、尽缘监测装配和直流回路等几方面的改造完成，现全厂各直流系统运行稳定，正负母尽缘正常，确保了机组及控制庇护装备的平安靠得住运行。