關于發電廠直流及UPS系統維護的探討

溫瑞玻

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

關鍵詞：發電廠；直流系統；UPS系統；蓄電池

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

直流系統是發電廠控制、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——蓄電池繼續提供直流電源。直流系統運行的安全、可靠是各電氣設備正常運行的前提，直流系統故障或隱患可能會導致電氣設備的停機、損壞，甚至發生解列等惡性事故。而交流不停電系統逐漸成為了大容量火力發電廠中不可缺少的電源系統。

1 直流系統、UPS系統的構成和運行方式

本廠直流系統可分為110 V機組直流控制系統和220 V機組直流動力系統。110 V直流控制系統供控制、保護、測量及其他控制負荷，采用的是輻射網絡的供電方式；220 V機組直流動力系統供事故照明、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系統為例，對直流系統進行闡述和探討。

1.1 直流系統的構成和運行方式

直流系統在發電廠中為控制、信號、保護、自動裝置及設備操作等提供了可靠的直流電源。我廠直流系統主要包括蓄電池組、集中監控儀、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品。集中監控器通過分散控制的方式，對直流系統充電模塊、絕緣監測模塊、電池組、母線、配電等進行實時監控。每段直流母線配置一臺微機式直流系統絕緣監察裝置，能在線檢測直流系統的對地絕緣狀況（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，并發出報警。

直流系統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，聯絡刀閘在斷開位置。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充電機雙投刀閘應投在母線側，負荷母線電源雙投刀閘應投在蓄電池側；#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母聯絡刀閘，使兩段直流母線并聯運行，并將試驗蓄電池組與系統隔離。用額定標稱放電電流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程規定的最低電壓（對于閥控蓄電池，其中一只電壓下降至1.8 V時），應停止放電，并做好放電記錄。然后用額定標稱電流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系統的構成和運行方式

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。供電設備主要包括：DCS監控系統，鍋爐安全監視系統、數字式電液調節器、汽輪機監視儀表，汽輪機旁路系統、電能計費系統以及其他自動和保護裝置等。

UPS系統由UPS電源本體、旁路隔離柜、旁路穩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、自動靜態切換開關、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；旁路穩壓柜包括：100 kV·A旁路穩壓調壓器、補償變壓器等；配電柜包括：饋線開關、控制儀表等。直流電源來自廠用220 V直流蓄電池組。

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

2 直流系統和UPS系統的運行、維護

2.1 直流系統的運行、維護

系統正常運行時，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，其相應的設備也必須隨之投入運行，不得擅自退出。當直流系統工作充電器故障時，短時由蓄電池供電。如果工作充電器長時間故障，則應投入聯絡開關，由另一段母線供電。當一組蓄電池需要退出運行時，應將負荷母線電源雙投刀閘投在母線聯絡側，使兩母線并聯運行。當#1或#2充電器需要退出運行時，應將#3充電器投入該母線，雙投刀閘投在該組蓄電池的側面，并拉開需要退出的充電器出口刀閘。當蓄電池需要均充時，應將該段負荷母線電源的雙投刀閘投在母線聯絡側，使兩母線并聯運行，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年的閥控蓄電池應每年做一次核對性放電試驗。對于不合格的蓄電池組，應反復充放電兩三次，即可查出蓄電池中存在的問題，并使容量得到恢復。如果經過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UPS處于逆變器供電狀態時，就要求它的負載特性為純電阻或電容性。當負載為電容性時，要求其功率因數大于0.8.因此，對于那些帶電感性負載的用戶來說，應注意調整其總的負載電抗，盡可能地滿足功率因數大于0.9的條件；否則，UPS實際可承擔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。對于正弦波輸出的UPS而言，當其負載小于UPS額定輸出功率的30%時，它的輸出電壓波形失真系數會稍有增大。實踐證明，對于絕大多數UPS而言，將其負載控制在額定輸出功率的30%～60%范圍內是最佳的工作狀態。本廠UPS負載較低，負荷電流一般在60 A左右。

直流系統和UPS系統對環境的要求比較高。在火力發電力廠中，直流及UPS配電室布置在主廠房，環境溫度偏高，且燃煤制粉系統容易產生燃煤、粉塵等，當環境溫度升高時，蓄電池本身固有的“存儲壽命”會逐漸縮短；當環境溫度過低時，就會導致電池釋放的電量大幅度減少。當UPS在渾濁的環境下工作時，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，應定期打掃配電室和蓄電池室的環境衛生，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系統的負荷較低，并機運行會產生環流，因此，我廠采用的是兩套UPS主機定期切換的運行方式。

3 結束語

直流系統和UPS系統是發電企業不可或缺的重要電源，對發電機組的安全、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

[1]張玉諸.發電廠及變電所的二次接線[D].保定：華北電力學院，1998.

[2]中華人民共和國國家經濟貿易委員會.DL/T 724—2000 電力系統用蓄電池直流電源裝置運行與維護技術規程[S].北京：中國電力出版社，2001.

〔編輯：王霞〕