淺談直流電源系統的設計要點及應用

劉先國

（昆明興三方電器科技有限公司 650000）

淺談直流電源系統的設計要點及應用

劉先國

（昆明興三方電器科技有限公司 650000）

微機高頻開關直流電源系統是發電廠、變電站以及某些大型工業工程的重要直流電源裝置。直流系統的設計與安裝工藝水平直接影響生產中保護、測控、調度管理設備的穩定運行。本文主要闡述了微機高頻開關直流電源系統在設計、生產中的重要事項，并探討電源系統在運行中出現的問題及應對的措施。

直流系統；設計；安裝

1 直流電源系統的組成

直流電源系統主要由交流進線電源單元、整流充電裝置、蓄電池組、饋線配電單元、監控單元設備、防雷保護單元等幾大功能部分組成。根據現場的安裝屏柜又可以分為充電機柜、母線聯絡柜、饋線柜、蓄電池組柜（室）等。整個直流系統常取自2路不同電源點的交流電源，經過交流進線電源單元的電氣和機械互投閉鎖后接入充電機柜。充電裝置輸出直流電源與蓄電池組并聯接至饋線柜，以提供電源給現場各種負荷設備。

2 電源設計的要點

直流電源系統設備的質量與電力工程項目的需求分析、產品設計、生產、安裝各個環節都有緊密的關系。現探討產品設計與現場生產中應特別注意的內容。

2.1 直流系統的主接線

直流系統的主接線設計按照簡單清晰、可靠適用的原則。采用合適的主接線不僅保證供電的可靠性。主接線在滿足相關技術規范的基礎上，應考慮我國電力工程現況及未來一定時期的電力規劃需求。目前，35kV及以下宜采用單母線單組蓄電池組的接線方式，110kV宜采用直流母線分段的接線方式，而220kV及以上的發電廠、變電站應采用直流母線分段的接線方式，正常時分段運行。主接線的選擇應同時考慮項目是否設置合閘母線和控制母線，而對應選用硅降壓裝置。在實際工程中，主接線的設計也會參考同一電網中現有相同地位電站節點的系統配置水平，保證新投入的設備具有一定的先進性，以促進整個電力系統的可靠性。

2.2 蓄電池組與充電裝置

蓄電池組的選型與安裝位置是極其重要的設計項目。蓄電池組的放電容量與項目的規模和負荷類型有關，蓄電池組的數量與系統標稱電壓、蓄電池單體電壓以及是否采用硅降壓裝置有密切的關系。由于35kV變電站的蓄電池容量往往相對較小，蓄電池組可采用單只12V的蓄電池，并且經過按層擺放組屏安裝在電池柜內，與其他屏柜聯屏安裝。而對于大、中型發電廠或變電站，蓄電池組標稱容量（C10）一般達到300Ah，蓄電池可靠性問題突出，應采用單只為2V的電池。且蓄電池組應安裝在專門的蓄電池室內。蓄電池組的容量實際選擇時，一般重要地位的發電廠、變電站按事故放電2h的放電容量計算，結合技術規程參考同一水平的工程項目。新蓄電池在投入使用前應先進行容量試驗，投入使用后應合理設置充電電壓。而單蓄電池組的單母線直流系統在運行維護時應特別注意防止母線脫離蓄電池組單獨運行，且生產中蓄電池組禁止做全容量核對性試驗。

2.3 監控設備單元

直流系統監控設備主要采用集中控制方式，采集、檢測、診斷直流電源系統的健康狀態并管理系統。對于主接線分段的直流系統，每段母線可配置一個監控設備主機并配置相應母線的底層檢測模塊。應留意項目中特別的性能要求合理選擇配置監控設備主機。并且在產品安裝設計圖中宜提出監控設備與各個檢測模塊之間的通訊地址，以便于現場的施工、調試。

2.4 設計和安裝的工藝

直流系統設備能否長期穩定、高效運行，與設備在設計、安裝方面的工藝均有著重要的聯系。規范、人性化的設計，清晰明了的設備標識，是減少安全隱患的重要措施。如在設計上對直流斷路器和熔斷器容量級差的合理配置，能有效避免事故擴大。合理的設計與安裝，在生產中，能夠避免由于安裝環境灰塵大造成設備急劇老化，或者因端子排列位置、電源接線不規范、設備標識不清楚等原因給運行和維護帶來安全隱患。為防止端子接線脫落或誤剪斷用途不明的電纜等工藝問題，電源接線應避免不同負荷電纜在同一端子或開關處并聯接線到不同的盤柜，防止產生電源寄生回路造成隱性缺陷，同時避免在后期維護中拆除某一電纜時需要同時斷開其他無關電源的棘手問題。

2.5 直流系統常見問題及應對措施

微機高頻開關直流電源系統為我國電力系統的穩定運行和安全生產做出了重大的貢獻。同時隨著技術的更新換代，在現場的生產中也提出了更高的要求：

（1）有待提高充電模塊質量：注意直流系統長期運行后的充電裝置通訊故障、各充電模塊輸出電流不平衡，新老充電模塊兼容性差等問題。蓄電池可能因充電模塊缺陷造成長期過充膨脹損壞。應加強巡視，并利用充電機輸出電流與母線電壓異常信號報警方式。

（2）蓄電池組的在線檢測和維護：目前，蓄電池在線檢測功能比較單一，同時對單組蓄電池的在線維護基本難于實現，常對蓄電池的單體電壓、電流電氣特征檢測。應制定巡視計劃。且市場上有待出現對蓄電池溫度、變形檢測等電池內部非電量性能健康指標有更全面檢測的產品。

（3）絕緣檢測：運行中，目前的絕緣檢測裝置對非金屬接地檢測靈敏度不高，同時即使選線，也難于對故障點定位，維護人員需要另使用專門絕緣檢測工具測量或試拉斷回路檢測。隨著技術的發展，以上問題將逐漸成為以后直流系統發展中需要突破的問題。

[1]國家發展和改革委員會.《電力工程直流系統設計技術規程》.2004.

[2]國家經濟貿易委員會.《電力系統用蓄電池直流電源裝置運行與維護技術規程》.2000.

[3]能源部西北電力設計院.《電力工程電氣設計手冊電氣二次部分》.1991.

TM76

A

1004-7344（2016）07-0043-01

2016-2-2

劉先國（1989-），男，海南萬寧人，學士學位，從事電氣二次設計工作，曾任職烏江渡發電廠。