超超臨界1 000 MW機組脫硫直流系統(tǒng)改造技術分析

摘? 要：由于長時間運行，廣東某電廠#3、#4機脫硫直流系統(tǒng)電子設備缺陷逐漸暴露，為降低維護費用、方便設備管理維護、提高設備綜合利用率，擬對#3、#4機脫硫直流系統(tǒng)進行改造。現(xiàn)對改造方案進行設想和對比分析，得出了取消#3、#4機脫硫直流系統(tǒng)，改由主機直流直接供電的方案。

關鍵詞：脫硫直流系統(tǒng);改造;技術分析

0? ? 引言

在電廠中，正常情況下，直流系統(tǒng)為控制系統(tǒng)、繼電保護、斷路器跳合閘操作回路、事故照明、交流不停電電源、事故油泵等提供可靠的直流電源，而在交流電源出現(xiàn)事故不能穩(wěn)定工作的情況下，通過蓄電池組繼續(xù)提供穩(wěn)定的直流電源，是電廠控制及保護的重要基礎。直流系統(tǒng)的可靠運行對發(fā)電廠的安全運行起著至關重要的作用，它是安全運行的保證。

廣東某電廠#3、#4機脫硫直流系統(tǒng)投入運行已超過8年，接近電子設備連續(xù)運行規(guī)定年限，其設備缺陷逐步暴露。2018年，#4機B修時對#3、#4機脫硫直流系統(tǒng)兩組蓄電池進行充放電試驗，放電容量未達到80%就因電池電壓過低被迫終止，表明蓄電池組已不合格。2019年10月，#3機脫硫直流系統(tǒng)交流輸入電源故障，蓄電池組為脫硫直流母線供電，運行不到2 h，即發(fā)出蓄電池組電壓低告警，嚴重威脅了脫硫系統(tǒng)的運行，從而影響了電廠運行的安全。因為直流系統(tǒng)的重要性，我們必須重視該電廠的問題，并想辦法解決，因此，擬對#3、#4機脫硫直流系統(tǒng)進行技術分析和改造。

1? ? 設備簡介

廣東某電廠#3、#4機采用獨立于主機的直流電源系統(tǒng)。#3、#4機脫硫直流電源系統(tǒng)為110 V控制電源，型號為奧特迅，其結構如圖1所示，分為兩段，每段均有1個充電柜、1個饋線柜、1組500 Ah蓄電池組，兩段之間布置了1個聯(lián)絡柜，主要負荷如表1、表2所示，兩段日常運行電流均約為5 A。

脫硫直流系統(tǒng)交流電源正常時，高頻開關將輸入的三相交流電轉換成直流電源，經(jīng)隔離二極管隔離后輸出，提供母線電源，再給電池充電。當輸入電源故障或停電時，由蓄電池給母線供電，同時發(fā)出交流故障信號，聲光報警。監(jiān)控模塊檢測電池電壓和放電時間，當電池放電到一定程度，監(jiān)控模塊會發(fā)出蓄電池故障告警，此時應停止放電。

2? ? 改造方案設想

對此次脫硫直流系統(tǒng)改造提供兩種方案，第一種即更換所有蓄電池組及不合格電子組件;第二種即取消脫硫直流系統(tǒng)，由主機直流系統(tǒng)直接為脫硫直流母線供電。

2.1? ? 方案一：更換所有蓄電池組及不合格電子組件

該方案簡單可靠，維持當前設計，只需購買相關設備進行更換，操作性強，簡單易行，估算所需成本大約為200萬元人民幣。

2.2? 方案二：取消#3、#4機脫硫直流系統(tǒng)，改由主機直流直接供電

本方案擬取消#3、#4機脫硫直流系統(tǒng)，改由主機直流直接供電。經(jīng)過現(xiàn)場統(tǒng)計，正常運行時，#3、#4機脫硫直流系統(tǒng)日常負荷為額定負荷5%，負荷非常小。而#3、#4機主機配有兩段獨立的直流系統(tǒng)，且富余容量完全能夠滿足脫硫系統(tǒng)日常運行。本方案改造的基本原則是在保證脫硫系統(tǒng)交流、直流供電可靠性的前提下，減少設備數(shù)量，以降低維護成本、提高設備利用效率。具體方案如下：取消現(xiàn)有的脫硫直流系統(tǒng)蓄電池組、充電裝置，從#3（#4）機直流饋線柜引一路電源至現(xiàn)蓄電池組接口，改造后的結構如圖2所示。

2.2.1? ? 設備選擇

（1）電纜線徑選擇。經(jīng)現(xiàn)場測算，從#3機直流饋線柜至#3、#4機脫硫直流配電間單芯電纜路徑約700 m，根據(jù)《電力工程直流電源系統(tǒng)設計技術規(guī)程》（DL/T 5044—2014）要求，直流電纜截面應按電纜長期允許載流量和回路允許電壓降兩個條件選擇。

考慮到#3、#4機脫硫直流系統(tǒng)一段母線同時帶兩個機組負載，長期載流量取為10 A，根據(jù)《電力工程電纜設計標準》（GB 50217—2018）附表C.0.1-3，單芯銅電纜截面為25 mm2時，允許載流量為132 A，完全可以滿足要求;若按允許壓降計算，則有：

S==≈46.83? mm2

兩者取較大值，可取50 mm2。

（2）附屬配件選擇。由于改造后從原電池接線回路接入，故需取消熔斷器，采用直流空開，在#3機饋線柜1選用50 A直流空開，在脫硫直流母線側選用25 A直流空開。

（3）脫硫直流母線及各路饋線仍采用原監(jiān)測裝置，報警信號保持不變。

2.2.2? ? 工作內(nèi)容

主要工作內(nèi)容為搭設架交，分三步進行實施：（1）搭設架子、敷設#3、#4機脫硫直流與UPS電源至主機直流與UPS的電纜。根據(jù)現(xiàn)場電纜橋架位置搭設必需的架子，將電纜從#3、#4機脫硫直流與UPS配電室敷設至主機直流與UPS配電室。（2）電纜接入。將原電源斷開，拆除不必要的電纜，保留現(xiàn)有的監(jiān)控、測量裝置和回路;做好電纜鼻子，接入電纜，并封堵完善。（3）系統(tǒng)調試。調試做好檢查，特別是檢查線對地和線間絕緣;檢查無異常后，壓票送電、接入負荷，查看監(jiān)控、測量裝置是否完善;模擬故障，查看相應告警是否正確。

2.2.3? ? 工作時長及成本估算

機組檢修時實施，每臺機組搭架子、敷設電纜工期約10天，電纜接入、調試時間約5天。

該方案成本較低，估計價格在50萬元左右。

3? ? 對比分析

通過分析我們不難發(fā)現(xiàn)：方案一簡單易行，無需設計線路，也不會變更當前設計，直接購買配套設備即可，但由于需更換所有不合格的電子組件及蓄電池組，其成本較方案二高出許多，且設備較多，維修復雜，維修成本也進一步上升，更換后設備在達到一定年限后，仍需重新購買設備，不能一勞永逸地解決問題。所以，方案一雖然簡單可靠，但后續(xù)成本開支較多，初始簡單，后續(xù)復雜。

方案二需變更設備，更改當前設計，需要提前做好方案設想規(guī)劃，并做好事故預想。該方案將脫硫直流系統(tǒng)的故障風險綁架在主機直流系統(tǒng)中，出現(xiàn)事故時會擴大事故范圍，但在日常運行中降低了維護費用，方便了設備管理維護，提高了設備綜合利用率，脫硫直流系統(tǒng)故障率大幅降低，保障主機直流系統(tǒng)正常運行即可保障脫硫直流系統(tǒng)正常運行，且成本只有方案一的1/4，永久解決了脫硫直流系統(tǒng)的問題。

對比兩方案，從經(jīng)濟性及日后維修工作的角度考慮，應當選擇方案二，即取消#3、#4機脫硫直流系統(tǒng)，改由主機直流直接供電。該方案適用于脫硫直流系統(tǒng)負荷較小的機組，其他電廠可根據(jù)自己的實際情況借鑒改造。

4? ? 結語

脫硫直流系統(tǒng)是十分重要的系統(tǒng)，對于機組而言不可或缺，但在本文所述電廠中其日常運行負荷較小，主機直流系統(tǒng)的富余容量完全能夠滿足脫硫系統(tǒng)的運行需要，因此，對脫硫直流系統(tǒng)進行改造，可有效降低維護費用、方便設備管理維護、提高設備綜合利用率。

[參考文獻]

[1] 白忠敏，劉百震，於崇干.電力工程直流系統(tǒng)設計手冊[M].北京：中國電力出版社，2009.

[2] 宋繼成.220～500 kV變電所電氣接線設計[M].北京：中國電力出版社，2004.

收稿日期：2020-06-04

作者簡介：張博文（1990—），男，湖北隨州人，助理工程師，從事火電廠集控運行工作。