茂名热电厂直流系统屏更新改造设计方案浅析

1、老式直流系统屏存在的缺点

茂名热电厂原用的直流系统屏为老式直流系统屏（同一屏为双母线结线，采用直流发电机及硅充电装置）。从超过30 a的运行情况来看，主要存在的缺点或不足之处如下。

1.1双工作母线结线布置复杂

因直流屏采用双工作母线结线，6根直流母线水平布置于屏顶上（根据控制、信号音响的需要，直流母线上还设有8根小母线）。在同一块屏上，有两组母线的馈线回路或电源与馈线回路相混合布置。当设备出现接触不良等缺陷时，往往因结线复杂和设备间距小，而使缺陷难以处理。

老式的直流屏，其屏的正面都不采用活动门的型式。这样，装于屏面上的仪表、信号灯等设备，往往损坏后不能更换。

1.3直流发电机维护工作量和耗能大

1.4绝缘监察装置动作灵敏度低

老式直流系统屏采用电磁式绝缘监察装置反映直流系统的接地状况。从茂名热电厂多年的运行情况来看，该装置能正确反映单极明显的接地现象，但当两极的绝缘都下降时，却不能准确反映。

2、新直流屏的设计原则

2.1、接线方式

新的直流屏采用单母线分段的接线方式，两组蓄电池经联络刀开关进行连接。为防止两组蓄电池并列运行，联络刀开关与蓄电池电源刀开关之间应设有闭锁措施。

2.2、屏上设备布置

做到简单清晰，电源（充电设备和蓄电池）、馈线、事故照明装置布置于各自的屏上。带有仪表及灯光信号的屏面，使用活动门的型式。

2.3、充电装置

选用可控可逆式硅充装置，实行负荷自动跟踪，保证直流母线的电压质量。当蓄电池进行核对性放电时，硅装置工作于整流的逆变状态，蓄电池不用另接电阻作为放电负载。

2.4、蓄电池组

原则上选用免维护密封式蓄电池，当原GGM-800型蓄电池组经校验后，仍满足直流系统的要求时，可暂不更换。

2.5、绝缘监察装置和馈线开关

原则上选用90年代技术先进、成熟可靠的设备。例如，选用由CMOS集成电路组成的ZJJ-1型绝缘监察装置，该装置在直流两极绝缘均等下降时都能正确动作发信。

3、新直流系统屏的设备选型

3.1直流系统负荷

经统计，直流系统各类负荷如表1.

因茂名热电厂为中型火力发电厂，且与系统相连，所以蓄电池事故放电时间考虑为1 h.对于汽轮机润滑油泵，因为是高温、高压机组，故其事故计算时间为1.0h，直流润滑油泵的K值取0.8，密封油泵的K值取0.7计算。冲击负荷考虑为1台最大合闸电流的断路器合闸。

3.2蓄电池组的选择

3.2.1按事故持续放电状态选择

tj=KkQsg/Isg=1.1×307 Ah/306 A=1.1 h

式中 tj——GGM型蓄电池假想时间，h；Kk——可靠因数，取1.1；Qsg——事故负荷计算容量，Ah；Isg——事故放电电流，A.查《电力工程设计手册》（西北电力设计院、东北电力设计院主编）中P769曲线表，得Idj=16.8 A，则

Qe≥36Isg/Idj=（36×306/16.8）Ah=658 Ah

3.2.2按最大冲击电流选择

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

根据计算结果，蓄电池的容量按事故持续放电状态下计算选择。原运行的GGM-800型蓄电池组仍满足负荷的要求。

3.2.3直流电压水平校验（以GGM-800型为例）

a）按事故放电初期，蓄电池突然承受放电电流的电压水平验算：

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

式中 Kcho——单位容量蓄电池放电初期放电系数，h-1.查GGM型蓄电池短时冲击放电曲线表得：

Kcho=0.76 h-1 时，Ucho=1.86 V，则直流母线电压为N.Ucho=106×1.86 V=197.16 V＞0.85Ue

式中 Ucho——单位容量电池冲击负荷初期端电压，V；N ——浮充电池个数；Ue ——直流母线额定电压，V. b）按事故放电末期，蓄电池再承受冲击负荷时的电压验算：

Km=Is/C10=306 A/800 Ah=0.38 h-1

0.80Ue＜N.Uchm＜0.85 Ue

式中 Uchm——单位容量蓄电池冲击负荷末期端电压，V.

3.2.4蓄电池的个数

3.3充电设备的选择

3.3.1核对性充电设备

3.3.1.1充电设备的额定电流

a）按事故放电后进行充电的要求选择充电设备，计算公式为：

式中 Ijc——浮充电设备的工作电流，A；Ic——充电设备应具备的输出电流，A. b）考虑核对性充放电，按最大充电电流选择，

Ic=0.1Qe+Ijc=（0.1×800+33）A=113 A

故充电设备的额定输出电流应大于113 A.

对有端电池的直流系统，充电设备的电压应满足蓄电池充电末期的电压选择。即：

式中Uc ——充电设备输出电压，V；Ucm——蓄电池满充电端电压，V.取最大一级，即360 V.充电设备容量：Pc=IcUcm=113 A×360 V=41 kW.

不考虑选用直流发电机，应选用的硅整流装置为KGCfA-150/360，则额定输出电流为150 A，最高输出电压为360 V.

3.3.2浮充电设备

浮充电设备正常工作容量Pfc为Pfc=IfcUcm=37.2 A×360 V=14 kW

按核对性充电设备选得的KGCfA-150/360可满足蓄电池浮充电要求。

4、结束语

通过分析茂名热电厂老式直流系统屏存在的缺点或不足之处，提出了其更新、改造的设计方案。新设计的直流系统屏既满足经济性、可靠性、技术性的要求，又美观大方，维护方便。该直流系统自1997年初全部改造（包括将原用的GGM-800型蓄电池更换为VH34-1000 型免维护电池）投运以来，运行情况良好，解决了过去可靠性低、维护困难、直流系统绝缘差、充电机因大电流开关合闸经常跳闸等一系列问题，在该厂的安全发、供电方面发挥了重要的作用。