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1、火力发电厂直流系统常见故障分析及其处理【摘 要】直流系统是发电厂的重要组成部分,它的可靠运行关系到电厂及电网的安全与稳定。随着大量新型技术设备在电力系统中的应用,电厂直流系统维护问题逐渐引起人们的重视,因此，对直流系统常见故障问题分析、对发电厂的安全运行起着至关重要的意义。【关键词】火力发电厂；直流系统；接地故障；蓄电池；处理措施1 直流系统的作用电力系统中的直流电源部分由蓄电池组、充电设备、直流屏等设备组成。直流系统在发电厂和变电站中为控制、信号、继电保护、自动装置、远动通讯装置等提供可靠的直流电源,并提供事故照明电源。它还可为操作提供可靠的操作电源。直流系统的可靠与否,对发电厂、变电站的安
2、全运行起着至关重要的作用,是发电厂和变电站安全运行的保证。2 电厂概况该电厂的直流电源分为220v和110v两个系统。其中110v系统作为继电保护、控制、信号、计算机监控、事故照明励磁系统、机组变频启动装置、高低压开关及其辅助设备和ups(逆变不间断交流电源)等的电源。220v直流系统是发电厂中机组油系统油泵的备用电源、机组黑启动方式下励磁系统零起升压的起励电源和全厂事故照明的电源。该电厂220v直流系统采用单母线接线，装设一组德国hoppecke公司的阀控式密封铅酸蓄电池，容量2000ah;两套高频充电装置，分别由保安段和锅炉段两路交流380v电源供电。正常运行由其中一套充电装置带直流母线和
3、浮充蓄电池组，另一套跟踪备用。每段220v充电母线都配备一套直流回路绝缘检测装置。110v直流系统采用单母线分段接线，每段母线各设一组蓄电池和一套高频充电装置，两套高频充电装置分别由保安1,2段交流电源供电。正常运行时一路交流电源工作，另一路联锁热备用。两段直流母线之间设有联络刀闸，正常断开。蓄电池是德国hoppecke的阀控式密封铅酸蓄电池，每组52个，容量为490ah。整个直流系统的监控信号经各个采集模块处理后，再送到监控模块统一管理。监控模块的显示解提供人机操作界面，并将信息转发至远程监控系统。监控系统用绝缘监测仪，监测母线及其支路的绝缘状况。3 运行中直流系统可能发生的故障3.1直流系
4、统接地故障直流接地故障中，危害较大的是两点接地。直流系统两点接地，会引起继电保护、信号、自动装置误动或拒动，甚至导致直流保险熔断，使保护及自动装置、控制回路失去电源。在复杂的保护回路中，如果出现同极两点接地，相当于将某些继电器短接，使本级开关拒动，导致越级跳闸而扩大事故。直流系统分布范围广，外露部分多，电缆多目长。绝缘容易受尘土、潮气的侵蚀而降低，甚至造成直流接地。具体成因有:3.1.1 一次回路材质低劣，绝缘性能低，容易老化。施工时遗留损伤缺陷，如磨伤、砸伤、压伤、扭伤，或过流引起的烧伤等。3.1.2 一次回路及设备严重污秽受潮、接地盒进水，使直流对地绝缘严重下降。惠来电厂地处广东省东部，属
5、于亚热带季风湿润地带，如果配电室内通风不良，受潮缺陷就容易发生。3.1.3 小动物爬入或小导电零件掉落在带电元件上造成直流接地。如老鼠、娱蛤等爬入带电回路，小导线段、螺杆螺帽垫圈等零件掉落在带电回路上等情况。3.2直流系统接地故障的寻找和处理3.2.1查找顺序和方法分清接地故障的极性，分析故障发生的原因。若一次回路在运行，或有设备检修试验，应申清暂时退出运行或暂停工作，逐一拉开其工作电源，看故障信号是否消除。分网查找，缩小查找范围。将直流系统分少戊儿个不相联系的部分，注意不能使保护失去电源，操作电源尽量保持由蓄电池供电。采用“瞬时停电”的方法，找出哪个分路有接地故障。对于重要的直流负荷，可以用
6、转移负荷的方法来排查该支路是否接地故障。查明故障后应立即报告调度。在进行上述各项检查后仍未排除故障点时，应考虑是否为同极性两点接地。当发现接地在某一回路时，属环路的应先解环，再进一步采用拉保险及拆端子的办法，直至找到故障点并将它排除为止。3.3 查找接地故障时的注意事项瞬停直流电源时，应先经调度同意，动作要迅速，停电时间不应超过3秒。保护及重合闸装置失去电源时间过长是十分危险的。防止误判断。观察接地现象是否消失时，应从信号、光字牌和绝缘监察表计指示情况综合判断。尽量避免在高负荷时进行。检查中严防人为短路，或多一点接地而导致误跳直流。须按符合实际的图纸进行，防止拆错端子，恢复时遗漏和接错。所拆线
7、头应做好记录和标记。使用仪表的内阻应200052/vo。查找故障，应至少由两人配合进行。一人操作，一人监护并负责监视表计及信号变化。利用瞬时停电的方法查找直流接地时，应按断合“次要负荷一重要负荷一充电装置一蓄电池”的顺序进行。为防止保打误动作，必要时在瞬断操作电源前，先申清暂时退出可能误动的保护，待直流电源正常后再恢复保护投入。4 蓄电池组的问题一般蓄电池的标称寿命为10、15或20年，然而，实际运行表明其工作寿命远远少于标称的时间。而目说明书上标注的寿命的前提是:规定的运行环境、标准的充放电方式(包括负载大小)。而这些条件在实际运行中是无法满足的。4.1 影响阀控蓄电池寿命的因素4.1.1
8、运行的环温温度对阀控型蓄电池寿命的影响最大。电池设计的运行环温为150c250c。环温250c后，每升高100c，电池寿命就要减半。例如:5年寿命的电池，运行在环温350c时，寿命只有2.5年。地处在亚热带的惠来电厂，平均气温(250c的时间)3个月。为防小动物进入，门窗紧闭，室温还高于环温。4.1.2 过度放电蓄电池过度放电是影响蓄电池使用寿命的重要因素。这种情况通常发生在交流失电或充电模块损坏后，蓄电池组长期带负荷的情况。当放电到输出电压为0时，会导致大量的硫酸铅品体吸付在阴极表面，形成所谓“硫化阻塞”。电池内阻升高，容量下降，寿命缩短。4.1.3 蓄电池失水板栅的腐蚀板栅腐蚀是影响蓄电池
9、使用寿命另一个原因。在开路状态下，铅合金与活性一氧化铅直接接触，而目共同浸在硫酸溶液中，它们各自与溶液形成不同的电极电位。正极栅板不断溶解，特别是在过充电状态下，由于正极的析氧反应，水被消耗，h离子浓度增加，正极附近酸度增高，反栅腐蚀加速。所以，如果电池长期处于过充电状态，电池的栅板就会逐渐变薄，容量下降，使用寿命缩短。蓄电池失水的后果也加快板栅的腐蚀。当失水5.5%时，容量降到75;失水达到25%时，容量基本消失。4.1.4 长期浮充的影响电厂的蓄电池经常都处于长期浮充状态下运行。长期浮充同样会发生如3.1.2.点的所谓“硫化阻塞”的情况，使内阻增大，容量和寿命降低。所以电力蓄电池运行规程要
10、求对浮充运行的蓄电池要作定期的核对性放充电，为的是恢复电池活力、容量和寿命。4.2 对电厂蓄电池运行维护的建议4.2.1 利用机组大修机会，对蓄电池进行核对性放充电试验。试验中须严密监视蓄电池的工况，严防过大电流的充放电损坏蓄电池。4.2.2 运行对直流系统的监控应细致到位，浮充电压须严格控制在规定的范围内。定期定量对各个蓄电池电压进行测量对比，检查外观是否异常。4.2.3 保持直流配电室及蓄电池室内清洁，通风良好。5 直流系统的问题及处理措施5.1直流系统工作电压偏高问题直流系统自投运后，无论直流220v系统、直流110v系统或直流48v系统，普遍存在运行电压过高的情况。但因厂用电压异常，也
11、偶尔出现过运行电压低情况。直流系统的浮充电压整定为uf一单只电池的充电电压x串联蓄电池数量。直流母线到负荷端有线路和一极管的压降，但总的压降比较小，实测负荷端的电压仍偏高。一次设备长期在偏高的电压下运行，各元器件的功耗和温度将大大增加，影响一次设备的使用寿命和安全运行。该电厂的直流系统充电器整流模块按照n+1冗余配置，以满足负荷电流和均衡充电流需要。充电保护模块对输出功率、过压、欠压、过温等有限制功能，保证运行参数变化在正常范围内。允许在某个充电模块有故障时，可暂时退出某一模块而不影响整个系统的输出。但本厂退出故障模块运行的时间过长，以至出现上述运行电压偏高的问题。应尽快与充电器厂家联系，恢复
12、整流模块的“n+1冗余配置”。5.2绝缘检测装置的问题电厂直流系统的主配电解上安装了wzj-a24n型绝缘监测装置，在直流系统接地或绝缘不足时发出报警信号，并可从监视解中查询出现绝缘低的具体负荷点。但由于本身监测问题，发生过几次误报警的情况。一般绝缘检测装置普遍存在的问题有:误报警;接地点检测不准;厂家售后服务不兑现。绝缘监测装置的问题只能由厂家来处理，需要采购部门在订购和履行合同中应严格把关，以保证运行中出现监测装置问题能及时得到解决。5.3直流系统电源回路的设计问题该电厂每套直流系统的充电装置有两套交流输入。110v直流系统总共四路交流电源，己按规定全部投入，运行中能不间断切换。而220v
13、直流系统的两套交流输入电源只有一套投入运行，即每套充电装置只靠一路电源工作(有一套220v充电装置还退出了运行)。这就是说，220v直流系统的运行可靠性是很低的。建议将另一套充电装置投入运行，匀_为热备用。输入电源切换方式以及切换的整定时间，可参照本厂电源特性确定，以达到不间断切换的口的。6 结语伴随着我国电力行业的快速发展,电力系统开始向超高压、大容量的方向发展,对电厂直流系统的维护提出了更高要求。依据实践经验,通过对实际经验的总结建立一套完善的电厂直流系统维护模式显得越来越重要。参考文献1李鹤峰.直流系统接地的原因及处理j.黑龙江电力.2009(04).2喻恺.关于发电厂直流系统维护模式的研究j.河南科技.2010(10).
