关于发电厂直流及UPS系统维护的探讨

温瑞玻

摘 要：在大容量火力发电厂中，直流系统和交流不停电系统（UPS）是两个不可缺少的电源系统。简要介绍了某电厂直流系统和UPS系统电源的基本构成、主要特点和运行方式，并对直流系统和UPS系统在大型发电厂中的应用和重要性进行了阐述，进而探讨了直流系统和UPS系统的运行和维护。

关键词：发电厂；直流系统；UPS系统；蓄电池

中图分类号：TM621 文献标识码：A 文章编号：2095-6835（2014）19-0033-02

直流系统是发电厂控制、信号、保护、自动装置以及断路器分、合闸等能量的来源，同时又是供给自动装置、事故照明、直流油泵和交流不停电电源等装置的电源，它可以在外部交流电中断的情况下，保证后备电源——蓄电池继续提供直流电源。直流系统运行的安全、可靠是各电气设备正常运行的前提，直流系统故障或隐患可能会导致电气设备的停机、损坏，甚至发生解列等恶性事故。而交流不停电系统逐渐成为了大容量火力发电厂中不可缺少的电源系统。

1 直流系统、UPS系统的构成和运行方式

本厂直流系统可分为110 V机组直流控制系统和220 V机组直流动力系统。110 V直流控制系统供控制、保护、测量及其他控制负荷，采用的是辐射网络的供电方式；220 V机组直流动力系统供事故照明、直流电动机和交流不停电电源等负荷。本文以本厂主机110 V系统为例，对直流系统进行阐述和探讨。

1.1 直流系统的构成和运行方式

直流系统在发电厂中为控制、信号、保护、自动装置及设备操作等提供了可靠的直流电源。我厂直流系统主要包括蓄电池组、集中监控仪、充电模块、直流馈线单元、绝缘检测单元和交流配电装置等，均为深圳奥特迅公司系列产品。集中监控器通过分散控制的方式，对直流系统充电模块、绝缘监测模块、电池组、母线、配电等进行实时监控。每段直流母线配置一台微机式直流系统绝缘监察装置，能在线检测直流系统的对地绝缘状况（包括直流母线、蓄电池回路、每个电源模块和各个馈线回路的绝缘状况）和直流母线的电压，自动检出故障回路，并发出报警。

直流系统正常情况下为单母线运行方式，蓄电池组与充电器装置采用浮充方式并列运行。充电器除了供给正常的连续直流负荷外，还以小电流向蓄电池浮充电。Ⅰ，Ⅱ段分段运行，联络刀闸在断开位置。Ⅰ组蓄电池和#1充电器在Ⅰ母线运行， #1充电器正常带Ⅰ段母线上的负荷对Ⅰ组蓄电池进行浮充；Ⅱ组蓄电池和#2充电器在Ⅱ母线运行，#2充电器正常带Ⅱ段母线上的负荷对Ⅱ组蓄电池进行浮充。#1、#2充电机双投刀闸应投在母线侧，负荷母线电源双投刀闸应投在蓄电池侧；#3充电机备用，出口刀闸断开。

在蓄电池组核对性充放电试验中，合上Ⅰ母、Ⅱ母联络刀闸，使两段直流母线并联运行，并将试验蓄电池组与系统隔离。用额定标称放电电流I10恒流放电，放电时间为10 h。在放电过程中，每隔0.5 h记录蓄电池组端的电压值，每隔1 h测量并记录每个镉镍蓄电池的电压值。如果蓄电池组端的电压值下降到规程规定的最低电压（对于阀控蓄电池，其中一只电压下降至1.8 V时），应停止放电，并做好放电记录。然后用额定标称电流I10进行恒流限压→恒压充电→浮充电，由#3号充电机对蓄电池组进行充电。

1.2 UPS系统的构成和运行方式

UPS主机。每台机组配置2台主机，使用主机220 V蓄电池组作为储能装置。UPS为双套容量配置，容量为2×60 kV·A，运行时一主一备，是全厂重要低压负荷的供电保障。供电设备主要包括：DCS监控系统，锅炉安全监视系统、数字式电液调节器、汽轮机监视仪表，汽轮机旁路系统、电能计费系统以及其他自动和保护装置等。

UPS系统由UPS电源本体、旁路隔离柜、旁路稳压柜和配电柜四部分组成。其中，UPS电源本体包括：输入隔离变压器、整流器、逆变器、输出隔离变压器、手动旁路开关、自动静态切换开关、隔离二极管等；旁路隔离柜包括：100 kV·A旁路单相隔离变压器等；旁路稳压柜包括：100 kV·A旁路稳压调压器、补偿变压器等；配电柜包括：馈线开关、控制仪表等。直流电源来自厂用220 V直流蓄电池组。

系统正常运行时，由工作段提供三相交流电源；工作段或整流器故障时，系统会毫不间断地由蓄电池组经逆变器提供额定值的电源。在过载、电压超限、逆变器发生故障、整流器意外停止工作或蓄电池放电至终止电压值时，静态开关会将负荷转为旁路供电。检修时，由手动旁路开关对设备进行隔离，并直接供电，实现不间断提供交流电源。

2 直流系统和UPS系统的运行、维护

2.1 直流系统的运行、维护

系统正常运行时，必须保证其有足够的浮充电流。任何情况下，不得用充电器单独向各个直流工作母线供电。直流母线投入运行时，其相应的设备也必须随之投入运行，不得擅自退出。当直流系统工作充电器故障时，短时由蓄电池供电。如果工作充电器长时间故障，则应投入联络开关，由另一段母线供电。当一组蓄电池需要退出运行时，应将负荷母线电源双投刀闸投在母线联络侧，使两母线并联运行。当#1或#2充电器需要退出运行时，应将#3充电器投入该母线，双投刀闸投在该组蓄电池的侧面，并拉开需要退出的充电器出口刀闸。当蓄电池需要均充时，应将该段负荷母线电源的双投刀闸投在母线联络侧，使两母线并联运行，并用#1充电器或#3充电器单带蓄电池进行充电。我厂进行蓄电池充放电试验时，一般用#3号充电机对蓄电池组充电，因为#3充电机充电模块容量比#1、#2充电机大。

阀控蓄电池核对性放电周期：新安装或大修后的阀控蓄电池组，应进行全核对性放电试验，以后每隔两三年进行一次核对性试验，核对容量即可。运行了6年的阀控蓄电池应每年做一次核对性放电试验。对于不合格的蓄电池组，应反复充放电两三次，即可查出蓄电池中存在的问题，并使容量得到恢复。如果经过3次全核对性放充电，蓄电池组的容量均达不到额定容量的80%以上，可认为此组阀控蓄电池的使用年限已到，应及时更换。

2.2 UPS的运行、维护

为保证UPS的正常运作，很重要的一点就是UPS不能过载运行。一般情况下，当UPS处于逆变器供电状态时，就要求它的负载特性为纯电阻或电容性。当负载为电容性时，要求其功率因数大于0.8.因此，对于那些带电感性负载的用户来说，应注意调整其总的负载电抗，尽可能地满足功率因数大于0.9的条件；否则，UPS实际可承担的负载功率将有所下降。厂家建议，UPS的最大启动负载最好控制在UPS额定输出功率的80%以内。对于正弦波输出的UPS而言，当其负载小于UPS额定输出功率的30%时，它的输出电压波形失真系数会稍有增大。实践证明，对于绝大多数UPS而言，将其负载控制在额定输出功率的30%～60%范围内是最佳的工作状态。本厂UPS负载较低，负荷电流一般在60 A左右。

直流系统和UPS系统对环境的要求比较高。在火力发电力厂中，直流及UPS配电室布置在主厂房，环境温度偏高，且燃煤制粉系统容易产生燃煤、粉尘等，当环境温度升高时，蓄电池本身固有的“存储寿命”会逐渐缩短；当环境温度过低时，就会导致电池释放的电量大幅度减少。当UPS在浑浊的环境下工作时，空气中漂浮的有害灰尘一旦进入UPS，就会对其内部器件造成腐蚀或短路，从而影响了UPS的正常工作，甚至损坏UPS。因此，应定期打扫配电室和蓄电池室的环境卫生，保持地面干净，并保证配电室的温度适中。对于两套UPS主机，最可靠的运行方式是两套主机并机运行，但由于我厂UPS系统的负荷较低，并机运行会产生环流，因此，我厂采用的是两套UPS主机定期切换的运行方式。

3 结束语

直流系统和UPS系统是发电企业不可或缺的重要电源，对发电机组的安全、可靠运行有着重要的作用，需要我们对其做好日常的检查和维护工作。

参考文献

[1]张玉诸.发电厂及变电所的二次接线[D].保定：华北电力学院，1998.

[2]中华人民共和国国家经济贸易委员会.DL/T 724—2000 电力系统用蓄电池直流电源装置运行与维护技术规程[S].北京：中国电力出版社，2001.

〔编辑：王霞〕