浅谈直流电源系统的设计要点及应用

刘先国

（昆明兴三方电器科技有限公司 650000）

浅谈直流电源系统的设计要点及应用

刘先国

（昆明兴三方电器科技有限公司 650000）

微机高频开关直流电源系统是发电厂、变电站以及某些大型工业工程的重要直流电源装置。直流系统的设计与安装工艺水平直接影响生产中保护、测控、调度管理设备的稳定运行。本文主要阐述了微机高频开关直流电源系统在设计、生产中的重要事项，并探讨电源系统在运行中出现的问题及应对的措施。

直流系统；设计；安装

1 直流电源系统的组成

直流电源系统主要由交流进线电源单元、整流充电装置、蓄电池组、馈线配电单元、监控单元设备、防雷保护单元等几大功能部分组成。根据现场的安装屏柜又可以分为充电机柜、母线联络柜、馈线柜、蓄电池组柜（室）等。整个直流系统常取自2路不同电源点的交流电源，经过交流进线电源单元的电气和机械互投闭锁后接入充电机柜。充电装置输出直流电源与蓄电池组并联接至馈线柜，以提供电源给现场各种负荷设备。

2 电源设计的要点

直流电源系统设备的质量与电力工程项目的需求分析、产品设计、生产、安装各个环节都有紧密的关系。现探讨产品设计与现场生产中应特别注意的内容。

2.1 直流系统的主接线

直流系统的主接线设计按照简单清晰、可靠适用的原则。采用合适的主接线不仅保证供电的可靠性。主接线在满足相关技术规范的基础上，应考虑我国电力工程现况及未来一定时期的电力规划需求。目前，35kV及以下宜采用单母线单组蓄电池组的接线方式，110kV宜采用直流母线分段的接线方式，而220kV及以上的发电厂、变电站应采用直流母线分段的接线方式，正常时分段运行。主接线的选择应同时考虑项目是否设置合闸母线和控制母线，而对应选用硅降压装置。在实际工程中，主接线的设计也会参考同一电网中现有相同地位电站节点的系统配置水平，保证新投入的设备具有一定的先进性，以促进整个电力系统的可靠性。

2.2 蓄电池组与充电装置

蓄电池组的选型与安装位置是极其重要的设计项目。蓄电池组的放电容量与项目的规模和负荷类型有关，蓄电池组的数量与系统标称电压、蓄电池单体电压以及是否采用硅降压装置有密切的关系。由于35kV变电站的蓄电池容量往往相对较小，蓄电池组可采用单只12V的蓄电池，并且经过按层摆放组屏安装在电池柜内，与其他屏柜联屏安装。而对于大、中型发电厂或变电站，蓄电池组标称容量（C10）一般达到300Ah，蓄电池可靠性问题突出，应采用单只为2V的电池。且蓄电池组应安装在专门的蓄电池室内。蓄电池组的容量实际选择时，一般重要地位的发电厂、变电站按事故放电2h的放电容量计算，结合技术规程参考同一水平的工程项目。新蓄电池在投入使用前应先进行容量试验，投入使用后应合理设置充电电压。而单蓄电池组的单母线直流系统在运行维护时应特别注意防止母线脱离蓄电池组单独运行，且生产中蓄电池组禁止做全容量核对性试验。

2.3 监控设备单元

直流系统监控设备主要采用集中控制方式，采集、检测、诊断直流电源系统的健康状态并管理系统。对于主接线分段的直流系统，每段母线可配置一个监控设备主机并配置相应母线的底层检测模块。应留意项目中特别的性能要求合理选择配置监控设备主机。并且在产品安装设计图中宜提出监控设备与各个检测模块之间的通讯地址，以便于现场的施工、调试。

2.4 设计和安装的工艺

直流系统设备能否长期稳定、高效运行，与设备在设计、安装方面的工艺均有着重要的联系。规范、人性化的设计，清晰明了的设备标识，是减少安全隐患的重要措施。如在设计上对直流断路器和熔断器容量级差的合理配置，能有效避免事故扩大。合理的设计与安装，在生产中，能够避免由于安装环境灰尘大造成设备急剧老化，或者因端子排列位置、电源接线不规范、设备标识不清楚等原因给运行和维护带来安全隐患。为防止端子接线脱落或误剪断用途不明的电缆等工艺问题，电源接线应避免不同负荷电缆在同一端子或开关处并联接线到不同的盘柜，防止产生电源寄生回路造成隐性缺陷，同时避免在后期维护中拆除某一电缆时需要同时断开其他无关电源的棘手问题。

2.5 直流系统常见问题及应对措施

微机高频开关直流电源系统为我国电力系统的稳定运行和安全生产做出了重大的贡献。同时随着技术的更新换代，在现场的生产中也提出了更高的要求：

（1）有待提高充电模块质量：注意直流系统长期运行后的充电装置通讯故障、各充电模块输出电流不平衡，新老充电模块兼容性差等问题。蓄电池可能因充电模块缺陷造成长期过充膨胀损坏。应加强巡视，并利用充电机输出电流与母线电压异常信号报警方式。

（2）蓄电池组的在线检测和维护：目前，蓄电池在线检测功能比较单一，同时对单组蓄电池的在线维护基本难于实现，常对蓄电池的单体电压、电流电气特征检测。应制定巡视计划。且市场上有待出现对蓄电池温度、变形检测等电池内部非电量性能健康指标有更全面检测的产品。

（3）绝缘检测：运行中，目前的绝缘检测装置对非金属接地检测灵敏度不高，同时即使选线，也难于对故障点定位，维护人员需要另使用专门绝缘检测工具测量或试拉断回路检测。随着技术的发展，以上问题将逐渐成为以后直流系统发展中需要突破的问题。

[1]国家发展和改革委员会.《电力工程直流系统设计技术规程》.2004.

[2]国家经济贸易委员会.《电力系统用蓄电池直流电源装置运行与维护技术规程》.2000.

[3]能源部西北电力设计院.《电力工程电气设计手册电气二次部分》.1991.

TM76

A

1004-7344（2016）07-0043-01

2016-2-2

刘先国（1989-），男，海南万宁人，学士学位，从事电气二次设计工作，曾任职乌江渡发电厂。