浅析国投钦州电厂直流系统改造

邓星亮 张强 袁焕炯

国投钦州发电有限公司， 广西壮族自治区钦州  535000;广州市仟顺电子设备有限公司， 广东广州  510000

摘要：国投钦州发电有限公司#2机组直流系统的绝缘监测装置和充电模块投运多年，设备老化严重，多次出现故障，已经不符合相关规程和标准，降低该电厂直流系统的安全性和稳定性。本文简要分析该电厂#2机组直流系统绝缘监测装置和充电模块存在的问题和安全隐患，及这两个设备的改造效果。

关键词：直流系统;绝缘检测;充电模块

1 概述

国投钦州发电有限公司#2机组220V直流系统和110V直流系统自2006年投运至今，其绝缘监测装置运行超过十年，硬件老化，功能损坏和缺失，不满足国家能源局最新发布的防止电力生产事故二十五项反措，绝缘监测装置采用的一台监控两段的方式，不满足南网规程要求;充电模块运行超过十年，装置老化损坏严重，不能满足能源局最新发布的防止电力生产事故的二十五项重点要求的要求。国投钦州发电有限公司#2机组220V直流系统及110V直流系统为厂站中控制、信号、继电保护、自动装置及事故照明等提供可靠的直流电源和操作电源。若上述故障设备继续运行存在两项较大安全隐患风险，建议对其进行升级整改，以满足反措要求。

2存在问题的设备

2.1 絕缘监测系统

其220V直流系统和110V直流系统的绝缘检测装置皆采用一台装置监控两段设备的方式，不满足南网的相关规程要求;且装置运行时间超过10年，硬件老化严重，存在多项功能损坏和缺失，装置常出现有接地误选线漏选线;在有交流窜进来时无法进行测记告警;两极平衡接地、蓄电池接地时无法进行检测;有接地时正负对地电压偏差大等问题。以下是原绝缘检测装置的运行现状。

（1） 装置不具备交流接地告警选线功能;电力行业标准及在最新的能源局最新二十五项重点要求中明确要求，新安装的绝缘监测装置必须具备交流串入直流告警选线功能;原有的直流系统绝缘监测装置，应逐步进行改造，使其具备交流窜直流故障的测记和报警功能;

（2）装置不具备直流串电（环网）告警选线功能;在最新的电力行业标准、国家能源局最新二十五项重点要求及南方电网直流系统技术规范明确要求，新安装的绝缘监测装置必须具备直流串电告警选线功能;

（3） 两极接地不能正常告警选线;装置在系统发生两极接地时，不能正常检测正负极对地电阻，不能告警，更不能选线;① 两极接地故障，一方面将降低绝缘装置接地检测灵敏度，当有接地发生时，不能正确告警，给系统带来安全隐患;另一方面，可能使直流系统发生短路故障，烧毁直流系统;② 在所有的直流接地中，蓄电池接地是非常特殊的两极接地，特别是当接地发生在蓄电池组的中间位置时，正负极对地电压基本不偏移。如果在线装置不能检测两极接地，则当蓄电池发生接地时，不能正常告警，这将会造成蓄电池接地导致失效，给直流系统带来很大的安全隐患。

（4） 直流系统发生接地时，拉路后装置显示对地电压恢复很慢，影响了接地查找结果的判断;

（5） 装置无自检功能，对自身故障不能及时告警。

2.2 充电模块

#2机组220V直流系统1号充电柜1/2柜、2号充电3/4柜、110V直流系统1号充电柜、2号充电柜、3号充电柜皆采用同一品牌充电模块。这些充电模块运行时间超过10年，装置老化损坏严重，不满足反措对稳压精度、稳流精度、纹波系数不能满足国家能源局2014年发布的防止电力生产事故的二十五项重点要求的要求。充电模块是变电站直流系统电源的重要组成部分，是直流系统安全稳定运行不可或缺的装置。充电模块的故障会让直流系统失去可靠的电源系统，严重影响直流系统甚至整个变电站电网的安全可靠性。

3 改造内容及效果

3.1 改造内容

3.1.1绝缘监测装置

绝缘监测装置改造内容包括2号机组110V#1、#2馈线柜及2号机组220V#1、#2馈线柜内安装新的的绝缘监测装置4台;2号机220V直流馈线柜1、2号馈线柜增加选线模块各1个，大CT各5个小CT各5个;2号机110V直流馈线柜1、2号馈线柜增加选线模块各2个，小CT各20个。新绝缘检测装置采用某公司生产的QDA-300在线式绝缘监测装置;选线模块采用QDA-1000型选线模块;新CT采用新型开口式互感器，方便进行带电改造，原支路CT因设备运行需要，原则上不便拆除，保留现状。以下是绝缘监测装置的改造过程简述：

（1）断开装置电源，解开直流系统I段母线上绝缘监测装置上的接线;退出直流系统绝缘监测装置，分别在两段直流母线上各临时接上一个47kΩ的平衡桥电阻（稳定直流系统对地电压）;

（2）拆下旧的绝缘装置，按指定位置摆放好;

（3）取下合适安装绝缘检测侧装置的直流馈电屏上的面板，根据装置尺寸在该面板上合理开孔，装上直流绝缘装置;

（4）按顺序接上工作电源，增加电源采样端子并接入直流系统;

（5）装置上电开机，根据装置特点测量出的正负对地电阻值判断系统是否仍然存在其他平衡桥电阻，若仍然存在其他平衡桥电阻，根据现场图纸或其他辅助设备找到平衡桥电阻并拆除，直到系统内除装置外没有其他平衡桥电阻;

（6）排除完所有平衡桥电阻后再接上开关量出信号;

（7）在屏柜内部空余位置安装选线模块

（8）在屏内旧CT位置卡装固定新的开口CT，馈线屏上所有支路都卡上开口CT，放好在合适的位置排列整齐进行固定。

3.1.2充电模块和集中监控装置

更换2号机组220V直流系统#1、#2、#3、#4充电柜内共16个充电模块，以及110V直流系统#1、#2、#3充电屏内共21个充电模块;更换其相关的集中监控器5台。新充电模块采用某公司设备的QS22040、QS11040-8高频开关整流模块，新集中监控器采用QSJ22型号集中监控器。以下是直流监测系统改造过程简述：

（1）将原直流系统电源屏退出运行，断开交流进线总电源，拆除原充电模块;

（2）更换新模块挡板，在屏柜内如图1所示位置加装模块交流空开，重配三相交流输入接线，沿用原模块直流输出汇流小母排，根据现场实际情况配置各模块直流输出接线，充电模块航空板组件采用移动式组件，无托架固定。

（3）完成充电模块一二次接线，加装充电模块交流空开后，根据现场位置接入交流输入一次线缆;

（4）沿用充电模块原有直流汇流小母排，重新配置且接入直流输出一次线缆;

（5）根据原直流系统充电屏二次图纸，配置集中监控器的各个采集量接线，开入量接线、开出量接线，完善各类信号回路等二次接线，现场开入量与告警输出无需新增，不可删减，保持原与原图纸一致。

3.2 改造选用设备介绍

3.2.1 QDA-300绝缘检测装置介绍

QDA-300在线绝缘监测装置由主机、选线模块及互感器等组成，主机主要检测母线电压、正负极绝缘电阻、交流窜电电压并告警，通过CAN与选线模块通讯及RS485与上位机通讯。选线模块在接收到主机选線信号后，开始选线并将选线结果告知主机。QDA-300在线绝缘监测装置具有交流窜电告警、直流互窜告警、两极平衡接地告警、压差告警、蓄电池接地定位、电压偏差补偿功能、母线电压异常告警、自检功能及相关选线功能等多项功能。满足电力行业标准及能源局最新防止电力生产事故的二十五项反措要求。

3.2.2 QS22040/QS11040高频开关整流模块介绍

QS22040、QS11040型高频开关整流模块采用先进的LLC谐振软开关技术，效率高;采用无源PFC技术，功率因数高;内置完善的EMC设计，满足GB/T 19826-2005标准中EMC相关要求;散热风扇采用温度联合电流控制模式，噪音低，风扇寿命长。

3.2.3 QSJ22触摸屏一体化主监控模块介绍

QSJ22监控模块是监控系统的数据处理中心。通过1个CAN接口（接FC馈线监测模块）和2个RS485通讯口（IARM-DC10、B2或B4电池检测仪等）完成电力操作电源系统运行数据的收集。并根据这些运行数据完成蓄电池组的自动均浮充转换。监控模块还可将电源系统运行数据通过RS485或RS232通讯接口按用户设定的后台通讯规约（可选择MODBUS、CDT）上报给综合自动化系统，并接收综合自动化系统下发的控制命令，实现遥控、遥测、遥信功能。

3.3 改造效果分析

3.3.1 绝缘监测系统效果分析

通过本次改造工程，每一段直流系统独自配备一台在线绝缘监测装置，每组直流充电系统独自配备一台集中监控器，满足南网的规程要求。各项功能满足能源局最新发布的防止电力生产事故的二十五项重点要求，解决了原有设备存在的各项问题。

（1） 解决了装置不具备交流接地告警选线功能的问题;满足电力行业标准及在最新的能源局最新二十五项重点要求;

（2）解决了装置不具备直流串电（环网）告警选线功能的问题;

（3）解决了两极接地不能正常告警选线的问题;

（4）解决了直流系统发生接地时，拉路后装置显示对地电压恢复很慢，影响了接地查找结果的判断的问题;

（5）装置带自检功能，对自身故障能及时判断告警。

3.3.2 充电机效果分析

QS22040、QS11040高频开关整流充电模块具有完善的保护及告警功能，包括输入过/欠压、输出过压、过温、过流等;内置短路回缩保护，即使模块输出长期处于短路状态也不致损坏;内装可拆卸式防尘网罩，方便维护。每个充电模块的稳压精度、稳流精度、纹波系数均满相关足规程要求。QSJ22监控模块是监控系统的数据处理中心。能够收集电力操作电源系统运行数据的，并根据数据完成蓄电池组的自动均浮充转换。监控模块还可实现电源系统运行数据上报，接收上位机下发的控制命令，实现遥控、遥测、遥信功能，监控更智能，方便。

4 结束语

本文叙述了采用开口式CT的新型绝缘监测装置进行绝缘监测装置技术改造，实现不停电改造绝缘监测装置;从而降低直流馈线屏技术改造成本、提高改造效率。采用新型充电机与集中监控装置，结合现场评估设计面板，就地改造直流屏;使得快速改造直流屏，同时可解决就厂站空间缺乏的问题，改造工程量小。本文所述的方法，其他发变电企业可以借鉴参考，有较好的应用价值。

参考文献

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[3] 尉镔. 山西电网直流绝缘监测仪运行情况分析[J]. 山西电力， 2010， 000（002）：18-20.

作者简介： 邓星亮（1973—）湖南邵阳人，电力建设工程师，国投钦州发电有限公司生产技术部主任工程师。