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【摘 要】文章主要通过分析梅山钢铁公司热电厂二期直流系统现状，提出改进措施及改进方案，充分考虑了改造过程中存在的各种潜在风险，并在技术上通过采用临时直流馈线柜的方式，大幅缩短了每个支路电源转移过程中的停电时间，确保了改造项目的安全实施，提高了二期直流系统的供电可靠性。
【关键词】直流系统;改造;分析
【中图分类号】TM621 【文献标识码】A 【文章编号】1674-0688（2019）04-0111-02
1 原二期直流系统设计情况及存在的问题
1.1 原设计状况
梅山钢铁公司热电厂电气主控室二期直流系统是由上海继电器厂生产的免维护电池直流屏，是全厂辅助设备中的重要设备，电压等级为DC220 V，主要供给2#发电机、4#发电机、6 kV系统等电气设备工作及交流失电后的安保电源。二期直流系统2004年安装，运行至今已有10余年，充电装置投产使用至今，因长期不间断运行，元器件老化相当严重，充电装置控制精度下降，随着设备更新换代，目前备件已无法购买到，存在安全隐患。目前，绝缘监测系统模块已经不能正常检测，且无备件更换，蓄电池也已经使用10余年，不能满足紧急情况下机组安全停机的要求。
1.2 生产中存在的实际问题
（1）设备进入老化周期。系统投入运行已经10余年，系统电子元器件已经进入老化周期，直流屏内大部分设备已严重老化，随着设备更新换代，有些部件已不生产，备品无法购买，且厂家人员已很难联系到。一旦控制回路故障，严重影响电力安全生产，每年消耗大量的检修费用用于维护。目前已经有零部件陆续出现故障，部件故障成为机组安全运行的重大隐患。
（2）难以解决的技术缺陷。二期直流屏绝缘监测模块经常发生故障，且存在误报警现象，过段时间故障又自行消失。对检修维护人员来说，无法判断系统是否真正有直流接地故障，所以存在误判现象。
（3）充电装置性能差。达不到自动运行条件，充电经常出现问题，承受环境温度和外界干扰能力差，且维修困难。
（4）目前，直流屏无支路直流接地检测功能，一旦发生分支直流接地，无法判断是哪一路故障，延长了故障查找的时间。并且，由于没有与电气监控系统接轨，运行人员巡视时需要就地到现场进行巡视，一旦发生故障，延误了故障处理的时间。
2 技术改造方案
2.1 整体设计二期直流屏
对二期直流屏进行整体设计，内容包括监控单元的设计、高频开关模块的设计，绝缘监察模块、微机直流系统接地绝缘监察，蓄电池巡检等功能。针对控制母线电压不稳情况，更换新型智能高频开关。按满足厂用电停电时输出事故容量选择蓄电池的容量。监控系统模块化设计。
2.2 更新改造中的注意事项
更新改造过程中，存在新旧直流屏同时运行的阶段。新直流屏完成蓄电池的充电后，针对旧直流屏出口逐个进行电源移动，直流出口全部移至新直流屏后，旧直流系统才可停止运行。尽量减少原直流电源出口设备的变更，可有效防范更新改造后的意外错误。改造过程中，一般情况下一次设备不停电，尽可能缩短设备无保护运行的时间。在直流系统改造中最易出现直流接地故障，需要在改造过程中对旧直流系统中的连接电缆一一查明去向和功用，并防止改造过程中的绝缘层破损。防止保护回路中正负极的错接。
3 改造具体方案
（1）对1#直流馈线屏每路馈线支路移位。方案：在一期直流屏找32A备用开关作为此次改造直流屏的总临时电源，临时电源的选择要考虑到所带直流电源容量的大小，由于涉及馈线支路共15路（如图1所示），从备用开关拉一路电源至临时加装的总开关，由总开关进行15路馈线支路的分配，将各路直流负荷转接至临时开关板上，在每一路拉电转移过程中首先要考虑到存在以下风险。电能计量屏：短时拉电会使得至南供的电能表不能计量。远动屏：用来调节6#机无功。即拉电时不能进行增磁减磁操作。754开关控制：中央控制屏3#屏（原2#P），拉电时754开关不能进行分合闸远控操作。5#主变6kV侧控制：中央控制屏9#P，705开关不能远控操作。3#炉直流：3#炉安全门不能操作。6 kV II段控制：6 kV II段1#柜，会造成6 kV II段开关不能操作的风险。2#机灭磁开关控制屏：至2#机励磁小室。2#机灭磁开关不能操作。4#机控制电源：4#机在检修，拉电不存在风险。NS2000：老远动屏。通讯会有短时中断。6 kV III段储能：会造成6 kV III段开关分闸后不能及时储能。6 kVI II段控制：会造成6 kV III段开关不能操作的风险。400 V III段控制：会造成400 V III段开关不能操作的风险。6 kV III段快切：先退6 kV IV段快切。拉电时会造成6 kV III段进线电源停电无备用电源的风险。稳定控制柜：由于稳定控制柜现在不用，拉电不会造成风险。400 V II段直流：在400 V II段8#柜空开处将400 V I段直流并接入，然后再进行拉电，保证400 V II段直流不停电。
（2）2#直流馈线屏暂时保留。由一期直流屏32A备用开关拉至馈线屏内备用开关，接好后送电，保证2#直流馈线屏内交直流同时停电时此屏馈线支路直流不掉电。
（3）对1#、2#直流馈线屏进行停电。二期直流系统是2套模块独立供电，中间通过联络屏进行联系，由于2#馈线屏电源已由一期直流屏临时供给，1#馈线屏负荷已转移，因此便可以将两路交流电源停掉，并拔除蓄电池熔芯，拉开两面充电屏联络开关1DK，两面馈线屏联络开关3ZK，拆除蓄电池正负极进线（从蓄电池出线桩拆）。
（4）旧柜（1#馈电屏、2面充电屏、1面联络屏）拆除、新柜安装、蓄电池拆除、安装。拆除屏间及屏内线，并用绝缘胶布包好，1组、2组蓄电池进线分别改至1#、2#充电屏内，联络屏内所有联络线拆除，并做绝缘处理，拆除联络屏，新1#馈线屏就位，原馈线屏1负载移至新馈线屏。拆除屏间连线，并用绝缘胶布包好，1#、2#充電屏就位，联络屏内交流进线改至接入，屏间连线预留。拆除旧蓄电池及蓄电池屏，新蓄电池屏安装就位，新蓄电池安装，电池连线连接，巡检单元的安装，ZRD-3B电池巡检安装于电池屏内，单节电池检测线重新排布，蓄电池为208节。 （5）原1#馈线柜临时负载接至新1#馈线柜。中间会有短时停电，告知值长做好预案。接好后拆除原来的临时电源。
（6）旧2#馈线柜负载转移至新2#馈线柜。2#馈线柜涉及的馈线包括以下14支路（如图2所示），在停电时同样存在风险。由于4#发电机已停机，因此涉及4#机的电源拉开不存在风险。包括4#机灭磁屏操作电源、4#发变组保护屏、4#机3QS操作电源、4#机励磁调节器电源;还包括4#机直流电源：是否涉及4#机直流油泵;6kVIV段控制电源：6 kV IV段涉及4#炉送引风机及4#给泵，中央水泵房3#线，通知值长告知相关岗位做好停电预案;2#机控制电源：2#机开关短时不能操作;400 V IV段控制电源：短时停电不能操作;6 kV IV段儲能电源：6 kV IV段开关分闸后停电期间不能合闸;5#主变保护屏：短时停电通讯中断;6 kV I段快切屏电源：退出6 kV III段快切。存在跳闸后无备用电源状态;753控制：753开关不能分合闸;400 V II段直流：在1#馈线屏已由400 V I段并接。
（7）旧2#馈线屏拆除。由于负荷都已转移至新2#馈线屏，因此可以拆除。
（8）与上位机通讯。现场功能联调，系统测试，至此系统改造结束。
4 结论
梅山钢铁公司热电厂二期直流系统进行改造后，新的接线方式布局合理，对查找及处理接地点、模块故障的查找等具有方便、可靠和安全的优越性，更换后的直流系统有监控单、微机接地巡检仪、蓄电池测试仪等功能，使得直流系统工作更加可靠，输出稳定，减少运行人员及维护人员的工作强度，而且可减少设备的维修费用。直流屏在线监测系统的应用，降低了设备管理及维护成本，提高了工作效率，改造后直流屏一年常规维护2次，与改造前相比，每年可节约屏内设备维护费与设备更换费4万元，内部元器件故障频次明显减少，对系统的安全稳定运行发挥了重要的作用。
参 考 文 献
[1]胡伟伟.对110 kV变电站直流系统改造方案的探讨[J].科技资讯，2017（30）.
[2]简健，盛阿芳，文继杰，等.哈三电厂110 V直流系统的问题及改进[J].黑龙江电力，2003（4）.
[3]张志强，何政.乌江渡发电厂220V直流系统安全可靠性研究及改造实施[J].贵州水力发电，2000（4）.
[责任编辑：陈泽琦]
【关键词】直流系统;改造;分析
【中图分类号】TM621 【文献标识码】A 【文章编号】1674-0688（2019）04-0111-02
1 原二期直流系统设计情况及存在的问题
1.1 原设计状况
梅山钢铁公司热电厂电气主控室二期直流系统是由上海继电器厂生产的免维护电池直流屏，是全厂辅助设备中的重要设备，电压等级为DC220 V，主要供给2#发电机、4#发电机、6 kV系统等电气设备工作及交流失电后的安保电源。二期直流系统2004年安装，运行至今已有10余年，充电装置投产使用至今，因长期不间断运行，元器件老化相当严重，充电装置控制精度下降，随着设备更新换代，目前备件已无法购买到，存在安全隐患。目前，绝缘监测系统模块已经不能正常检测，且无备件更换，蓄电池也已经使用10余年，不能满足紧急情况下机组安全停机的要求。
1.2 生产中存在的实际问题
（1）设备进入老化周期。系统投入运行已经10余年，系统电子元器件已经进入老化周期，直流屏内大部分设备已严重老化，随着设备更新换代，有些部件已不生产，备品无法购买，且厂家人员已很难联系到。一旦控制回路故障，严重影响电力安全生产，每年消耗大量的检修费用用于维护。目前已经有零部件陆续出现故障，部件故障成为机组安全运行的重大隐患。
（2）难以解决的技术缺陷。二期直流屏绝缘监测模块经常发生故障，且存在误报警现象，过段时间故障又自行消失。对检修维护人员来说，无法判断系统是否真正有直流接地故障，所以存在误判现象。
（3）充电装置性能差。达不到自动运行条件，充电经常出现问题，承受环境温度和外界干扰能力差，且维修困难。
（4）目前，直流屏无支路直流接地检测功能，一旦发生分支直流接地，无法判断是哪一路故障，延长了故障查找的时间。并且，由于没有与电气监控系统接轨，运行人员巡视时需要就地到现场进行巡视，一旦发生故障，延误了故障处理的时间。
2 技术改造方案
2.1 整体设计二期直流屏
对二期直流屏进行整体设计，内容包括监控单元的设计、高频开关模块的设计，绝缘监察模块、微机直流系统接地绝缘监察，蓄电池巡检等功能。针对控制母线电压不稳情况，更换新型智能高频开关。按满足厂用电停电时输出事故容量选择蓄电池的容量。监控系统模块化设计。
2.2 更新改造中的注意事项
更新改造过程中，存在新旧直流屏同时运行的阶段。新直流屏完成蓄电池的充电后，针对旧直流屏出口逐个进行电源移动，直流出口全部移至新直流屏后，旧直流系统才可停止运行。尽量减少原直流电源出口设备的变更，可有效防范更新改造后的意外错误。改造过程中，一般情况下一次设备不停电，尽可能缩短设备无保护运行的时间。在直流系统改造中最易出现直流接地故障，需要在改造过程中对旧直流系统中的连接电缆一一查明去向和功用，并防止改造过程中的绝缘层破损。防止保护回路中正负极的错接。
3 改造具体方案
（1）对1#直流馈线屏每路馈线支路移位。方案：在一期直流屏找32A备用开关作为此次改造直流屏的总临时电源，临时电源的选择要考虑到所带直流电源容量的大小，由于涉及馈线支路共15路（如图1所示），从备用开关拉一路电源至临时加装的总开关，由总开关进行15路馈线支路的分配，将各路直流负荷转接至临时开关板上，在每一路拉电转移过程中首先要考虑到存在以下风险。电能计量屏：短时拉电会使得至南供的电能表不能计量。远动屏：用来调节6#机无功。即拉电时不能进行增磁减磁操作。754开关控制：中央控制屏3#屏（原2#P），拉电时754开关不能进行分合闸远控操作。5#主变6kV侧控制：中央控制屏9#P，705开关不能远控操作。3#炉直流：3#炉安全门不能操作。6 kV II段控制：6 kV II段1#柜，会造成6 kV II段开关不能操作的风险。2#机灭磁开关控制屏：至2#机励磁小室。2#机灭磁开关不能操作。4#机控制电源：4#机在检修，拉电不存在风险。NS2000：老远动屏。通讯会有短时中断。6 kV III段储能：会造成6 kV III段开关分闸后不能及时储能。6 kVI II段控制：会造成6 kV III段开关不能操作的风险。400 V III段控制：会造成400 V III段开关不能操作的风险。6 kV III段快切：先退6 kV IV段快切。拉电时会造成6 kV III段进线电源停电无备用电源的风险。稳定控制柜：由于稳定控制柜现在不用，拉电不会造成风险。400 V II段直流：在400 V II段8#柜空开处将400 V I段直流并接入，然后再进行拉电，保证400 V II段直流不停电。
（2）2#直流馈线屏暂时保留。由一期直流屏32A备用开关拉至馈线屏内备用开关，接好后送电，保证2#直流馈线屏内交直流同时停电时此屏馈线支路直流不掉电。
（3）对1#、2#直流馈线屏进行停电。二期直流系统是2套模块独立供电，中间通过联络屏进行联系，由于2#馈线屏电源已由一期直流屏临时供给，1#馈线屏负荷已转移，因此便可以将两路交流电源停掉，并拔除蓄电池熔芯，拉开两面充电屏联络开关1DK，两面馈线屏联络开关3ZK，拆除蓄电池正负极进线（从蓄电池出线桩拆）。
（4）旧柜（1#馈电屏、2面充电屏、1面联络屏）拆除、新柜安装、蓄电池拆除、安装。拆除屏间及屏内线，并用绝缘胶布包好，1组、2组蓄电池进线分别改至1#、2#充电屏内，联络屏内所有联络线拆除，并做绝缘处理，拆除联络屏，新1#馈线屏就位，原馈线屏1负载移至新馈线屏。拆除屏间连线，并用绝缘胶布包好，1#、2#充電屏就位，联络屏内交流进线改至接入，屏间连线预留。拆除旧蓄电池及蓄电池屏，新蓄电池屏安装就位，新蓄电池安装，电池连线连接，巡检单元的安装，ZRD-3B电池巡检安装于电池屏内，单节电池检测线重新排布，蓄电池为208节。 （5）原1#馈线柜临时负载接至新1#馈线柜。中间会有短时停电，告知值长做好预案。接好后拆除原来的临时电源。
（6）旧2#馈线柜负载转移至新2#馈线柜。2#馈线柜涉及的馈线包括以下14支路（如图2所示），在停电时同样存在风险。由于4#发电机已停机，因此涉及4#机的电源拉开不存在风险。包括4#机灭磁屏操作电源、4#发变组保护屏、4#机3QS操作电源、4#机励磁调节器电源;还包括4#机直流电源：是否涉及4#机直流油泵;6kVIV段控制电源：6 kV IV段涉及4#炉送引风机及4#给泵，中央水泵房3#线，通知值长告知相关岗位做好停电预案;2#机控制电源：2#机开关短时不能操作;400 V IV段控制电源：短时停电不能操作;6 kV IV段儲能电源：6 kV IV段开关分闸后停电期间不能合闸;5#主变保护屏：短时停电通讯中断;6 kV I段快切屏电源：退出6 kV III段快切。存在跳闸后无备用电源状态;753控制：753开关不能分合闸;400 V II段直流：在1#馈线屏已由400 V I段并接。
（7）旧2#馈线屏拆除。由于负荷都已转移至新2#馈线屏，因此可以拆除。
（8）与上位机通讯。现场功能联调，系统测试，至此系统改造结束。
4 结论
梅山钢铁公司热电厂二期直流系统进行改造后，新的接线方式布局合理，对查找及处理接地点、模块故障的查找等具有方便、可靠和安全的优越性，更换后的直流系统有监控单、微机接地巡检仪、蓄电池测试仪等功能，使得直流系统工作更加可靠，输出稳定，减少运行人员及维护人员的工作强度，而且可减少设备的维修费用。直流屏在线监测系统的应用，降低了设备管理及维护成本，提高了工作效率，改造后直流屏一年常规维护2次，与改造前相比，每年可节约屏内设备维护费与设备更换费4万元，内部元器件故障频次明显减少，对系统的安全稳定运行发挥了重要的作用。
参 考 文 献
[1]胡伟伟.对110 kV变电站直流系统改造方案的探讨[J].科技资讯，2017（30）.
[2]简健，盛阿芳，文继杰，等.哈三电厂110 V直流系统的问题及改进[J].黑龙江电力，2003（4）.
[3]张志强，何政.乌江渡发电厂220V直流系统安全可靠性研究及改造实施[J].贵州水力发电，2000（4）.
[责任编辑：陈泽琦]