9F燃气轮机发电厂直流系统介绍及常见故障处理

摘 要

随着国家西气东输工程的建设以及电网对调峰调谷发电机组的需求，9F级燃气蒸汽联合循环发电厂的发展已经成为一种趋势。在这类发电厂中直流系统也是重要組成部分，直流系统是否安全可靠直接影响着整个电厂是否能够正常运行，因此对直流系统的常见的故障进行分析、解决，对9F燃气轮机发电厂的安全运行起着很重要的意义。

【关键词】9F燃气轮机 直流系统 接地故障 蓄电池 故障处理

1 9F燃气轮机发电厂直流系统简介

某9F燃机联合循环发电厂每台机组设两段110V直流母线，两组蓄电池，采用单母线分段接线，供给本台机组热工，电气控制、信号、继电保护和自动装置等负荷；每台机组设一段220V直流母线，一组蓄电池，两台机的220V直流母线相互联络、互为“暗备用”，供给直流油泵、事故照明、不停电电源系统（UPS）等负荷。GIS升压站设两段110V直流母线，两组蓄电池，采用单母线分段接线，以满足继保装置主保护和后备保护由两套独立直流系统供电的双重化配置原则。每段直流母线均采用阀控免维护铅酸蓄电池及成套高频开关电源充电装置，还有直流馈电单元、绝缘监测装置、监控单元等部分组成，直流系统是确保机组在失去厂用电的时候能够安全停运的必要设备。

1.1 高频开关电源

高频开关电源是采用高频功率半导体器件和脉宽调制（PWM）技术的新型功率变换技术，不仅有利于充电装置的小型化和高效化，而且稳压稳流特性好，蓄电池充电快速。双路交流自投电源由工作段及保安段供电，经过两个接触器选择一路供电，充电模块采用（N+2）冗余方式供电，输出稳定的电压电流，为负荷提供工作电流的同时，对蓄电池进行浮充。

1.2 直流馈电单元

直流馈电单元通过专用直流负荷开关连接用电设备，开关分断能力强，当负荷侧发生故障时能可靠断开，同时与上下级开关相匹配，以保证保护动作的选择性。

1.3 绝缘监测装置

绝缘监测装置的作用是对直流母线、各支路的对地绝缘状况进行在线监测，当出现直流绝缘强度降低或者过电压、欠电压等异常情况时，发出声光报警，并传送到集控室DCS系统。

1.4 监控单元

监控器的作用是实现直流系统的“四遥”功能，主要通过对母线、电池、充电模块、绝缘监测装置等进行实时监控，并与主机设备通信。

2 9F燃气轮机发电厂直流系统的常见故障

2.1 蓄电池故障

未及时对蓄电池进行定检或检查周期太长，导致蓄电池在使用过程中不断老化，容量减少，外壳不断臌胀，电池出口熔断器烧坏，甚至电池起火。另外目前对单体蓄电池的检测手段有限，使得对电池中的内阻、充电和放电过程中化学物质的变化等参数无法全面检测，包括蓄电池在运行中内部的温度情况。

2.2 同一厂家的电池寿命相同

直流系统在设计时之初都使用同一厂家的电池，但由于相同批次的电池使用寿命也会几乎相同，一旦达到一定的时间，电池问题就会因为同时暴露出来而失去互为冗余备用的情况。选装不同厂家的电池可解决该问题。

2.3 充电装置故障

当直流系统发生蓄电池故障、熔断器熔断或者过流保护动作时均可导致充电装置故障退出，实际运行中进线交流接触器的故障率较高，由此引发的充电装置退出后，应及时调整两段直流母线电压相等，合上母线联络开关，将两段母线并列运行。

2.4 直流母线电压异常

运行中直流母线电压过高或过低等故障也是经常发生的，可将充电装置切换开关由“自动”切至“手动”进行调整。发生直流母线电压消失故障时，很可能是充电装置、电池出口或者母线发生短路，也有可能是馈线短路而保险未熔断造成，需拉开直流母线各电源侧和分路刀闸进行测绝缘。

2.5 直流动力母线失压

动力直流母线最重要的负荷为直流润滑油泵和直流密封油泵，一旦动力直流母线失压，在厂用电失去的情况下，9F燃气轮机联合循环机组就会发生断油烧瓦、发电机漏氢气等严重事故，给电厂造成极大的经济损失甚至人身事故。

3 9F燃气轮机发电厂直流系统接地故障

3.1 绝缘监测装置应用

直流系统发生一点接地的危害并不大，但是很难找出，如果同时出现另外一点接地，就会引起直流系统的保险熔断，继保误动，设备的安全运行就会受到严峻的考验。绝缘监察装置采用非平衡电桥原理，一般直流系统发生接地，装置都能够确定对地电压和绝缘电阻等数据的大小并发出报警，如果装置未能正确显示，则应先检查正极还是负极接地，直流回路有无检修工作等等。

3.2 瞬时断电法

在直流系统出现故障的时候如果确认各个支路可以临时停电，可以采用瞬时断电的方法，因为接地回路一旦从系统中脱离出来，母线对地的电压就会恢复正常，据此可确定故障具体发生在哪个支路，此法操作原则是由两人进行，一人断电一人观察绝缘变化情况，先断次要负荷，后断重要负荷，一旦找到接地点时要及时消除。当故障发生在某一充电模块时，可以先暂时先隔离该充电模块后进行检查。而在实际运行过程中，9F燃气轮机发电厂的直流系统接地故障多发于燃机直流控制屏这一支路，因为该支路下有很多是给到热控的信号，这些触点极易发生因脏污或松动而接地的情况。

4 9F燃气轮机发电厂直流系统的运维规定

4.1 蓄电池的运维规定

蓄电池新旧不能混用，每年应进行核对放电及定检，测试电池电阻和电压，评估电池容量。正常按浮充方式运行，放电后应及时投入均充。单个电池电压浮充应保持在2.23V，短时大电流放电电压允许降低至2V，放电时间不得少于2小时，单个电池电压不低于1.8V。

4.2 直流系统的运维规定

直流系统母线电压在85%～110%，绝缘电阻值不应低于50MΩ，充电装置绝缘电阻不得低于1MΩ，摇测时应将可控硅短接，退出低压元件，使用500V摇表。直流系统不允许在蓄电池无并联情况下，由充电装置单独向重要负荷供电，即使事故情况下，也应考虑尽快与另一蓄电池并列。

5 结束语

9F燃气轮机发电厂直流系统出现的故障，较之传统电厂有一定的区别，应不断总结故障原因，优化处理措施，才能做好直流系统的维护和管理。

参考文献

[1]孙爱群.直流系统接地故障检测方法[J].河北煤炭，2007.

[2]赵建新.浅析发电厂直流系统接地故障分析与处理[J].科技信息，2008.

[3]李鹤峰.直流系统的接地原因及处理[J].黑龙江电力，2009.

作者单位

广州珠江天然气发电有限公司 广东省广州市 511457

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