摘要：针对国家电投平顶山姚孟发电有限责任公司#6机组MFT、ETS跳闸继电器柜直流供电装置采用两路直流电源经二极管直接并联设计方案，但与DL/T 5044-2014《电力工程直流电源系统设计技术规程》和电气反措要求（两路直流电源正常运行不得合环）相违背。通过技术改造，将两路直流系统经DC／AC隔离变换器转换后并联输出，解决了双回路直流供电的可靠性，满足了双路直流电源之间的隔离要求，避免了直流系统接地故障时的相互影响。
关键词：直流电源；转换装置；隔离
引言
平顶山姚孟发电有限责任公司#6机组MFT、ETS跳闸继电器柜直流供电系统采用两路直流电源经二极管直接并联设计方案，存在两路直流电源合环、不独立、非隔离双电源结构等问题。不满足电力行标、电气反措及国电投集团公司技术监督细则等相关条文内容要求，存在安全隐患。
1改造前直流供电系统应用现状
1.1设备概述
平顶山姚孟发电有限责任公司#6机组MFT、ETS跳闸继电器柜各安装一个双路110VDC耦合器，如图1所示，上方两对接线端子为两路110V DC电源输入端，下方两侧两对接线端子为电源监视输出接点，下方中间两对接线端子为110V DC电源输出端。
图1 改造前双电源耦合器
1.2系统原理
如图2所示，进线直流电源Ⅰ的“﹢”串接一个二极管，进线直流电源Ⅱ的“﹢”串接一个二极管。利用二极管“正向导通，反向隔断”的特性，实现两路直流电源的无扰切换，防止任一直流电源回路故障时引起控制设备误动作，满足实际生产过程对直流电源可靠性的要求。
图2 改造前直流电源切换原理图
采用二极管作为双路直流电源无扰切换元件，具有切换快速、原理简单、元件相对可靠性高、成本较低、维护工作量少等诸多优点。
1.3存在问题
二极管元件的特性及采用并联串接二极管合环输出实现双路直流电源无扰切换的系统原理决定可能会出现以下几方面的问题。
两段直流进线异极接地，负荷端产生过电压。当其中一段直流进线正极接地，另一段直流进线负极接地时，二极管切换回路输出端负荷侧产生最高两倍的过电压，对负荷侧的元件及控制装置造成损坏，严重时造成重要保护拒动或误动，风险扩大。
两段直流进线异极短路，负荷端产生过电压。当其中一段直流进线正极与另一段直流进线负极短路时，二极管切换回路输出端负荷侧产生最高两倍的过电压，同样对负荷侧的元件及控制装置造成损坏，严重时造成重要保护拒动或误动，风险扩大。
同段直流进线两个二极管损坏，易损坏蓄电池。当其中一段直流进线正、负极二极管均击穿，而该段直流进线电压又比另一段直流进线电压低时，另一段向该段充电，由于电池内阻抗很小，将会产生大的电流，易损坏蓄电池。
一点接地时，接地故障点查找困难。负荷端出现正极接地时，由于正负极之间有漏电流，与正常不接地时产生的漏电流相差不大，因此，很难准确判断出实际接地点故障。
2直流双电源转换装置改造
2.1改造方案
如图3所示，采用直流双电源转换装置替代原二极管耦合装置，两段直流进线经DC/AC隔离变换器转换后并联输出。这样，既解决了双回路直流电源供电的可靠性，又满足了双路直流电源之间的隔离要求，避免直流系统接地故障时的相互影响。
图3 直流双电源转换装置“1+1冗余模式”原理图
增加一面2260*800*800mm直流双电源转换装置机柜。采用 1+1冗余模式，机柜内配置四台直流双电源转换装置，其中两台直流双电源转换装置互为冗余输出至#6机组MFT跳闸继电器柜，另外两台直流双电源转换装置互为冗余输出至ETS跳闸继电器柜。
2.2系统原理
直流双电源转换装置采用进口大功率直流真空接触器作为转换开关，同时辅助大功率DC/AC转换电路，保证在转换开关开断瞬间输出电压值稳定。
装置基本原理框图如图4所示，输入直流电源回路Ⅰ（以下简称主电）以及输入直流电源回路Ⅱ（以下简称备电）分别经二极管，接触器并联到输出端。两个独立的辅助电源输入端分别取自Ⅰ路和Ⅱ路，同时为装置内部的逻辑回路供电，以保证任何一路输入失电时，装置内部逻辑不受影响。
图4 直流双电源转换装置原理框图
装置正常工作时，其中主电源经防反二极管直接输出，备用电源处于断开状态（DC/DC处于热备用状态保持输出）。当处于工作状态的主电源由于故障造成电压跌落或失电时，装置内电压检侧回路检侧到输入端电压变化，当电压值跌落到额定电压的75~80%时，装置判断该路电源出现故障，发出切换命令，将输出电压切换到备用电源上，整个切换过程约为15~30ms，在切换过程中，装置的DC/DC回路将输出端电压维持在额定电压的90~95%左右。当主电源直流系统故障排除，恢复供电时，装置面板对应电源指示灯亮，装置自动切换回主电源供电。
2.3安装调试
安装前绝缘电阻测量。绝缘检查前，直流双电源转换装置端子与现场二次回路无任何电气连接。短接电源输入回路，电源输出回路，告警接点回路，用500V摇表分别测量各组回路对地及相互间的绝缘电阻≥100MΩ。
直流双电源转换装置机柜固定牢固、接地线可靠连接；装置接线图如图5所示，1、2接线端子为Ⅰ路直流电源进线，3、4接线端子为Ⅱ路直流电源进线，7、8为直流双电源转换装置出线。
图5 单个直流双电源转换装置接线图
上电前检查。检查直流双电源转换装置输入端、输出端极性正确；确认输入直流电源电压范围满足要求；确认直流双电源转换装置输入端空开处于断开位置，输出端负载断开。
装置通电检查。合上主回路电源空开，观察装置面板上的指示灯，Ⅰ路直流电源指示灯和Ⅰ路直流电源工作指示灯亮；合上备用直流电源空开，Ⅱ路直流电源指示灯和Ⅰ路直流电源工作指示灯亮；测量输出电压副值、极性正常；输出端带载，测量输出电压正常；上电过程结束。
直流双电源转换装置功能试验。确定直流双电源转换装置输入电压正常，输出带正常负荷；将主直流电源空开断开，直流双电源转换装置立即切换到备用直流电源上，直流双电源转换装置面板指示灯状态显示正确；测量直流双电源转换装置输出电压正常；将主直流电源回路空开合上，直流双电源转换装置面板上对应的电源指示灯亮起正确，电源切换到主回路；断开备用主流电源空开，直流双电源转换装置面板上对应的电源指示灯熄灭，直流双电源转换装置无切换动作；测量直流双电源转换装置输出电压正常；合上备用直流电源空开，功能试验结束。
2.4改造效果
直流双电源转换装置替代原二极管耦合装置，双回路直流电源切换过程中装置的DC/DC回路将输出端电压维持在额定电压的90~95%左右，切换过程约为15~30ms，完全满足MFT、ETS跳闸继电器工作电压需求，实现了双回路直流电源无扰切换，保证了直流电源供电的可靠性；两路直流电源形成独立、隔离的双电源结构，直流电源一点接地时，便于准确判断出实际接地点故障；满足了电力行标、电气反措及国电投集团公司技术监督细则等相关条文内容要求。
3结论
通过改造，解决了“平顶山姚孟发电有限责任公司#6机组MFT、ETS跳闸继电器柜直流供电系统采用两路直流电源经二极管直接并联设计方案，存在两路直流电源合环、不独立、非隔离双电源结构等问题”。满足了电力行标、电气反措及国电投集团公司技术监督细则等相关条文内容要求，消除了长期存在的安全隐患，改造工作取得成功。
参考文献
[1]直流双电源切换装置使用说明书，2015，V1.5.
[2]直流双电源切换装置选型手册.
[3] DL/T 5044-2014《电力工程直流电源系统设计技术规程》.
第一作者
马晃明（1986— ），女，工程师，主要从事火电厂热工设备检修维护及管理工作。
论文作者:马晃明,周志伟,陈文杰
论文发表刊物:《电力设备》2019年第14期
论文发表时间:2019/11/12
标签：装置论文; 直流电源论文; 双电源论文; 回路论文; 流进论文; 电压论文; 电源论文; 《电力设备》2019年第14期论文;