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摘要：本文通过分析巴西Pampa项目所采用的设计方案和在方案执行过程中遇到的问题，讨论了巴西发电厂直流系统和UPS系统与国内发电厂在电压等级、系统配置、供电方案等方面的异同，以及系统所配置排气式铅酸蓄电池的应用，供相关工程人员参考借鉴。
关键词：巴西发电厂；直流系统；UPS系统
前言
随着巴西经济规模的扩大和社会电力需求的提高，其电力市场发展迅速，中巴在电力市场上的合作逐渐深入，巴西电力行业格局也将随之改观。巴西电力市场以水力发电为主，水力发电装机容量约占65%，火力发电装机容量约占28%，其他能源发电装机容量占比约7%。巴西Pampa发电厂建设规模为1*345MW，建成后将为巴西境内装机容量最大的燃煤电站之一。
巴西发电厂的直流系统和UPS系统均需按照IEEE标准和巴西调度规范ONS的要求设计，在供电电压等级、系统配置、供电时长、供电方式，以及系统自带蓄电池的配置上，均与国内发电厂项目存在差异。本文通过巴西Pampa项目的执行，对巴西发电厂要求的相关配置方案进行了简要论述，与国内规程、标准进行了比较，并提出了合理、可执行的建议。
1电压等级
1.1直流系统电压等级
巴西发电厂的直流系统电压等级按照IEEE Std 946标准的要求设计，通常选择250V、125V、48V和24V四个电压等级，根据用电设备的类型、容量等因素确定。其中250V用于大型阀门执行机构的电动机和大容量逆变器等；小容量逆变器、直流电压和常用继电器逻辑回路及开关装置的控制电源一般采用125V电压等级；专用仪表或通讯系统通常采用48V或24V电压等级。这与国内发电厂习惯采用的DC220V/DC110V不同，国内直流电压等级的设计标准需依据行业标准DL/T 5044。
巴西Pampa项目的直流系统电压等级统一设计为DC125V。综合直流系统的其他因素（如蓄电池容量、供电时长等），建议巴西发电厂直流系统电压等级采用DC250V和DC125V两级为宜：DC250V用于为动力负荷供电；DC125V用于包括控制负荷在内的其他直流负荷；专用仪表或通讯系统等所采用的48V或24V电源，可由设备厂家从DC125V电源上自行降压。将动力与其他直流负荷分开供电，可大大减少蓄电池的总容量并可分别设计直流系统的供电时间。
1.2 UPS系统电压等级
UPS系统电压等级设计为AC220V（单相）/AC380V（三相），与国内设计习惯相同。
2系统配置
2.1直流系统的配置
每台机组直流系统设两组蓄电池，馈线系统采用单母线分段接线方式；每组蓄电池设一套高频开关电源充电装置及微机型直流绝缘监察装置，高频电源模块采用N+1/ N+2配置模式，采用两电两充配置。
直流系统配置与国内基本类似，不同的是，在两段馈线母线之间的联络线上需配置两台隔离开关，分别用于对分段直流馈线母线的供电进行分断。可见，巴西对于两套直流系统的划分较为明确，包括直流系统联络开关也需要分开设置。
2.2 UPS系统的配置
UPS系统采用双重化冗余配置方案，即每台机组均需配置两套UPS系统。每套UPS系统需配置蓄电池、主机柜（整流器、逆变器、静态转换开关）、旁路柜（旁路隔离变压器、手动旁路开关、稳压器）、馈线柜等，构成2×100％UPS。且每套UPS容量均按120%容量选取。
巴西发电厂对UPS系统的双重化冗余配置要求高于国内规程规定，国内规程仅对1000MW级机组有配置双套UPS系统的要求。另外，国内发电厂UPS系统的直流回路电源一般取自直流系统，而不是自带的蓄电池。这与巴西发电厂对UPS系统要求的8小时供电时长有关。
3排气式铅酸蓄电池的应用
巴西发电厂一般采用固定型排气式铅酸蓄电池（Stationary ventilated lead-acid battery），仅在需组屏的小容量设备或屏柜内采用阀控式密封铅酸蓄电池。
国内则普遍采用阀控式密封铅酸蓄电池。两种蓄电池介质相同，容量计算结果基本相同，价格差别不大，只是在安装布置、后期维护和使用寿命上有差别。阀控式密封铅酸蓄电池可双层或三层布置，结构紧凑，后期免维护，寿命7～9年；排气式铅酸蓄电池一般要求单层布置，占用空间较大，后期需维护（新型排气式铅酸蓄电池维护频率较低），寿命一般可达15年以上。
4供电时长
根据巴西调度规范ONS的要求，直流系统和UPS系统均应按8小时供电时长配置蓄电池。这是考虑到当地的电压不平衡情况、电压波动情况以及对控制系统供电时长的要求。需要指出的是，在计算蓄电池容量时，直流电机供电时长可根据电机具体情况设置，不必按8小时，如发电机事故密封油泵和汽轮机直流润滑油泵可按2小时供电等。
巴西发电厂对于直流和UPS系统的相关要求远高于国内规程的要求，国内规程对直流系统供电时长要求为1～3小时；对UPS系统的供电时长要求为0.5～1小时。
5供电方式
巴西发电厂对于直流/UPS负荷均要求采用冗余供电方式，即：对每个直流/UPS负荷均要求有两路电源，分别取自不同的电源系统的供电母线；在负荷侧完成两路电源的自动切换，以保证直流/UPS负荷的供电可靠性。但对采用辐射型还是环网型供电方式并无确切要求。因此，巴西Pampa项目直流系统对动力负荷和继电器室内的控制负荷均采用辐射型供电，对中低压开关柜内的控制负荷采用环网供电；UPS负荷均为辐射型供电
在采用辐射型还是环网型供电的要求方面，行业标准DL/T 5044中要求：“直流网络宜采用集中辐射形供电方式或分层辐射形供电方式。”“分层辐射形供电网络应根据用电负荷和设备布置情况，合理设置直流分电柜。”国内规程要求较为明确。
6总结
本文通过对巴西发电厂的供电电压等级设置、系统配置、供电时长、供电方式以及蓄电池配置等方面的论述和分析，提出了与国内规程规定以及国内发电厂设计习惯之间存在的差异，对相关工程人员开展巴西发电厂项目的设计工作提供了参考借鉴。
参考文献：
[1] IEEE Std 946-2004 IEEE recommended practice for the design of DC auxiliary power systems for generating stations
[2] DL/T 5044-2014 电力工程直流电源系统设计技术规程。
[3] DL/T 5491-2014 电力工程交流不间断电源系统设计技术规程。
论文作者:孙佳佳,刘万超,徐雪源
论文发表刊物:《电力设备》2017年第9期
论文发表时间:2017/8/2
标签：巴西论文; 系统论文; 发电厂论文; 电压论文; 蓄电池论文; 国内论文; 负荷论文; 《电力设备》2017年第9期论文;