220kV變電站直流系統的配置及其優化的相關探討

武斌

摘 要 在整個電站系統中，220kV變電站直流系統有著舉足輕重的地位，它能夠為整個電站提供充足的電力供應。本課題筆者在分析220kV變電站直流系統接線的基礎上，進一步對.220kV變電站直流系統的優化進行了探究，希望以此為直流供電系統的安全及穩定提供一些具有價值性的參考依據。

【關鍵詞】220kV 直流系統 優化

以繼電保護裝置、斷路器跳合閘控制以及交流不間斷電源的需求為依據，在220kV變電站當中裝設以蓄電池作為供電的直流系統便有著實質性的作用。我們知道，直流系統為變電站運行的可靠及安全提供了重要保障，因此需從多方面實現配置的優化，例如：直流系統接線、蓄電池及組數等。鑒于此，本課題對“220kV變電站直流系統的配置及其優化”具有尤為深遠的重要意義。

1 220kV變電站直流系統接線分析

1.1 直流母線接線

以規程為依據，對變電站提出一些要求，例如多數使用單母線、單母線分段接線，或者雙母線接線等。但應電壓等級的不同，接線方式也有所不同。從220kV變電站的可靠性與經濟學需求為出發點，選擇單母線分段接線饋線為最佳，與雙母線接線相比較起來，具有簡單清晰的特點，并且方便在直流屏中布置接線。當一段母線發生故障的情況下，分段斷路器能夠在繼電保護的充分配合下自動跳閘，將故障切除，進而讓非故障母線進行正常供電，并便于查尋出直流系統接地。另外，無論是從投資成本的節約方面考慮，還是從便于檢查修護方面考慮，對于220kV變電站而言，便可采用單母線分段接線。

1.2 直流饋線網絡

因目前輻射式供電負債率比較高，分段不具合理性，并且聯絡數較少，不能夠讓N-1準則得到滿足。所以，對于220kV變電站直流系統饋線網絡，應使用環網供電方式。為使20kV系統繼電保護配置實現雙重化，兩套保護的直流供電電源需相對保持獨立，2個直流分屏分別從兩段分母線引入，將控制直流母線分成兩部分，并且在直流母聯開關正常運行得到有效控制的情況下將其切斷。

1.3 直流系統工作電壓

對于220kV直流系統工作電壓的選擇，應充分考慮下述情況：

（1）基于變電站，從動力負荷層面分析，它們的功率通常較大，且供電距離比較長，如果使用110V電壓，電纜截面較大，且需增加投資。無論是在技術層面考慮，還是在經濟層面考慮，選擇220v電壓均為更加優化。

（2）基于同樣操作功率的情況下，220V控制電纜中的電流與110V控制電纜中的電流相比較要小二分之一，并且使電纜中的電壓降及投資成本降低。因此，使用220V的直流系統工作電壓更為適合。因為它既能夠使電纜投資減小，又能夠對有色金屬起到節約作用。

2 220kV變電站直流系統的優化探究

2.1 蓄電池的布置

若容積>200Ah，便適合設置專用的蓄電池室。在布置上，可布置至0m層。對于膠體式的閥控式密封鉛酸蓄電池，適合立式安裝。蓄電池安裝社和使用鋼架組合結構，并進行多層迭放。這樣，能夠使蓄電池方便安裝、維護以及更換。臺架地層與地面之間的距離維持在200mm，整體高度不應>1600mm。在通常情況下，變電站蓄電池組容積<200Ah的電池可組柜安裝至主控室，或者直流電源室，利用該方法進行布置，不但能夠節約投資成本與運行費用，而且還能夠使直流系統供電忘了和直流負荷之間的電氣距離得到優化，進一步使直流系統整體網絡的優化運行得到提高。

2.2 蓄電池組的選擇

一方面，閥控式的密封鉛酸蓄電池與傳統的防酸式鉛酸蓄電池比較具有明顯的優勢，例如體積小、結構緊湊以及污染低等。并且，基于使用過程，如果不出現特殊狀況，無需補充電解液。因此，在現狀下使用較為廣泛。但是，對于閥控式的密封鉛酸蓄電池，在使用過程中需重視管理及維護，另外還需要具備良好的運行環境。

另一方面，使用較為傳統的放酸式蓄電池系統，應把蓄電池安裝在特定的蓄電池室里，并且，在設計過程中，需對蓄電池架的設計與安裝進行有效處理，以此起到防塵、控制溫度及濕度的良性作用，進一步使傳統蓄電池的使用效果及運行能夠得到有效提高。另外，在線路配置與電纜敷設過程中，需采取更具優化性的方案，既要使整個直流系統的穩定性及安全性得到保障，又要使成本得到有效降低。

2.3 充電裝置的配置

對于充電裝置配置，有一定的原則要求，那便是需要以蓄電池組進行配置。因此，兩字蓄電池組便可以有兩組充電裝置配置。對于220kV變電站，選擇智能型高頻開關充電裝置更為適合，并且能夠起到優化作用。因此，智能型高頻開關充電裝置具有體積小、性能優越以及技術先進等優勢，并且符合直流裝置輸出電壓紋波系統≤1%的高標準要求。鑒于此，為了使220kV變電站直流系統實現最優化，筆者建議使用智能型高頻開關充電裝置。

2.4 高頻開關電源的設置

當高頻電源模塊應用在直流系統當中時，通常情況下是以N+1并聯冗余的方式進行設置。基于正常狀況，N+1模塊能夠實現同時供電，自動均流，若當中一個模塊出現故障時，總負荷可由其他模塊均分，而且出現故障的高頻開關整流模塊能夠帶電插拔更換。這樣不但讓故障更換不受時間限制，而且還使運行的可靠性大大提升。總之，使用高頻電源模塊能夠使接線得到有效簡化，并起到節約屏位，減少投資的優化效果。

3 結語

通過本課題的分析與探究，認識到直流系統是變電站中非常重要的一部分，對變電站的正常、可靠及安全運行起到了至關重要的作用。因此，在對220kV變電站直流系統進行優化過程中，便需要從多方面進行考慮，例如蓄電池系統的安裝、充電裝置的配置以及高頻開關電源的設置等，均需要實現全面優化。這樣才能夠直流供電系統的安全及穩定提供依據，才能夠為整個電站系統的完整得到充分保障。

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作者單位

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