淺析直流供電系統在港口電力系統的應用

周立龍

摘 要：直流供電系統在電力系統中應用廣泛，電力通訊，無人值守變電站、微機控制等電力自動化設備的普及和應用，電力系統對不間斷電源提出了更高要求。直流系統主要作為變電站控制負荷和采用直流的動力負荷的電源，它的可靠性直接影響這電力系統的可靠性和穩定性，因此提升直流供電系統穩定性，防止和杜絕直流供電系統缺陷，成為了我們的工作的重要部分。直流供電系統運行的穩定和可靠也是衡量我們供電質量的重要參考，如何保障直流供電系統的可靠性和穩定性，是我們一直想要解決的難題。文章通過對直流系統在港口110kV及10kV電站供電系統中應用的介紹，可作為港口電力系統中直流系統應用的參考，對我們完善港口供電，滿足港口快速發展的用電需求，以及增強供電系統的安全、穩定性具有一定的指導意義。

關鍵詞：直流供電系統；不間斷電源；逆變

引言

在電力系統中，無論是發電廠還是變電站，為了給電力系統運行中直流負荷提供可靠的直流電源，包括電氣的控制、信號、測量和繼電保護、自動裝置、斷路器電磁操作的合閘機構、交流不停電電源裝置、運動和事故照明等負荷，絕大多數站均配備有獨立成套的直流供電系統，以確保滿足電力專用的不間斷直流電源，確保各繼電保護、自動控制、載波通信及斷路器分合閘能夠在電力系統發生故障時繼續正常工作，以防止電力系統故障擴大和設備損壞，因此確保直流電源不間斷對于電力系統正常運行極其重要。作者根據多年變電站實際管理經驗，將直流供電系統實際使用情況，以及為了滿足電站不間斷電源使用要求進行的改進做簡單匯總，供港口電力系統工作者參考。

1 直流供電系統介紹

直流供電系統主要由交流輸入、充電裝置、蓄電池屏、監控單元、電壓檢測、絕緣監測、蓄電池管理單元、母線調壓裝置及饋電屏等組成。充電裝置通過整流模塊把交流輸入整流為直流電，為直流負荷供電的同時，還會適時的給蓄電池充電；蓄電池屏由單節電壓為2V-12V的閥控式密封鉛酸蓄電池串聯組成，對應的電壓輸出為110V或者220V，其功能是在交流輸入失壓時對直流負荷進行實時供電；調壓裝置根據蓄電池組輸出電壓變換自動調節串入降壓硅堆，以使直流控制母線的電壓穩定在規定范圍內，確保工作壓穩定；絕緣檢測及監控管理裝置是直流系統不可缺少組成部分，其主要負責在線監測直流系統的正負極對地的絕緣水平，以及監控顯示系統的各類運行狀態，并控制充電模塊智能對電池進行充電（直流系統原理圖1）。

直流供電系統工作過程主要包括交流正常工作狀態和交流失壓工作狀態，當系統的交流輸入正常時，通過交流輸入給各整流模塊供電，整流模塊將交流電變換為直流電，經過保護裝置輸出一面給蓄電池充電，一面給饋電屏直流負荷提供工作電源。系統交流失壓時即交流輸入停電，整流模塊停止工作，蓄電池開始放電至饋電母線，為直流負荷供電，監控模塊實時監控蓄電池放電電壓和電流，當出現異常情況是監控模塊會發出告警。

2 變電站直流供電系統應用

本部分將介紹作者在110kV變電站及10kV電站工作過程中涉及直流供電系統的應用情況，新港港務分公司110kV變電站先后于2005年和2009年進行室內戶外設備和主變壓器進行了更新改造，現運行方式為兩臺12500kVA主變“一主一備”方式運行，10kV饋線側負荷兩段分列運行，10kV變電站若干，110kV站與10kV電站通過計算機《NEMS綜合式工業監控系統》進行監控，實現有遙信、遙測、遙控、遙調功能，值班人員通過“四遙“功能對電站運行狀況進行監控和應急處理。

為保障110kV電站二次設備供電可靠性，電站內配備有兩套完整的電源電壓為：DC220V直流供電系統，互為備用使用，可實現直流負荷不斷電切換運行，蓄電池總容量為300Ah；兩套裝置均設兩路交流電源進線和兩路可自投切充電裝置，最大限度確保直流電源系統供電。通過聯絡開關隔離，使兩段母線上充電機或電池巡檢時可以分別進行，互不影響。日常運行時，一組直流系統供電，另一組作為備用；兩組互為備用直流系統會按時進行聯絡投切，為了防止兩組電池短時并列運行出現環流或沖擊，對整個直流系統產生影響，兩負荷總開關側與母線間裝逆止二極管（直流系統圖2）。

相應的對于各個10kV二級電站，則分別配備有DC220V的直流電源系統，用于電站內各直流負荷的供電。

3 不間斷逆變電源應用

由于電站建造選擇產品設備的差異，新港110kV電站戶外設備操作電源為交流220V。電站內除了需要保障系統運行中直流負荷供電使用外，還要保證戶外設備操作交流電源的不間斷。當電站發生全站失壓時，戶外設備交流供電電源失壓，只能通過手動來進行操作投切，對于事故處理和及時恢復供電造成很大影響，因此逆變不間斷電源在實際應用中顯得同樣重要。此外，隨著電站自動化系統的提高和安防監控系統的加入，對供電要求有更高的要求，原有供電方式不能滿足使用要求，即在站用變失壓或整個供電系統失壓時，計算機《NEMS綜合式工業監控系統》系統服務器、顯示模擬屏以及后方終端、安防監控系統等設備也會同時失電，無法正常工作，不僅造成相關故障情況無法繼續記錄查看，使得故障處理停電時間增加，影響生產作業。因此為了確保戶外設備交流操作電源不間斷和電站計算機《NEMS綜合式工業監控系統》和自動化系統穩定運行，我們將直流供電系統部分負荷用逆變裝置轉換為交流220V電源，以確保全站失壓時所有設備都能夠繼續正常運行，為實現快速處理事故和恢復供電奠定基礎。因此我們在各級電站內增加逆變電源，通過利用該站的直流供電實現直流逆變交流電源輸出220V不間斷電源。達到在非正常停電時，實現交流輸入與直流輸入無縫、穩定切換，確保電站內計算機《NEMS綜合式工業監控系統》和自動化系統服務器及后方終端、安防監控系統等設備正常運行（不間斷逆變電源圖3）。

4 結束語

文章針對110kV電站及二級電站直流供電系統應用，對直流供電系統的主要工作原理、實際應用以及不間斷逆變電源進行了討論，對于如何確保電力系統中直流不間斷電源做了相應的介紹。電力系統作為港口運作生產的基礎設施，運行可靠性要求越來越高，因此需要盡量減少影響系統運行安全的不利因素，對提高電力系統安全性顯得極為重要。

參考文獻

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