對110kV變電站直流系統改造方案的探討

胡偉偉

DOI：10.16661/j.cnki.1672-3791.2017.30.056

摘 要：直流系統為變電站內的設備提供直流電源，對變電站穩定運行具有重要作用。當運行年限較長的變電站的直流系統容量無法滿足日益增長的新增設備需求時，就需要對變電站直流系統進行升級改造。本文結合實際工作經驗，闡述了將直流負荷在新舊直流系統中倒換，可以實現不停電直流系統更換的改造方案。重點介紹了不停電直流改造的具體思路和步驟，并舉實例進行說明。

關鍵詞：直流系統 并列 饋線支路 倒換 不停電

中圖分類號：TM64 文獻標識碼：A 文章編號：1672-3791（2017）10（c）-0056-02

對于一些運行年限較長的110kV變電站，其直流系統已經老化嚴重，充電機發生故障頻率較高，另外通過蓄電池充放電試驗也會發現蓄電池的放電容量已經過低。再加上直流系統的饋線空開數量有限，已經用完，無法接入新的饋線回路，對于變電站擴建或增加新設備的要求無法進行滿足。為了保證直流系統能夠為變電站各個設備提供可靠穩定的直流電源，維護變電站直流用電設備正常運行，則需要對該站進行直流系統改造工程。

1 直流系統改造方案

對110kV變電站的直流系統進行改造的主要內容是，將原來的直流饋線屏拆除，在主控室備用位置上重新擴建新的直流饋線屏，并將所有的直流饋線輸出從舊的直流饋線屏轉出，由新的直流饋線屏進行供電。改造主要包括以下幾個方面：第一，新直流饋線屏對饋線支路空開進行了擴容，為未來變電站的擴建以及設備的增加提供充足的直流饋線回路。第二，一些老變電站的原直流饋線支路采用屏頂直流小母線供電方式，各個屏柜的直流供電是從屏頂直流母線并接引入，一旦某一條直流饋線出現了故障，則會對其他直流饋線回路的正常運行造成影響。在直流系統的改造方案中，按照《廣東電網公司變電站直流電源技術規范》，為了提高直流系統的供電可靠性，直流系統的供電方式需改造成各個保護裝置均由直流饋線支路直接進行供電的輻射式供電方式，每個間隔的控制電源、裝置電源和信號電源均具有符合規范的獨立性。第三，原直流系統采用12V/個的蓄電池，改造后將蓄電池的規格更換為2V/個的閥控式密封鉛酸蓄電池，使得蓄電池組的性能更加穩定。第四，新的直流直流系統配置在線監測系統，實時監測直流母線電壓，所有單個蓄電池的電壓、溫度、直流母線對地絕緣以及各個直流饋線支路對地絕緣等數據。

在進行直流系統改造的過程中，若使得保護裝置電源、控制電源和信號電源等失電，則失去直流電源的電力設備會處于沒有繼電保護的狀態，按照《廣東電網有限責任公司調度規程》，一次設備不得在相應繼電保護裝置推出的情況下運行，一旦一次設備發生故障而由于直流系統的問題開關拒動，則會引起越級跳閘，擴大事故停電范圍。然而對于整個變電站的直流系統改造，不可能使得整個變電站的所有設備停運。因此，為了確保供電可靠性及變電站的正常運行，在對110kV變電站進行直流系統改造的過程中，各個直流負荷不能失去直流電源。可見，變電站直流系統改造的一個重要保障是直流負荷在新舊直流系統中順利倒換，實現不停電直流系統更換。

2 不停電直流系統更換的改造方案

2.1 新直流系統介紹

對于110kV變電站，新直流系統多采用直流系統方案。正常情況下高頻開關模塊從兩路交流電源中選取其中一路作為交流電源輸入，經過整流后為直流母線提供穩定的直流，并同時為蓄電池組進行充電。若這一路交流電源失電，則由交流配電單元切換到另一路備用交流電源，繼續為直流系統進行供電。若發生電源故障，兩路交流電源均失電，則由蓄電池組為全站的保護設備、自動裝置、開關操作電源等提供直流電源。

2.2 直流系統不停電改造思路

對于屏柜備用位置充足的變電站，新的直流饋線屏安裝在備用位置上，而舊的直流饋線屏可以保留，則可以將舊的直流系統作為直流系統改造過程中的臨時直流電源。當新直流系統安裝調試完畢后，使用新、舊直流系統短時并列的方式，各個屏柜依次逐條接入新的直流饋線支路，然后再拆除舊的直流饋線支路，實現各個直流負荷不停電倒換。

使用舊的直流系統作為直流系統改造過程中的臨時直流電源，一方面直流電源供電可靠性可以得到保障；另一方面也不需要另外增加一套臨時電源，降低了直流系統改造的工作量，提高了改造工作的安全性。值得注意的一點是，對于新投運的蓄電池組，其電壓和容量需要在充電完成后才能滿足運行需求，其作用是作為備用電源，為了確保老、舊直流系統在并列過程中的安全和穩定，兩套直流系統在并列過程中，采取高頻電源開關模塊整流后的直流電源進行并列。

2.3 改造實例

本文提出的直流系統不停電改造的方案是，逐條將各新、舊直流電源回路先并列，然后拆除舊的直流電源，實現各個直流支路負荷依次在新、舊直流系統之間不停電倒換，最終將所有直流饋線由新的直流系統供電。具體步驟以倒換某保護屏直流電源為例。

第一步，當新直流饋線屏安裝完成后，接入交流電源，經整流模塊后輸出穩定的直流電源。

第二步，從新直流饋線屏敷設一根電纜到保護屏。在新直流饋線屏側按照設計選取對應的饋線支路，將該饋線支路的空氣開關斷開，在新直流饋線屏后該饋線支路對應的端子排上接入電纜。

第三步，電纜的另一端引入保護屏，若保護屏端子排上正負直流電源有短接片，則將新直流電源的電纜接入多余的端子位置。即將新直流電源的KM+電纜接入1D2，新直流電源的KM-電纜接入1D11。若保護屏端子排直流電源上沒有短接片，則可以在相鄰位置增加端子，并加上短接片后，再接入新的直流電源電纜。在接入過程中，需保障電源的正負極正確。在檢查后確認接線正確并可靠后，確認新舊直流系統電壓等級一致，并且滿足并列條件后，將新直流饋線屏上對應的直流空氣開關合上，新的直流電源就和舊的直流電源并列了。

第四步，將舊直流饋線屏對應的空氣開關斷開，拆除舊直流饋線屏后端子排上對應的電纜以及保護屏端子排1D1、1D10處的電纜。此時就完成了該直流負荷在新、舊直流系統之間的倒換，該負荷轉為由新直流系統供電。

3 結語

在直流系統改造過程中，新舊直流電源并列是最重要又薄弱的環節。一旦在并列過程中電壓不穩定或失電，都可能導致保護裝置異常，嚴重時可能導致事故。為了避免此類問題，在不停電倒負荷的過程中，一定要做好相應的安全措施。如拆接電纜前應先做好核對工作，逐條檢查。電纜接入前要用萬用表良好電源的正負電，防止發生錯接導致短路。新直流系統在并入舊直流系統前，應調整好電壓，使兩套直流系統的電壓盡量接近，避免出現壓差和環流。在直流系統改造完成后，需檢查直流母線的電壓以及在線監測系統是否存在異常。實踐證明，采用不停電的方式進行直流系統改造，在控制好風險的前提下，能夠滿足變電站各個直流負荷對直流電源的需求。

參考文獻

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