柳洪水電站直流系統介紹及運行分析

楊海龍 趙濟

摘 要：直流系統是水電站中一個獨立的電源系統，它是全站作為控制、信號、繼電保護的操作電源，也是重要設備的保安電源及事故照明電源。監視和維護直流設備的完好性對電站的安全可靠運行十分重要。本文就柳洪水電站多年運行的情況進行一些介紹。

關鍵詞：直流系統;結構和功能;運行方式;運行情況分析

DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2019.21.120

1 前言

柳洪水電站位于四川省涼山彝族自治州美姑縣境內，是美姑河水電規劃“一庫五級”方案的第四級水電站，裝機180MW，裝設3臺單機容量為60MW的水輪發電機組，3臺機組于2007年8月陸續投產發電。電站采用“無人值班，少人值守”的運行方式，正常情況下電站僅配備少量值守人員，由美姑河集控中心對電站的機電設備進行相關監視、控制、操作，因此對直流系統可靠性要求很高。

2 柳洪水電站直流系統的結構和功能

柳洪水電站220V直流系統采用兩套獨立運行的直流裝置構成，每套裝置由一面充電裝置、一組蓄電池等組成。兩套裝置共用一面饋電柜，共有充電柜2面，饋電柜1面，蓄電池柜6面，系統另外配置一臺逆變電源裝置單獨組柜。直流饋線采用單母線分段接線，兩段母線之間設置聯絡斷路器，正常運行時該斷路器處于斷開狀態，每組蓄電池和充電裝置分別接于一段直流母線。兩段直流母線共用一套絕緣監測裝置配置于饋電屏上，實現對兩段直流母線及分支回路的絕緣監視，再通過通信方式將直流系統所有故障和狀態信號（包括開關量和模擬量）送人監控系統。直流系統的饋線采用環形供電方式，在環形供電的回路中選擇適宜處開環。

充電設備采用智能高頻開關模塊（N+I）冗余并聯組合方式供電，充電模塊能帶電更換。在每套充電裝置的進線端，分別提供兩路交流電源，兩路電源互為備用，經控制接觸器切換后輸出1路交流電源，交流電源控制開關SA1、SA2在“自動”位置。特殊情況下，可以通過交流電源控制開關選擇“1路”或“2路”交流電源為相應的充電裝置供電。

蓄電池組設有微機電池在線檢測儀，可檢測出每個單體電池電壓，并根據充放電時間標出電池容量，對落后電池和電池損害予以報警。蓄電池設有放電回路和放電裝置，以便能將蓄電池定期放電。

3 柳洪水電站直流系統的運行方式

3.1 220V直流系統的原理圖（如下圖）

Q1：左側接通，1#整流器及蓄電池與一段直流母線接通;右側接通，一段直流母線與二段直流母線聯絡。

Q2：右側接通，2#整流器及蓄電池與二段直流母線接通;左側接通，二段直流母線與一段直流母線聯絡。

3.2 運行方案

（1）正常情況下，220V直流系統的兩套充電裝置分別并列于兩段母線，除供給經常性負荷外，還向蓄電池浮充電，以彌補蓄電池自放電損耗的能量或進行合閘操作消耗的能量。

（2）當1組蓄電池組及其充電裝置故障或維護時，將Q1接通二段母線，此時一段母線由二段母線供電。當2組蓄電池組及其充電裝置故障或維護時，將Q2接通一段母線，此時二段母線由一段母線供電。

（3）當交流失壓時，直流裝置可自動由蓄電池向各饋線回路供電;兩組蓄電池都出現故障時，可以采用充電裝置短時間單獨向直流負荷供電。

4 柳洪220v直流系統運行情況分析

（1）柳洪220v直流系統投運已超10年，整體運行效果良好。由于運行時間長，加上設備老化現已對部分設備進行技改，2#充電裝置的充電模塊已由HD22020-2更換為HD22020-3提高了供電的穩定性，同時也減少了維護的費用。經過1年多試運行穩定、可靠，1#充電裝置也將進行更換、升級。

（2）目前，柳洪水電站直流系統供電方式為環形供電。雖然環形供電方式有饋出柜少、電纜數量少、節約成本等優點，但缺點同樣明顯，如：操作切換復雜、路徑較長導致的壓降較大、查找接地點困難、分支線路故障可能引起整個直流系統故障等，可見環形供電方式可靠性并不高。直流系統作為電站所有在運系統的重要組成部分，肩負著給保護、監控、調速和輔機等系統供電的重任，一旦直流系統故障，對電站的安全穩定運行會造成巨大影響。另外根據《國家電網公司十八項電網重大反事故措施（修訂版）》5.1.1.10條規定：變電站直流系統的饋出網絡應采用輻射狀供電方式，嚴禁采用環形供電方式。因此柳洪水電站直流系統供電方式須進行更改，由目前的環形供電方式更改為輻射形供電方式，以提高供電可靠性，保證電站安全穩定運行。

參考文獻：

[1]高瞻.屈蕾蕾坪頭水電站直流系統設計[J].水電站設計，2013（03）：31-33.

[2]張陸勝，馬艷，湯建華，魯杰，武新宇.變電站直流系統饋出網絡供電方式分析比較[J].電力科技，2017（10）：183.

作者簡介：楊海龍（1986-），男，山西朔州人，本科，工程師，從事水電站運行與維護技術工作。