試論220 kV變電站直流系統(tǒng)的改造

陸萍娟

摘 要：在變電站系統(tǒng)運(yùn)行過(guò)程中，220 kV變電站直流系統(tǒng)為整個(gè)變電站提供直流動(dòng)力，以保障變電站系統(tǒng)的正常運(yùn)作。現(xiàn)在，220 kV變電站直流系統(tǒng)使用的多為浮充式供電方式，對(duì)它進(jìn)行改造時(shí)，主要是從蓄電池的配置、直流線(xiàn)路的布局、線(xiàn)路保護(hù)裝置等方面著手。通過(guò)對(duì)這些方面進(jìn)行分析，對(duì)220 kV變電站直流系統(tǒng)的改造提出具體的建議，使直流系統(tǒng)更為可靠、穩(wěn)定。

關(guān)鍵詞：220 kV變電站；直流系統(tǒng)；線(xiàn)路連接；改造

中圖分類(lèi)號(hào)：TM63 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：2095-6835（2014）02-0032-02

在發(fā)電廠和變壓器裝置中，常配置由蓄電池組、充電設(shè)備和直流饋線(xiàn)等組成的直流電源系統(tǒng)，以滿(mǎn)足變壓器中的輔助裝置用電需求，例如控制電路、通信電路和事故照明等裝置，此外還可用于一些電路的直流電源使用。所以，變電站中直流系統(tǒng)的設(shè)計(jì)和實(shí)施決定著直流供電的穩(wěn)定性，進(jìn)而影響到變電站的正常運(yùn)作。

目前，使用的220 kV直流供電系統(tǒng)常用的是浮充式供電方式，即在整流器和蓄電池的協(xié)同作用下對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行供電。其工作原理是整流器對(duì)變壓器中的交流電進(jìn)行整合，以供直流系統(tǒng)進(jìn)行供電，蓄電池處于充電狀態(tài)以備用——當(dāng)系統(tǒng)中發(fā)生沖擊直流載荷或是交流電源出現(xiàn)問(wèn)題無(wú)法供電時(shí)，便啟用蓄電池進(jìn)行供電。因此，浮充式電源系統(tǒng)在充分考慮電網(wǎng)發(fā)生故障時(shí)的供電方案的情況下，可實(shí)現(xiàn)對(duì)變壓器的穩(wěn)定性供電。

1 220 kV直流供電系統(tǒng)的基本設(shè)備

1.1 蓄電池組

蓄電池系統(tǒng)是220 kV直流供電系統(tǒng)的主要供電設(shè)備，其主要供電原理是將吸收得到的電能以化學(xué)能的形式進(jìn)行存貯，并在需要時(shí)將化學(xué)能轉(zhuǎn)為電能進(jìn)行使用，所以，它一直作為直流電源使用。如果將多個(gè)單蓄電池聯(lián)合使用，即形成了蓄電池組，常用作變電站系統(tǒng)的直流電源。電網(wǎng)的運(yùn)行狀態(tài)對(duì)蓄電池組的使用無(wú)影響，因而其可滿(mǎn)足故障環(huán)境下的用電需求。

1.2 220 kV直流供電系統(tǒng)的線(xiàn)路連接

220 kV直流供電系統(tǒng)的線(xiàn)路主要有主控室內(nèi)線(xiàn)路、外部配電設(shè)備的線(xiàn)路、故障照明系統(tǒng)線(xiàn)路等。將主控室內(nèi)的線(xiàn)路中引出的小母線(xiàn)是用以連接、控制信號(hào)的傳輸、警示信號(hào)的電源線(xiàn)，被安裝在不同的控制屏頂上。為了減少檢修工作，小母線(xiàn)需根據(jù)安裝的電屏進(jìn)行分組，并使用電纜連接。在外部配電設(shè)備中，斷路器合閘線(xiàn)圈的供電是直流系統(tǒng)功能之一，它使用電纜將電源及其他斷路器端子進(jìn)行連接，端子箱間的電纜即為斷路器合閘電源的母線(xiàn)。故障照明電路也是直流系統(tǒng)的重要功能之一，其電源安裝于控制室內(nèi)的故障照明自動(dòng)切換設(shè)備上。它使用單回路供電，在正常情況下是由220 V交流電對(duì)其供電；當(dāng)故障問(wèn)題交流電中斷供應(yīng)時(shí)，由蓄電池代為提供直流電源，直到恢復(fù)交流電為止。

2 220 kV直流供電系統(tǒng)的改造措施

2.1 直流母線(xiàn)的線(xiàn)路布局

在相關(guān)規(guī)定的要求下，變電站系統(tǒng)的接線(xiàn)方式有單母線(xiàn)、單母線(xiàn)分段和雙母線(xiàn)形式。為了提高220 kV直流供電系統(tǒng)的性能，選擇單母線(xiàn)分段接線(xiàn)。饋線(xiàn)經(jīng)多個(gè)母線(xiàn)供電，并在每段母線(xiàn)中接上蓄電池組和充電設(shè)備，代替拓展性和可靠性能較差的單母線(xiàn)接線(xiàn)形式，并且在直流電屏中也方便線(xiàn)路布局。在某段母線(xiàn)出現(xiàn)故障時(shí)，在繼電保護(hù)裝置的協(xié)助下，分段斷路器會(huì)自動(dòng)跳閘，隔離出故障源，確保其他正常母線(xiàn)不受干擾。

2.2 直流系統(tǒng)饋電網(wǎng)絡(luò)的優(yōu)化舉措

在有關(guān)規(guī)定的制約下，變壓器中的高壓線(xiàn)路和保護(hù)元件均為雙重結(jié)構(gòu)，在進(jìn)行優(yōu)化時(shí)，需兼顧到這些雙重結(jié)構(gòu)的使用，按需更改直流饋線(xiàn)網(wǎng)路布局。現(xiàn)階段采用的輻射式供電方式，其使用單獨(dú)饋線(xiàn)方式向220 kV變壓器進(jìn)行直流供電，負(fù)載過(guò)重，分段設(shè)計(jì)不合理，不符合N-1準(zhǔn)則要求，所以可以通過(guò)環(huán)網(wǎng)供電模式加以改進(jìn)，使用兩套各自獨(dú)立的直流供電電源，從兩段分母線(xiàn)引出直流分屏，將控制直流母線(xiàn)分成兩段利用。

2.3 蓄電池組相關(guān)改造

在220 kV變壓器直流系統(tǒng)中，蓄電池組是最關(guān)鍵的設(shè)備之一。在對(duì)蓄電池進(jìn)行改造時(shí)，需從選型和其配置上著手。在選型上，應(yīng)盡量選擇以閥控式的密封鉛酸蓄電池為代表的新型蓄電池，讓其代替?zhèn)鹘y(tǒng)放酸式蓄電池，選擇它是因?yàn)槠潴w積小、結(jié)構(gòu)緊湊，對(duì)環(huán)境造成的污染小。另外，在進(jìn)行蓄電池改造時(shí)，需依據(jù)變電站的直流載荷值確定蓄電池組的容量，以保證發(fā)生故障時(shí)有充足的供電時(shí)間。除了蓄電池本身的改進(jìn)外，還可以對(duì)其他輔助型設(shè)備進(jìn)行調(diào)整，最常見(jiàn)的是使用高頻開(kāi)關(guān)充電設(shè)備對(duì)蓄電池的充放電行為進(jìn)行控制，并與軟件系統(tǒng)協(xié)同工作。這樣做對(duì)降低直流系統(tǒng)的能源消耗和供電過(guò)程中產(chǎn)生的噪聲等有顯著效果，同時(shí)還可提高系統(tǒng)的工作效率，提高其可靠性。

2.4 升級(jí)保護(hù)裝置

在220 kV變電站直流系統(tǒng)中，可通過(guò)使用專(zhuān)用的直流斷路器裝置保護(hù)整個(gè)系統(tǒng)的穩(wěn)定運(yùn)行，以實(shí)現(xiàn)保護(hù)裝置的升級(jí)和改造。因?yàn)閷?zhuān)用的直流斷路器比傳統(tǒng)的直流熔斷器執(zhí)行動(dòng)作快，并兼有過(guò)流和限流作用，對(duì)變壓器有更強(qiáng)的保護(hù)作用。

2.5 錄播設(shè)備的使用

在220 kV變電站的直流系統(tǒng)中，直流和交流系統(tǒng)交替使用，受交流信號(hào)的干擾，極易發(fā)生電壓上下波動(dòng)情況，進(jìn)而影響直流供電系統(tǒng)的可靠性、穩(wěn)定性。所以，為降低交流信號(hào)對(duì)直流系統(tǒng)的干擾，快捷、有效地找出故障源，在進(jìn)行改進(jìn)時(shí)，需在直流系統(tǒng)中增加具有錄波功能的設(shè)備。

除上述方法外，還可考慮安裝智能型高頻開(kāi)關(guān)裝置、使用交流不間斷電源優(yōu)化系統(tǒng)、采用兩個(gè)UPS對(duì)變壓器供電等方法，實(shí)現(xiàn)對(duì)220 kV變電站直流系統(tǒng)的改造。

3 結(jié)束語(yǔ)

220 kV變電站直流系統(tǒng)是變電站系統(tǒng)中重要的組成部分，是各用電設(shè)備的直流電源保障。220 kV變電站直流系統(tǒng)的改造工程是一項(xiàng)復(fù)雜且全面化的項(xiàng)目，需要根據(jù)實(shí)際條件的允許，以蓄電池組的改造為主要措施，將對(duì)其起輔助作用的直流線(xiàn)路、保護(hù)裝置等進(jìn)行改進(jìn)，從而使得整個(gè)變電站直流系統(tǒng)更穩(wěn)定、更完善地運(yùn)作，提高變電站的供電水平。

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〔編輯：白潔〕

Discuss about the Renovation of 220 kV Substation dc System

Lu Pingjuan

Abstract： In the process of substation system， 220 kV substation dc system for the whole substation dc power， ensure the normal operation of the transformer substation system. Now， more than 220 kV substation dc system used for floating type power supply mode， to modify it， mainly from the configuration of the battery， the layout of the dc line， line protection device and other aspects. Through the analysis of these aspects， the renovation of 220 kV substation dc system put forward concrete Suggestions， make the dc system is more reliable and stable.

Key words： 220 kV substation； dc system； wiring； transform