一種變電站直流系統使用的模塊化分電屏

遲旭東　陳學海　辛向君（國網煙臺供電公司，山東　　煙臺　264000）

一種變電站直流系統使用的模塊化分電屏

遲旭東陳學海辛向君
（國網煙臺供電公司，山東煙臺264000）

摘要：直流分電屏是變電站直流電源系統的重要組成部分，屏內安裝直流輸出開關、微機型絕緣監察裝置及其互感器；直流電源經分電屏分別向繼電保護、遠動裝置、自動裝置及斷路器操作提供電源，因此運行后幾乎沒有停電的機會。目前在運的分電屏由于固有結構的問題要更換屏內元件十分困難，且危險很大。通過努力我們開發了一種模塊化的產品，克服了現有設備的不足，滿足安全運行的要求。

關鍵詞：直流系統；分電屏；模塊化

目前變電站直流系統的分電屏均采用以下結構（如圖1所示、如圖2所示）。

屏內布局緊湊，元件擺放緊密，間隙很小，空間狹窄，回路很多（最多可有60條饋出回路）。其接線方式是每路饋線由母線經微型直流斷路器，穿過直流絕緣監察裝置互感器到端子排，然后經電纜輸出。但在現場實際應用中存在較多問題，如當有直流斷路器或直流絕緣監察裝置互感器損壞需要更換時，就面臨很大的困難，主要原因是：（1）帶電作業：直流電源主要為變電站的繼電保護、自動化裝置供電，任何時候不能中斷供電，更換時勢必要求帶電作業，嚴重威脅工作人員人身安全；（2）環境狹窄：屏內空間小，易誤碰相鄰的運行斷路器，影響安全供電；斷路器的輔助接點小，接線多，易造成短路。（3）耗時長：筆者統計了本單位自2010年以來更換斷路器共有3次，平均耗時2小時以上，其中一次誤碰了相鄰的運行斷路器，造成一條110kV線路保護裝置失去工作電源，幸好及時恢復未造成大礙；更換絕緣監察裝置互感器8次，平均耗時4小時以上。我公司在運部分變電站微機型絕緣監察裝置的互感器質量差，經常誤發接地信號，而其中一些互感器因輸出回路不能停電無法更換，這樣就導致直流系統發生接地無法準確定位，給接地消缺工作造成很大的困難。

以上問題根本原因是由于直流分電屏的固有結構造成的，不能滿足變電站直流系統檢修和安全運行的需要。筆者一直想對直流分電屏進行改造，以滿足安全運行和方便檢修的需要。后來從高頻直流電源熱插拔充電模塊中獲得啟發，對目前分電屏的結構進行了改進，研制出一種帶檢修旁路且將饋出回路模塊化的直流系統分電屏，達到不中斷供電，安全、快速更換有故障的斷路器或微機絕緣監察裝置互感器的目的。

圖1　直流分電屏前視圖

圖2　直流分電屏后視圖

圖3　饋出模塊單元照片（前）

圖4　饋出模塊單元照片（后）

圖5　熱插拔連接器（后）

我們在保持原屏體框架結構、強度和防護等級及安全可靠運行的情況下，經過大量的實踐調查、論證，我們提出分電屏的改進方案。改進后模塊化分電屏主要有三大單元：（1）饋出模塊單元；（2）檢修旁路單元；（3）饋出端子單元。下面進行詳細介紹。

一、饋出模塊單元

目前分電屏使用的微型直流斷路器和絕緣監察裝置互感器以分散方式安裝在屏內框架上，我們改為將二者封裝到一個模塊里（圖3、圖4）。模塊采用與分電屏相同的鋼板，外表噴塑，重量7kg，有兩只把手，一個人可以搬運和安裝。每個模塊可安裝8個饋出回路（即有8個直流斷路器和8個傳感器），每面屏可安裝6-7個模塊，完全滿足要求。模塊前板上的電壓表監測模塊輸入電源。

模塊的輸入和輸出元件，我們選用了目前直流系統廣泛采用的、充電模塊電源接口專用連接器（圖5），可帶電插拔。該系列產品采用了技術先進的冠簧（Crown）插孔接觸件，因而使產品具有高動態接觸可靠性。一個連接器提供5對輸入（出）插孔和7個信號插孔，每對輸（入）出插孔可通過最大電流為20A，而目前變電站直流每條饋出回路電流都小于1A，完全滿足要求。每個饋出模塊需要一路輸入、8路輸出和6個信號插孔，因此一個饋出模塊安裝2個連接器即可。

圖6　phoenix可連試驗端子

圖7　檢修旁路單元

圖8　phoenix雙層端子及接線圖

圖9

二、檢修旁路單元

變電站直流電源所帶負載多為繼電保護、安全自動裝置等，一路饋出有時帶幾個甚至十幾個負載，所以直流電源送電后幾乎沒有停電的機會。為此，獨創了檢修旁路單元設計，當饋出模塊單元內的直流斷路器或絕緣監察裝置互感器故障需要更換時，由檢修旁路為模塊內所有的饋出回路供電，每個饋出模塊單元設一個檢修旁路單元。檢修旁路單元由一只直流斷路器和16只phoenix可連試驗端子，安裝在饋出模塊單元的后面，一一對應，避免誤操作。檢修旁路單元的直流斷路器選擇了額定電流為C25A的，比饋出直流斷路器的額定電流大兩個級差，保證安全輸出。由于每個饋出模塊設一個檢修旁路，所以饋出模塊檢修時模塊內的8條饋出回路都集中由一個檢修旁路直流斷路器帶路，正常運行時8條饋出回路必須完全斷開，之間沒有任何連接。我們采用在繼電保護回路中看到phoenix可連試驗端子，其可打開和閉合的特點正好滿足要求（如圖6所示）。

圖7是檢修旁路的實物照片，每個旁路斷路器兩側各8只phoenix可連試驗端子（現連片為打開狀態），分別接正電源和負電源。

三、饋出端子單元

由于模塊化分電屏的饋出端子既要與饋出模塊單元連接，又要與檢修旁路單元連接，所以選擇了phoenix雙層端子（如圖8所示），輸入1、2和輸出1、2互通，這種端子排接線滿足要求。

組裝后的模塊化分電屏的前、后實物圖如圖9所示。整體與現在使用的分電屏相差不大，只是在屏后由于增加了檢修旁路單元而顯得接線多了一些。

使用模塊化分電屏整個工作除切換電源外，其余均不帶電工作，安全系數大大提高，工作時間較以前縮短4-5倍以上，大大提高了工作效率。

模塊化分電屏徹底解決了目前更換直流分電屏內的直流斷路器或絕緣監察裝置互感器需要帶電作業甚至無法更換的難題，且工作效率大大提高，從而保證了直流系統供電的可靠性，保證了變電站的安全運行，我們對直流系統分電屏的模塊化改造獲得極大的成功，該項目獲得了國家發明專利專利（ZL201110413083.3）。

參考文獻

[1]林冠新．變電站直流系統設計運行維護分析與改進[D]．華南理工大學，2007．

中圖分類號：TM63

文獻標識碼：A