對(duì)110kV變電站直流系統(tǒng)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(tǒng)為變電站內(nèi)的設(shè)備提供直流電源，對(duì)變電站穩(wěn)定運(yùn)行具有重要作用。當(dāng)運(yùn)行年限較長(zhǎng)的變電站的直流系統(tǒng)容量無(wú)法滿足日益增長(zhǎng)的新增設(shè)備需求時(shí)，就需要對(duì)變電站直流系統(tǒng)進(jìn)行升級(jí)改造。本文結(jié)合實(shí)際工作經(jīng)驗(yàn)，闡述了將直流負(fù)荷在新舊直流系統(tǒng)中倒換，可以實(shí)現(xiàn)不停電直流系統(tǒng)更換的改造方案。重點(diǎn)介紹了不停電直流改造的具體思路和步驟，并舉實(shí)例進(jìn)行說(shuō)明。

關(guān)鍵詞：直流系統(tǒng) 并列 饋線支路 倒換 不停電

中圖分類號(hào)：TM64 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1672-3791（2017）10（c）-0056-02

對(duì)于一些運(yùn)行年限較長(zhǎng)的110kV變電站，其直流系統(tǒng)已經(jīng)老化嚴(yán)重，充電機(jī)發(fā)生故障頻率較高，另外通過(guò)蓄電池充放電試驗(yàn)也會(huì)發(fā)現(xiàn)蓄電池的放電容量已經(jīng)過(guò)低。再加上直流系統(tǒng)的饋線空開(kāi)數(shù)量有限，已經(jīng)用完，無(wú)法接入新的饋線回路，對(duì)于變電站擴(kuò)建或增加新設(shè)備的要求無(wú)法進(jìn)行滿足。為了保證直流系統(tǒng)能夠?yàn)樽冸娬靖鱾€(gè)設(shè)備提供可靠穩(wěn)定的直流電源，維護(hù)變電站直流用電設(shè)備正常運(yùn)行，則需要對(duì)該站進(jìn)行直流系統(tǒng)改造工程。

1 直流系統(tǒng)改造方案

對(duì)110kV變電站的直流系統(tǒng)進(jìn)行改造的主要內(nèi)容是，將原來(lái)的直流饋線屏拆除，在主控室備用位置上重新擴(kuò)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(zhuǎn)出，由新的直流饋線屏進(jìn)行供電。改造主要包括以下幾個(gè)方面：第一，新直流饋線屏對(duì)饋線支路空開(kāi)進(jìn)行了擴(kuò)容，為未來(lái)變電站的擴(kuò)建以及設(shè)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(gè)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(xiàn)了故障，則會(huì)對(duì)其他直流饋線回路的正常運(yùn)行造成影響。在直流系統(tǒng)的改造方案中，按照《廣東電網(wǎng)公司變電站直流電源技術(shù)規(guī)范》，為了提高直流系統(tǒng)的供電可靠性，直流系統(tǒng)的供電方式需改造成各個(gè)保護(hù)裝置均由直流饋線支路直接進(jìn)行供電的輻射式供電方式，每個(gè)間隔的控制電源、裝置電源和信號(hào)電源均具有符合規(guī)范的獨(dú)立性。第三，原直流系統(tǒng)采用12V/個(gè)的蓄電池，改造后將蓄電池的規(guī)格更換為2V/個(gè)的閥控式密封鉛酸蓄電池，使得蓄電池組的性能更加穩(wěn)定。第四，新的直流直流系統(tǒng)配置在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)直流母線電壓，所有單個(gè)蓄電池的電壓、溫度、直流母線對(duì)地絕緣以及各個(gè)直流饋線支路對(duì)地絕緣等數(shù)據(jù)。

在進(jìn)行直流系統(tǒng)改造的過(guò)程中，若使得保護(hù)裝置電源、控制電源和信號(hào)電源等失電，則失去直流電源的電力設(shè)備會(huì)處于沒(méi)有繼電保護(hù)的狀態(tài)，按照《廣東電網(wǎng)有限責(zé)任公司調(diào)度規(guī)程》，一次設(shè)備不得在相應(yīng)繼電保護(hù)裝置推出的情況下運(yùn)行，一旦一次設(shè)備發(fā)生故障而由于直流系統(tǒng)的問(wèn)題開(kāi)關(guān)拒動(dòng)，則會(huì)引起越級(jí)跳閘，擴(kuò)大事故停電范圍。然而對(duì)于整個(gè)變電站的直流系統(tǒng)改造，不可能使得整個(gè)變電站的所有設(shè)備停運(yùn)。因此，為了確保供電可靠性及變電站的正常運(yùn)行，在對(duì)110kV變電站進(jìn)行直流系統(tǒng)改造的過(guò)程中，各個(gè)直流負(fù)荷不能失去直流電源。可見(jiàn)，變電站直流系統(tǒng)改造的一個(gè)重要保障是直流負(fù)荷在新舊直流系統(tǒng)中順利倒換，實(shí)現(xiàn)不停電直流系統(tǒng)更換。

2 不停電直流系統(tǒng)更換的改造方案

2.1 新直流系統(tǒng)介紹

對(duì)于110kV變電站，新直流系統(tǒng)多采用直流系統(tǒng)方案。正常情況下高頻開(kāi)關(guān)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(jīng)過(guò)整流后為直流母線提供穩(wěn)定的直流，并同時(shí)為蓄電池組進(jìn)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(xù)為直流系統(tǒng)進(jìn)行供電。若發(fā)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(hù)設(shè)備、自動(dòng)裝置、開(kāi)關(guān)操作電源等提供直流電源。

2.2 直流系統(tǒng)不停電改造思路

對(duì)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(tǒng)作為直流系統(tǒng)改造過(guò)程中的臨時(shí)直流電源。當(dāng)新直流系統(tǒng)安裝調(diào)試完畢后，使用新、舊直流系統(tǒng)短時(shí)并列的方式，各個(gè)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(shí)現(xiàn)各個(gè)直流負(fù)荷不停電倒換。

使用舊的直流系統(tǒng)作為直流系統(tǒng)改造過(guò)程中的臨時(shí)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(shí)電源，降低了直流系統(tǒng)改造的工作量，提高了改造工作的安全性。值得注意的一點(diǎn)是，對(duì)于新投運(yùn)的蓄電池組，其電壓和容量需要在充電完成后才能滿足運(yùn)行需求，其作用是作為備用電源，為了確保老、舊直流系統(tǒng)在并列過(guò)程中的安全和穩(wěn)定，兩套直流系統(tǒng)在并列過(guò)程中，采取高頻電源開(kāi)關(guān)模塊整流后的直流電源進(jìn)行并列。

2.3 改造實(shí)例

本文提出的直流系統(tǒng)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(shí)現(xiàn)各個(gè)直流支路負(fù)荷依次在新、舊直流系統(tǒng)之間不停電倒換，最終將所有直流饋線由新的直流系統(tǒng)供電。具體步驟以倒換某保護(hù)屏直流電源為例。

第一步，當(dāng)新直流饋線屏安裝完成后，接入交流電源，經(jīng)整流模塊后輸出穩(wěn)定的直流電源。

第二步，從新直流饋線屏敷設(shè)一根電纜到保護(hù)屏。在新直流饋線屏側(cè)按照設(shè)計(jì)選取對(duì)應(yīng)的饋線支路，將該饋線支路的空氣開(kāi)關(guān)斷開(kāi)，在新直流饋線屏后該饋線支路對(duì)應(yīng)的端子排上接入電纜。

第三步，電纜的另一端引入保護(hù)屏，若保護(hù)屏端子排上正負(fù)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(hù)屏端子排直流電源上沒(méi)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(guò)程中，需保障電源的正負(fù)極正確。在檢查后確認(rèn)接線正確并可靠后，確認(rèn)新舊直流系統(tǒng)電壓等級(jí)一致，并且滿足并列條件后，將新直流饋線屏上對(duì)應(yīng)的直流空氣開(kāi)關(guān)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(duì)應(yīng)的空氣開(kāi)關(guān)斷開(kāi)，拆除舊直流饋線屏后端子排上對(duì)應(yīng)的電纜以及保護(hù)屏端子排1D1、1D10處的電纜。此時(shí)就完成了該直流負(fù)荷在新、舊直流系統(tǒng)之間的倒換，該負(fù)荷轉(zhuǎn)為由新直流系統(tǒng)供電。

3 結(jié)語(yǔ)

在直流系統(tǒng)改造過(guò)程中，新舊直流電源并列是最重要又薄弱的環(huán)節(jié)。一旦在并列過(guò)程中電壓不穩(wěn)定或失電，都可能導(dǎo)致保護(hù)裝置異常，嚴(yán)重時(shí)可能導(dǎo)致事故。為了避免此類問(wèn)題，在不停電倒負(fù)荷的過(guò)程中，一定要做好相應(yīng)的安全措施。如拆接電纜前應(yīng)先做好核對(duì)工作，逐條檢查。電纜接入前要用萬(wàn)用表良好電源的正負(fù)電，防止發(fā)生錯(cuò)接導(dǎo)致短路。新直流系統(tǒng)在并入舊直流系統(tǒng)前，應(yīng)調(diào)整好電壓，使兩套直流系統(tǒng)的電壓盡量接近，避免出現(xiàn)壓差和環(huán)流。在直流系統(tǒng)改造完成后，需檢查直流母線的電壓以及在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)是否存在異常。實(shí)踐證明，采用不停電的方式進(jìn)行直流系統(tǒng)改造，在控制好風(fēng)險(xiǎn)的前提下，能夠滿足變電站各個(gè)直流負(fù)荷對(duì)直流電源的需求。

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