500kV吳江變直流系統(tǒng)改造技術(shù)探討

國網(wǎng)江蘇檢修公司蘇州運維站 馬恂翔

變電站的直流系統(tǒng)作為全站的二次設(shè)備及重要負荷的工作電源，其可靠性與穩(wěn)定性關(guān)系到整個變電站的安全運行。針對 500kV變電站直流系統(tǒng)改造必須確保不失電的要求，提出具體的解決措施，并對改 造過程中的技術(shù)難點進行詳細分析討論。

1.引言

變電站直流系統(tǒng)擔負著全站保護、控制、信號、測控及事故照明等重要負荷的不間斷供電的重任，是電力系統(tǒng)正常運行不可或缺的設(shè)備。500 kV吳江變電站是利用國家三峽建設(shè)基金投資建設(shè)，投運于2004年，后經(jīng)多次改擴建，亦為特高壓錦蘇直流重要的負荷落地點。站內(nèi)直流系統(tǒng)已運行十余年，接近設(shè)備的使用壽命，近年來充電機等設(shè)備已出現(xiàn)各種各樣的問題，且由于投運時間久，部分設(shè)備廠家也無備品備件提供，只能使用其他變電站更換后的舊設(shè)備作為備品，亟待更換或改造。

2.直流系統(tǒng)改造前的運行模式

圖1為吳江變改造前110V直流系統(tǒng)圖。該站直流系統(tǒng)運行由三臺充電機，和兩組蓄電池組成, 直流母線為單母線分段接線，無專用無專用分段開關(guān)。正常運行時,兩段母線分列運行，1號充電機帶1號蓄電池和I段直流負荷；2號充電機帶2號蓄電池和II段直流負荷，3號充電機備用。

根據(jù)國網(wǎng)公司《提升站用直流電源運行可靠性措施 》“第二十七條 兩組蓄電池的直流電源系統(tǒng)，直流母線應采用分段運行方式，正常運行時分段斷路器或隔離電器處于斷開位置。和第二十八條 兩組蓄電池的直流電源系統(tǒng)，進行母線切換操作或蓄電池組的投退操作，不得造成直流母線無蓄電池連接運行。”的要求，原有接線方式已不符合相關(guān)要求，必須通過改造才能符合相關(guān)反措要求。

3.改造過程中的危險點分析

圖2為吳江變本次改造后110V直流系統(tǒng)圖。圖中曲線框內(nèi)為本次需要改造的設(shè)備。從中可以看出，本次改造工程需對吳江變直流系統(tǒng)3臺充電機共12個高頻充電模塊，2臺直流系統(tǒng)集中監(jiān)控器，2組蓄電池巡檢儀，改造相關(guān)開關(guān)、表計等進行更換，并完善接線方式，增設(shè)專用分段開關(guān)。由于吳江變經(jīng)歷多次改擴建，直流室已無備用屏位，且新舊設(shè)備型號不同，設(shè)備安裝方式也不一樣，因此本次改造只能采用先拆除原直流屏內(nèi)除直流母線外的其余設(shè)備，使屏內(nèi)空出足夠空間后，再將新設(shè)備安裝入原直流屏的方式改造。這一改造方式要求除改造設(shè)備外，其他設(shè)備不停電進行，且被改造屏柜頂部的直流母線亦不停電，即在全站不失去直流電源的情況下進行。施工空間小，需改造設(shè)備多，在切改過程一旦發(fā)生斷線、短路或者接地，都將有可能導致保護裝置誤動或者拒動，造成大面積停電事故，甚至可能造成電網(wǎng)事故，大大增加了改造的難度。

圖1 吳江變110V直流原系統(tǒng)圖

圖2 改造完成后的直流系統(tǒng)圖

4.改造過程的施工工序

本次改造先改造1號充電柜和1號母線進線柜前，后進行2號充電柜和2號母線進線柜，最后進行3號充電柜的改造。具體施工步驟如下。

（1）1號充電柜、1號母線進線柜及電池巡檢儀的改造。

1)拆除1號充電柜和1號母線進線柜前，運維人員將斷開1號蓄電池進線開關(guān)1QS2和1號充電機輸出開關(guān)1QS1，退出蓄電池保險；

2）在原1號充電柜、1號母線進線柜內(nèi)設(shè)備拆除前采用臨時電纜，用原系統(tǒng)母排上的備用螺絲將Ⅰ段與Ⅱ段母線并列運行，即從Ⅱ段2號饋線柜母排引出2*25電纜（直流系統(tǒng)總負載電流60A左右）到1號饋線柜母排，此時Ⅰ段母線可以由Ⅱ段母線及Ⅱ蓄電池帶電運行。

3）3#充電柜3QS1輸出開關(guān)雙投把手做好安措，防止工作時向I段供電，同時3#充電屏作為做備用電源，當2號充電機交流失電時，向Ⅱ段供電保證直流母線不失電。

4）繼保人員斷開交流進線開關(guān)QFJ1，斷開Ⅰ段、Ⅱ段交流聯(lián)絡電纜，在Ⅱ段充電屏內(nèi)找出并拆除至Ⅰ段交流進線電纜，萬用表測量無壓后再改造；此時1號充電柜、1號母線進線柜停電狀態(tài)；

5）拆除1號充電柜充電機、監(jiān)控器及1號母線進線柜上的表計及面板等，連接線；拆除1號充電柜的面板，1號母線進線柜監(jiān)控器、模塊、表計、支架等；拆除1號母線進線柜IQS2蓄電池進線開關(guān)及母聯(lián)開關(guān)（雙投）；

6）根據(jù)圖紙安裝1號充電柜高頻充電模塊及其支架、監(jiān)控器、表計相關(guān)面板等并二次接線；安裝1號母線進線柜內(nèi)蓄電池進線開關(guān)（單投）、母線聯(lián)絡開關(guān)（單投）二次接線；蓄電池巡檢儀改造，二次接線。

7）安裝完畢，確認相關(guān)一二次交直流接線極性正確后，上電調(diào)試。上電后檢查相關(guān)運行參數(shù)符合規(guī)程要求，表計指示正確，充電機輸出電壓符合要求后，合上1QS1充電機輸出開關(guān)，蓄電池進線開關(guān)，確認相關(guān)設(shè)備正常后，1號充電柜投入系統(tǒng)運行。

（2）2號充電柜、2號母線進線柜及電池巡檢儀的改造：

1）拆除2號充電柜和2號母線進線柜前，先確認改造完畢的1號充電機等設(shè)備運行正常，原母排聯(lián)絡電纜不拆除，此時Ⅱ段負載可由Ⅰ段母線供電，然后由運維人員將斷開2號蓄電池進線開關(guān)2QS2和2號充電機輸出開關(guān)2QS1，退出蓄電池保險；

2）3#充電柜3QS1輸出開關(guān)雙投把手做好安措，防止工作時向Ⅱ段供電，同時3#充電屏作為做備用電源，當1號充電機交流失電時，向Ⅰ段供電保證直流母線不失電。

余下施工步驟與 1號充電柜、1號母線進線柜及電池巡檢儀類似在此不在贅述。

（3）待2號充電柜投入系統(tǒng)運行后，拆除母排聯(lián)絡電纜，兩段母線恢復分列運行方式。

（4）3號充電柜的改造：

3號充電柜改造前確認直流Ⅰ、Ⅱ段各設(shè)備運行正常，后即可對3號充電柜停電改造。

5.結(jié)束語

吳江變電站在直流系統(tǒng)改造實施過程中，順利的實現(xiàn)了充電柜、母線進線柜及電池巡檢儀，監(jiān)控器等直流設(shè)備的整組更換，在整個施工過程均未發(fā)生直流短路、接地等異常事件，經(jīng)過直流系統(tǒng)改造更換后，新直流系統(tǒng)設(shè)備運行正常，各變電站電氣設(shè)備運行正常，確保了系統(tǒng)安全、穩(wěn)定運行，提高了供電可靠性，達到了預期的效果。