110KV變電所直流電源系統的安全改進

周思炳

摘要：110KV變電所直流電源主要用于110KV、35KV及6KV設備的保護裝置與操作控制用電，一旦直流電源失電，電氣設備的保護器停止工作，供電系統保護監控功能癱瘓，故障時保護跳閘指令得不到執行，電氣故障不能及時切除，因此造成故障范圍擴大，影響設備與人身安全。針對110KV變電所設備保護與操作電源比較集中、多種設備的保護與操作電源由同一電源供電的狀況，為避免一臺設備出現故障引起其直流電源短路跳電后，其他設備會因此失去直流電源而在出現故障時不能及跳電而造成越級跳電擴大事故的發生，需要將不同類設備、不同用途的直流電源進行徹底分開，實現直流獨立控制，保證了設備出現故障后能及時可靠被切除而不影響整個供電系統的安全運行，從而大大提高供電系統的安全可靠性。

關鍵詞：直流系統;工作電源;操作電源;獨立控制

1、引言

110KV變電所為全礦供電系統的心臟、供電電源的源頭，所內110KV、35KV、6KV設備采用集控室集中監控，全部采用數字式保護與監控裝置;所內集控室內安裝了三臺主變保護柜、一臺線路測控柜與一臺分段測控柜，主變保護柜主要用于主變保護與監控、故障時斷開主變高低壓側開關及正常的主變遠方操作。集控室內安裝一套直流電源屏，專門為110KV、35KV及6KV設備提供保護裝置工作與操作控制用電。因110KV變電所保護與操作電源比較集中、多種設備的保護與操作電源由同一電源供電，一旦其中一臺設備出現故障引起其直流電源短路跳電后，同一直流電源供電的其他設備將因此失去直流電源，若此時再次出現故障，將因故障線路不能及時切除造成越級跳電使事故擴大，同時延遲斷電會大大損傷供電設備本身，因此直流電源的安全可靠直接影響到所內供電設備的安全運行，影響全礦井的安全。本文結合110KV變電所直流系統存在的安全隱患，進行針對性的安全改進。

2.改進前110KV變電所直流電源系統狀況

2.1 6KV設備直流系統：6KV室設備分三段運行，每一段設備東、西兩側安裝。6KV室開關設備直流電源來自柜頂小母線，東側6KVⅠ、Ⅱ、Ⅲ段開關柜柜頂小母線并聯運行，共分兩路，一路為控母（KM）、一路為合母（HM），每一路小母線兩端各有一路直流電源來自集控室直流電源屏，一路運行、一路備用;北側6KVⅠ、Ⅱ、Ⅲ段開關柜柜頂小母線也并聯運行，共分兩路，一路為控母（KM）、一路為合母（HM），每一路小母線兩端各有一路直流電源來自集控室直流電源屏，一路運行、一路備用。其中控母（KM）主要為保護器工作與開關操作電源，合母（HM）為開關電機儲能電源，但6KVⅠ、Ⅱ、Ⅲ段進線開關柜操作電源分別來自1#、2#、3#主變保護屏、儲能電源仍來自6KV柜頂合母（HM）。

2.2 35KV室直流系統：35KV室9臺開關柜分兩段運行，Ⅰ、Ⅱ段柜頂小母線有兩路且并聯運行，一路為控母（KM）、一路為合母（HM），每一路小母線兩端各有一路直流電源來自集控室直流電源屏，一路運行、一路備用;其中控母（KM）主要為保護器工作與開關操作電源，合母（HM）為開關電機儲能電源，但35KVⅠ、Ⅱ段進線開關柜操作電源分別來自1#、3#主變保護屏、儲能電源仍來自35KV柜頂合母（HM）。

2.3集控室主變保護屏直流系統：

（1）集控室3臺主變保護屏柜頂小母線并聯運行，小母線分兩路，一路為三臺主變保護器工作電源，一路三臺主變高中低三側開關操作電源，每一路小母線兩端各有一路直流電源來自集控室直流電源屏，一路運行、一路備用。

（2）集控室3臺測控柜頂小母線并聯運行，小母線分兩路，一路為三臺測控柜裝置工作電源與故障錄波裝置工作電源，一路為進線887、888及810開關操作電源，每一路小母線兩端各有一路直流電源來自集控室直流電源屏，一路運行、一路備用。

3、改造前110KV變電所直流電源系統存在的安全隱患

從直流系統改造前狀況可知，110KV變電所保護與操作電源比較集中、多種設備的保護與操作電源由同一電源供電，如6KVⅠ、Ⅱ、Ⅲ段開關共用一路直流電源，其中Ⅰ段（或Ⅱ、Ⅲ段）因故障導致直流電源跳電后，其他兩段開關將同時失去電源，若再有開關故障發生，將不能及時進行斷電保護。

如三臺主變保護屏內電源也非常不合理，因為三臺主變的保護裝置工作電源由同一電源開關供電、三臺主變的高中低壓側開關的保護跳閘與操作電源也為同一直流電源開關供電，若6KV側出現故障導致電源開關斷電時，三臺主變的保護跳閘與操作電源全部失去，一旦主變某一側出現故障，主變的各側開關都不會跳閘，故障嚴重時直接導致110KV變電所總進線跳電，造成全礦井停電。

因此，直流電源系統的安全可靠直接影響到所內供電設備的安全運行，影響全礦井的安全，其安全合理性是供電系統安全運行的基本保證。

4、直流電源系統改進方案

要解決直流系統存在的安全隱患，避免單臺設備故障時對其他設備的影響，徹底減小單臺設備的事故影響范圍，必須在保證直流電源系統自身安全的基礎上，進行科學合理的安全改進。改進方案如下：

4.1 6KV室直流系統改進：新安裝一臺直流電源屏于6KV室，專供6KV室設備。6KVⅠ、Ⅱ、Ⅲ段間直流系統分開，每段的東、西兩側再次分開，每側雙回路供電，一路運行、一路備用。

4.1.1 6KVⅠ段直流系統改造：

（1）KM電源：直流屏供4路電源到6KVⅠ段柜頂小母線，東側兩路、西側兩路直流，東、西兩側KM電源獨立。

（2）HM電源：直流屏供2路電源到6KVⅠ段，東側一路、西側一路直流，6KVⅠ段東、西兩側HM小母線并列運行。

4.1.2 6KVⅡ段直流系統改造：

（1）KM電源：直流屏供4路電源到6KVⅡ段柜頂小母線，東側兩路、西側兩路直流，東、西兩側KM電源獨立。

（2）HM電源：直流屏供2路電源到6KVⅡ段，東側一路、西側一路直流，6KVⅡ段東、西兩側HM小母線并列運行。

4.1.3 6KVⅢ段直流系統改造：

（1）KM電源：直流屏供4路電源到6KVⅢ段柜頂小母線，東側兩路、西側兩路直流，東、西兩側KM電源獨立。

（2）HM電源：直流屏供2路電源到6KVⅢ段，東側一路、西側一路直流，6KVⅢ段東、西兩側HM小母線并列運行。

4.2 35KV室直流系統改進：35KV室Ⅰ、Ⅱ段柜頂小母線有兩路且并聯運行，一路為控母（KM）、一路為合母（HM）。

（1）KM電源：直流屏供2路電源到35KVⅠ、Ⅱ段柜頂小母線，兩路直流電源一路運行、另一路備用。

（2）HM電源：直流屏供2路電源到35KVⅠ、Ⅱ段柜頂小母線，兩路直流電源一路運行、另一路備用。

4.3集控室主變保護屏與測控屏直流系統：

4.3.1 主變保護屏直流系統改進：

（1）柜頂有兩組小母線，其中一組小母線并聯運行有兩路直流電源，用于三臺主變保護屏保護裝置的工作電源;另一組小母線并聯運行由一路直流電源供電，用于三臺主變保護屏開關操作備用電源。

（2）直流屏再供6路電源到主變保護屏，一路電源用于三臺主變110KV側開關操作電源、一路電源用于兩臺主變35KV側開關操作電源、一路電源用于三臺主變6KV側開關操作電源，另三路將單獨用于1#、2#、3#主變開關量電源。

（3）集控室3臺測控柜柜頂有兩組小母線，其中一組小母線并聯運行，有兩路直流電源供電，用于三臺測控柜的裝置工作電源，另一組小母線并聯運行，由一路直流電源供電，用于三臺測控柜操作用的備用電源，再供四路直流電源到線路測控柜分別作為887、888開關操作電源與開關量電源，供兩路電源到分段測控柜作為810開關操作電源與開關量電源。

5.結束語

按照上述方案改進后，110KV變電所直流電源系統獨立性較強，安全系數增大，將單臺設備故障對整個系統的影響降到了最低，如三臺主變跳閘電源的相互獨立，使供電系統因跳閘電源失電而發生的越級跳電現象被徹底解決，真正地杜絕了二級負荷造成礦井大面積停電安全隱患，保證了礦井供電系統的安全穩定運行。