直流電源雙重化改造不停電策略研究與實踐

仇群輝， 傅 進， 費云中， 顏 彥

（1.華北電力大學電氣與電子工程學院，北京 102062；2.國網浙江省電力公司嘉興供電公司，浙江 嘉興 314033；3.國網浙江省電力公司舟山供電公司，浙江 舟山 316021）

直流電源雙重化改造不停電策略研究與實踐

仇群輝1，2， 傅 進2， 費云中2， 顏 彥3

（1.華北電力大學電氣與電子工程學院，北京 102062；2.國網浙江省電力公司嘉興供電公司，浙江 嘉興 314033；3.國網浙江省電力公司舟山供電公司，浙江 舟山 316021）

結合直流電源雙重化改造實踐，對一次設備停電方式、保護輪停方式和不停電方式下設備操作量、操作時間、作業人數以及改造時間進行比較分析，研究出一種不停電改造方法并建議推廣應用。

不停電；直流電源；改造

0 引言

直流電源系統作為變電站重要設施，對電力系統的供電可靠性起著重要作用。隨著電力系統新設備的不斷增加以及舊設備的逐漸老化，原來的直流系統漸漸跟不上電網供電可靠性的要求。另外，根據電網重大反事故措施要求：直流系統對負載供電，應按電壓等級設置分電屏供電方式，不應采用直流小母線供電方式；220 kV變電站雙重化配置的2套保護裝置的直流電源應取自不同蓄電池組供電的直流母線段[1]。因此，對不滿足要求的變電站直流電源系統必須進行改造。

目前，新的直流電源系統硬件設施已能滿足對負載供電要求，即采用直流分屏供電和采用輻射狀供電。但是新直流電源替換原直流電源接入負載（裝置電源、控制電源等）時，可能造成負載短時失去電源，對電網的供電可靠性產生很大影響。如果結合一次設備停電來完成直流電源改造，將造成此項改造工作周期延長，且延長周期不可控制。采用不停電策略完成直流電源雙重化改造的方法能縮短改造周期，大大提高供電可靠性。

1 直流系統供電方式探討

220 kV及以上變電站二次設備多采用雙重化配置，因此其直流電源系統也應按雙重化配置。

1.1 直流小母線供電方式

目前，一些老舊變電站，其直流電源系統采用1套直流充電設備和蓄電池，均通過屏頂小母線供電，未真正實現雙重化。直流電源先通過電纜引至繼電保護屏頂小母線，所有屏頂小母線都是跨接連通的，每套裝置均通過自己的屏頂小母線引接電源。該供電方式特點是投資小、施工簡單，缺點是容易造成整段直流失電，回路復雜，后期增容容易形成環路供電，為直流接地查找帶來不便，對電源負載的供電可靠性帶來很大影響。因此，這種供電方式將逐漸被淘汰。

1.2 直流分電屏供電方式

在220 kV變電站，對于具有雙重化控制和保護回路要求雙電源供電的負荷，分電屏應采用2段母線，2回直流電源應來自不同蓄電池組，并應防止2組蓄電池并聯運行[2]。該供電方式直接從分電屏將直流電源供給負載裝置，其優點是采用輻射供電方式，可靠性高，各電源回路不會相互影響；接線方式簡單明了，不會形成寄生回路；真正實現直流的雙重化配置要求。實踐證明此供電方式安全可靠，并已得到廣泛應用。

2 直流電源雙重化改造方案

早期投產的變電站多采用1組蓄電池和1套充電裝置，并采用直流小母線供電方式。隨著電力系統供電可靠性要求的不斷提高，在新的反事故措施的要求下，各地電力部門正在陸續開展變電站直流電源雙重化改造，具體改造方案不盡相同。表1給出了不同方式下直流電源雙重化改造方案的比較。

（1）無論從供電可靠性還是從設備操作量來看，僅僅為了直流電源雙重化改造而停用一次設備是不可取的。因此，直流電源雙重化改造工作應結合相應一次設備停電工作進行，管理人員必須隨時了解一次設備的停電計劃才能做出相應改造計劃，從而增加了管理難度。

（2）繼電保護雙重化配置的優點在于，一套繼電保護裝置停運，不影響另一套裝置的運行[1]，因此采用保護裝置輪停的方法比較可取。但是這種方法適用于密集型、供電可靠性較高的電網。

（3）不停電策略的改造方案，不影響供電可靠性，在任何時間、任何設備狀態下均可開展。

嘉興供電公司在改造實踐中，針對難題難點進行研究創新，提出了一種新的不停電策略下實現直流電源雙重化改造的方法。

3 一種新的不停電策略下直流電源雙重化改造方法

目前，直流電源負載的接線方式基本相同。直流電纜進入屏柜后先經過端子排，通過端子排內部配線到直流空氣開關（以下簡稱空開）上樁頭，再由空開下樁頭引入裝置，如圖1所示。直流改造的難題在于如何在不停電的情況下更換直流電纜，使其源頭引自新的直流系統。

圖1 直流電源負載接線

表1 不同方式下直流電源雙重化改造比較

在條件允許的情況下，可以采用插接法[3]在端子排上實現新舊直流電源的替換。但是，此法必須有可以并接的中間連接片和空端子使用，否則無法實施。

針對無法采取插接法情況而研制的不停電直流改接裝置能夠可靠實現在直流空開上并接直流電源。該裝置分為專用接線工具和不停電直流改接裝置本體，如圖2所示。裝置本體的直流電流表起到監視的作用，保證整個更換工作可控。

圖2 不停電直流改接裝置

圖3 不停電直流改接裝置并接后接線

進行不停電直流改接的步驟如下：

（1）在需改接的直流電源空開的下樁頭并接專用接線工具，并完成回路接線，如圖3所示。（不停電直流改接裝置的輸入電源線接入直流分屏的任意一路備用支路，不停電直流改接裝置的空開應在斷開位置）。

（2）分別測量并確認不停電直流改接裝置空開的輸入、輸出端均有直流電壓。測量輸入端正極與輸出端正極、輸入端負極與輸出端負極，確認壓差滿足要求后，合上不停電直流改接裝置空開，此時不停電直流改接裝置的直流電流表應有數值顯示，表示臨時電源工作正常。

（3）斷開需改造裝置電源空開，不停電直流改接裝置的直流電流表應仍有數值顯示。

（4）拆除原直流電源電纜，接入新的直流電源電纜，合上直流分屏上的新直流電源空開，對需改造直流電源空開的輸出和輸入端進行核相，滿足要求后，合上該空開。

（5）斷開不停電直流改接裝置空開，負載裝置應工作正常，拆除不停電直流改接裝置。

表2 某220 kV變電站直流電源雙重化改造工作量

表3 不同方式下更換直流電源方法比較

這種方法可靠、便捷、高效，不需要停用負載裝置，不需要對設備進行操作，節省了人力物力，并且在任何情況下都能進行直流電源改造。

4 3種更換直流電源方法的比較

以某220 kV變電站直流電源雙重化改造為例，對一次設備停電方式、保護輪停方式和不停電方式下設備操作量、操作時間、作業人數以及改造時間進行比較。該變電站220 kV主接線為雙母線接線方式，配有4個220 kV線路間隔、2臺220 kV主變壓器和1個220 kV母聯間隔。其直流電源雙重化改造工作量如表2所示。在此工作量的基礎上，表3對3種更換直流電源方式進行比較，可以發現，不停電方式下進行直流電源改造在作業人數和改造時間上得到了極大的優化。

5 結論

目前，許多老舊變電站都已進入了改造階段，特別是直流電源已逐漸不能適應新的綜合自動化變電站的要求，直流電源改造已陸續開展。

本文通過對不停電直流電源雙重化改造方式的分析比較，研究了一套最佳改造方案，從工作量、人力和耗時上都得到極大的優化。這種方法不僅適用于不停電直流電源改造，也可在應用于其他要求不停電的工作中。

[1]國家電網公司.國家電網公司十八項電網重大反事故措施（修訂版）[Z].北京：國家電網公司，2011.

[2]DL/T 5044-2004電力工程直流系統設計技術規程[S].北京：中國電力出版社，2004.

[3]姜明占.不停電改造220 kV變電站直流系統幾點體會[J].科技論壇，2012（23）∶41-42.

（本文編輯：方明霞）

Research and Practice of DC Power Double Renovation without Power Outage

QIU Qunhui1，2，FU Jin2，FEI Yunzhong2，YAN Yan3
（1.School of Electrical and Electronic Engineering，North China Electric Power University，Beijing 102062，China；2.State Grid Jiaxing Power Supply Company，Jiaxing Zhejiang 314033，China；3.State Grid Zhoushan Power Supply Company，Zhoushan Zhejiang 316021，China）

Through double renovation of DC power，equipment operation amount，operation time，number of operators and renovation time of primary equipment outage，alternate outage of relay protection and non-outage are compared and analyzed.In the final，a non-outage scheme is developed and widely applied.

non-outage；DC power；renovation

TM732

B

1007-1881（2015）12-0031-03

2015-04-23

仇群輝（1977），男，高級工程師，本科，從事繼電保護管理工作。