一种变电站直流系统使用的模块化分电屏

迟旭东　陈学海　辛向君（国网烟台供电公司，山东　　烟台　264000）

一种变电站直流系统使用的模块化分电屏

迟旭东陈学海辛向君
（国网烟台供电公司，山东烟台264000）

摘要：直流分电屏是变电站直流电源系统的重要组成部分，屏内安装直流输出开关、微机型绝缘监察装置及其互感器；直流电源经分电屏分别向继电保护、远动装置、自动装置及断路器操作提供电源，因此运行后几乎没有停电的机会。目前在运的分电屏由于固有结构的问题要更换屏内元件十分困难，且危险很大。通过努力我们开发了一种模块化的产品，克服了现有设备的不足，满足安全运行的要求。

关键词：直流系统；分电屏；模块化

目前变电站直流系统的分电屏均采用以下结构（如图1所示、如图2所示）。

屏内布局紧凑，元件摆放紧密，间隙很小，空间狭窄，回路很多（最多可有60条馈出回路）。其接线方式是每路馈线由母线经微型直流断路器，穿过直流绝缘监察装置互感器到端子排，然后经电缆输出。但在现场实际应用中存在较多问题，如当有直流断路器或直流绝缘监察装置互感器损坏需要更换时，就面临很大的困难，主要原因是：（1）带电作业：直流电源主要为变电站的继电保护、自动化装置供电，任何时候不能中断供电，更换时势必要求带电作业，严重威胁工作人员人身安全；（2）环境狭窄：屏内空间小，易误碰相邻的运行断路器，影响安全供电；断路器的辅助接点小，接线多，易造成短路。（3）耗时长：笔者统计了本单位自2010年以来更换断路器共有3次，平均耗时2小时以上，其中一次误碰了相邻的运行断路器，造成一条110kV线路保护装置失去工作电源，幸好及时恢复未造成大碍；更换绝缘监察装置互感器8次，平均耗时4小时以上。我公司在运部分变电站微机型绝缘监察装置的互感器质量差，经常误发接地信号，而其中一些互感器因输出回路不能停电无法更换，这样就导致直流系统发生接地无法准确定位，给接地消缺工作造成很大的困难。

以上问题根本原因是由于直流分电屏的固有结构造成的，不能满足变电站直流系统检修和安全运行的需要。笔者一直想对直流分电屏进行改造，以满足安全运行和方便检修的需要。后来从高频直流电源热插拔充电模块中获得启发，对目前分电屏的结构进行了改进，研制出一种带检修旁路且将馈出回路模块化的直流系统分电屏，达到不中断供电，安全、快速更换有故障的断路器或微机绝缘监察装置互感器的目的。

图1　直流分电屏前视图

图2　直流分电屏后视图

图3　馈出模块单元照片（前）

图4　馈出模块单元照片（后）

图5　热插拔连接器（后）

我们在保持原屏体框架结构、强度和防护等级及安全可靠运行的情况下，经过大量的实践调查、论证，我们提出分电屏的改进方案。改进后模块化分电屏主要有三大单元：（1）馈出模块单元；（2）检修旁路单元；（3）馈出端子单元。下面进行详细介绍。

一、馈出模块单元

目前分电屏使用的微型直流断路器和绝缘监察装置互感器以分散方式安装在屏内框架上，我们改为将二者封装到一个模块里（图3、图4）。模块采用与分电屏相同的钢板，外表喷塑，重量7kg，有两只把手，一个人可以搬运和安装。每个模块可安装8个馈出回路（即有8个直流断路器和8个传感器），每面屏可安装6-7个模块，完全满足要求。模块前板上的电压表监测模块输入电源。

模块的输入和输出元件，我们选用了目前直流系统广泛采用的、充电模块电源接口专用连接器（图5），可带电插拔。该系列产品采用了技术先进的冠簧（Crown）插孔接触件，因而使产品具有高动态接触可靠性。一个连接器提供5对输入（出）插孔和7个信号插孔，每对输（入）出插孔可通过最大电流为20A，而目前变电站直流每条馈出回路电流都小于1A，完全满足要求。每个馈出模块需要一路输入、8路输出和6个信号插孔，因此一个馈出模块安装2个连接器即可。

图6　phoenix可连试验端子

图7　检修旁路单元

图8　phoenix双层端子及接线图

图9

二、检修旁路单元

变电站直流电源所带负载多为继电保护、安全自动装置等，一路馈出有时带几个甚至十几个负载，所以直流电源送电后几乎没有停电的机会。为此，独创了检修旁路单元设计，当馈出模块单元内的直流断路器或绝缘监察装置互感器故障需要更换时，由检修旁路为模块内所有的馈出回路供电，每个馈出模块单元设一个检修旁路单元。检修旁路单元由一只直流断路器和16只phoenix可连试验端子，安装在馈出模块单元的后面，一一对应，避免误操作。检修旁路单元的直流断路器选择了额定电流为C25A的，比馈出直流断路器的额定电流大两个级差，保证安全输出。由于每个馈出模块设一个检修旁路，所以馈出模块检修时模块内的8条馈出回路都集中由一个检修旁路直流断路器带路，正常运行时8条馈出回路必须完全断开，之间没有任何连接。我们采用在继电保护回路中看到phoenix可连试验端子，其可打开和闭合的特点正好满足要求（如图6所示）。

图7是检修旁路的实物照片，每个旁路断路器两侧各8只phoenix可连试验端子（现连片为打开状态），分别接正电源和负电源。

三、馈出端子单元

由于模块化分电屏的馈出端子既要与馈出模块单元连接，又要与检修旁路单元连接，所以选择了phoenix双层端子（如图8所示），输入1、2和输出1、2互通，这种端子排接线满足要求。

组装后的模块化分电屏的前、后实物图如图9所示。整体与现在使用的分电屏相差不大，只是在屏后由于增加了检修旁路单元而显得接线多了一些。

使用模块化分电屏整个工作除切换电源外，其余均不带电工作，安全系数大大提高，工作时间较以前缩短4-5倍以上，大大提高了工作效率。

模块化分电屏彻底解决了目前更换直流分电屏内的直流断路器或绝缘监察装置互感器需要带电作业甚至无法更换的难题，且工作效率大大提高，从而保证了直流系统供电的可靠性，保证了变电站的安全运行，我们对直流系统分电屏的模块化改造获得极大的成功，该项目获得了国家发明专利专利（ZL201110413083.3）。

参考文献

[1]林冠新．变电站直流系统设计运行维护分析与改进[D]．华南理工大学，2007．

中图分类号：TM63

文献标识码：A