一起典型直流电源隐患分析及解决方案

苗俊杰

一起典型直流电源隐患分析及解决方案

苗俊杰

苗俊杰 赵俊蕾

河北省电力公司

直流电源对变电站安全运行起着越来越重要的作用，它不仅为控制及信号、保护及自动装置、智能辅助系统设备及事故照明等提供可靠的直流电源，还为操作提供可靠的操作电源。直流系统运行可靠与否，是变电设备安全运行的可靠保证。本文主要针对在220kV变电基建工程验收中发现的一起因直流分电屏电源接取方式不合理，将造成在某一控制、保护电源由一路直流电源切换至另一路直流电源时，产生该保护及控制回路短时失去直流电源的安全隐患进行分析，并提出解决方案。

2014年6月份，国网河北公司在进行220kV中钢输变电工程初检验收过程中发现该站一体化电源有3面直流分屏上的保护及控制回路双电源切换装置由于存在切换闭锁（双电源切换开关为位置转换开关），将会产生在分电屏上的负荷电源在两路直流电源间切换过程中出现控制及保护短时失去直流电源的安全隐患。针对此问题，我公司运检部门立即与设计及设备厂商进行沟通，答复采用双投开关设计思路如下。

1.分电屏布置在GIS室，每段直流进线如果采用不带互锁的两个隔离开关，容易出现误操作，将一段母线上的两个开关同时长时间合上。此时会引起直流电源的两组蓄电池池长时间并列运行，这样对蓄电池的损害会非常大（严重时会烧毁蓄电池，已有变电站发生此事故，后进行设计改进为双投开关），双投开关不会出现这种情况。厂家设计理念满足变电站运行要求。

2.直流分电柜根据运行经验一般接的都是一般性负荷，允许出现短时的断电，且闪断时间很短。

综上所述，直流分电屏双投开关满足现场实际运行要求。

根据该站直流分电屏双电源切换互锁问题，针对设计及厂商给出的答复，我公司查阅了有关规程及反措要求，逐条进行分析如下。

1.根据国家电网公司十八项电网重大反事故措施5.1.2.6条款的要求：“两组蓄电池组的直流系统，应满足在运行中二段母线切换时不中断供电的要求，切换过程中允许两组蓄电池短时并列运行，禁止在两系统都存在接地故障情况下进行切换”。我公司中钢站两套直流充电机在设计上具备以上要求，不会出现两组蓄电池长时间并列运行问题。

2.220kV直流分电屏和110kV直流分电屏上从二段母线接取的直流电源是通过切换把手在两段母线之间进行切换，切换期间会造成分电屏短时停电。由于我公司中钢站直流分电屏所带直流负荷均为控制及保护负荷，并非一般性负荷（负荷见下图），在系统事故情况下失去直流电源将造成保护拒动、误动，引起事故扩大，甚至造成系统解列。

3.我公司生产部门作为设备运行管理单位，在设备运行中已明确直流分电屏双电源切换要求，并列入现场运行规程。其次，通过加强直流电源切换过程的操作监护、复查制度及日常巡视检查制度，通过管理手段完全可以避免两路直流电源同时长时间合闸问题。

隐患整改

根据河北省电力公司运检部《关于开展变电站直流系统专项隐患排查行动的通知》及《国家电网公司十八项电网重大反事故措施》5.1.2.6款之规定，结合现场实际，我公司要求该项目设计单位出具设计变更，将该站2面220kV直流分电屏、1面110kV直流分电屏来自两段直流母线的保护及控制直流电源控制切换把手（共6个）更换为直流空开形式（共12个）。该站直流电源供货厂家要按照设计变更要求进行现场勘查、购置合格的直流断路器12只，并限期完成直流分电屏切换把手更换为直流断路器改造工作。更换后的直流空开与上一级直流电源空开要满足级差配置要求，防止因电源空开级差配置不满足要求造成保护误动或拒动。

效果分析

以220kV直流分电屏Ⅰ上的直流负荷“220kV保护电源Ⅰ”由“I电源切至Ⅱ电源”工作为例。

改造前切换顺序

将220kV直流分电屏Ⅰ上的“220kV保护电源Ⅰ”双投电源开关由“Ⅰ电源”切至“断开”位置。

将220kV直流分电屏Ⅰ上的“220kV保护电源Ⅰ”双投电源开关由“断开”切至“Ⅱ电源”位置。

改造后切换顺序

1.合上220kV直流分电屏Ⅰ上的“220kV保护电源Ⅰ”的“Ⅱ电源”开关。

2.拉开220kV直流分电屏Ⅰ上的“220kV保护电源Ⅰ”的“Ⅰ电源”开关。

改造前后效果对比

改造前，由于切换开关为互投闭锁开关，切换过程中当开关切至中间位置时将造成原在一段母线所带的“220kV保护电源Ⅰ”直流负荷短时失电，可能造成保护误动、拒动，甚至造成事故扩大。

改造后，由于在合上备用直流电源后才断开运行电源，避免了保护及自动装置短时失去电源，有效保证了保护装置直流电源的可靠供电。

下一步措施

改造后的直流电源控制回路存在某路保护及控制电源在双电源间切换过程中短时并列的情况，根据反措要求这是允许的，但为了避免由于人员操作失误，忘记断开待切换支路电源，引起直流回路长期并列问题，需要采取以下措施。

设备运行管理单位明确直流分电屏双电源切换要求，并列入现场运行规程。

加强直流电源切换过程的操作监护、复查制度，用管理手段避免两路直流电源同时长时间合闸问题。

直流生产厂家需要进一步完善直流分电屏双电源切换装置功能，如在回路中增加延时断开功能，在备用电源空开合入后，延时断开工作电源空开电源回路等措施，用技术手段解决因两路电源同时长时间合闸造成对蓄电池的伤害问题。

10.3969/j.issn.1001-8972.2015.01.067