对110kV变电站直流系统改造方案的探讨

胡伟伟

DOI：10.16661/j.cnki.1672-3791.2017.30.056

摘 要：直流系统为变电站内的设备提供直流电源，对变电站稳定运行具有重要作用。当运行年限较长的变电站的直流系统容量无法满足日益增长的新增设备需求时，就需要对变电站直流系统进行升级改造。本文结合实际工作经验，阐述了将直流负荷在新旧直流系统中倒换，可以实现不停电直流系统更换的改造方案。重点介绍了不停电直流改造的具体思路和步骤，并举实例进行说明。

关键词：直流系统 并列 馈线支路 倒换 不停电

中图分类号：TM64 文献标识码：A 文章编号：1672-3791（2017）10（c）-0056-02

对于一些运行年限较长的110kV变电站，其直流系统已经老化严重，充电机发生故障频率较高，另外通过蓄电池充放电试验也会发现蓄电池的放电容量已经过低。再加上直流系统的馈线空开数量有限，已经用完，无法接入新的馈线回路，对于变电站扩建或增加新设备的要求无法进行满足。为了保证直流系统能够为变电站各个设备提供可靠稳定的直流电源，维护变电站直流用电设备正常运行，则需要对该站进行直流系统改造工程。

1 直流系统改造方案

对110kV变电站的直流系统进行改造的主要内容是，将原来的直流馈线屏拆除，在主控室备用位置上重新扩建新的直流馈线屏，并将所有的直流馈线输出从旧的直流馈线屏转出，由新的直流馈线屏进行供电。改造主要包括以下几个方面：第一，新直流馈线屏对馈线支路空开进行了扩容，为未来变电站的扩建以及设备的增加提供充足的直流馈线回路。第二，一些老变电站的原直流馈线支路采用屏顶直流小母线供电方式，各个屏柜的直流供电是从屏顶直流母线并接引入，一旦某一条直流馈线出现了故障，则会对其他直流馈线回路的正常运行造成影响。在直流系统的改造方案中，按照《广东电网公司变电站直流电源技术规范》，为了提高直流系统的供电可靠性，直流系统的供电方式需改造成各个保护装置均由直流馈线支路直接进行供电的辐射式供电方式，每个间隔的控制电源、装置电源和信号电源均具有符合规范的独立性。第三，原直流系统采用12V/个的蓄电池，改造后将蓄电池的规格更换为2V/个的阀控式密封铅酸蓄电池，使得蓄电池组的性能更加稳定。第四，新的直流直流系统配置在线监测系统，实时监测直流母线电压，所有单个蓄电池的电压、温度、直流母线对地绝缘以及各个直流馈线支路对地绝缘等数据。

在进行直流系统改造的过程中，若使得保护装置电源、控制电源和信号电源等失电，则失去直流电源的电力设备会处于没有继电保护的状态，按照《广东电网有限责任公司调度规程》，一次设备不得在相应继电保护装置推出的情况下运行，一旦一次设备发生故障而由于直流系统的问题开关拒动，则会引起越级跳闸，扩大事故停电范围。然而对于整个变电站的直流系统改造，不可能使得整个变电站的所有设备停运。因此，为了确保供电可靠性及变电站的正常运行，在对110kV变电站进行直流系统改造的过程中，各个直流负荷不能失去直流电源。可见，变电站直流系统改造的一个重要保障是直流负荷在新旧直流系统中顺利倒换，实现不停电直流系统更换。

2 不停电直流系统更换的改造方案

2.1 新直流系统介绍

对于110kV变电站，新直流系统多采用直流系统方案。正常情况下高频开关模块从两路交流电源中选取其中一路作为交流电源输入，经过整流后为直流母线提供稳定的直流，并同时为蓄电池组进行充电。若这一路交流电源失电，则由交流配电单元切换到另一路备用交流电源，继续为直流系统进行供电。若发生电源故障，两路交流电源均失电，则由蓄电池组为全站的保护设备、自动装置、开关操作电源等提供直流电源。

2.2 直流系统不停电改造思路

对于屏柜备用位置充足的变电站，新的直流馈线屏安装在备用位置上，而旧的直流馈线屏可以保留，则可以将旧的直流系统作为直流系统改造过程中的临时直流电源。当新直流系统安装调试完毕后，使用新、旧直流系统短时并列的方式，各个屏柜依次逐条接入新的直流馈线支路，然后再拆除旧的直流馈线支路，实现各个直流负荷不停电倒换。

使用旧的直流系统作为直流系统改造过程中的临时直流电源，一方面直流电源供电可靠性可以得到保障；另一方面也不需要另外增加一套临时电源，降低了直流系统改造的工作量，提高了改造工作的安全性。值得注意的一点是，对于新投运的蓄电池组，其电压和容量需要在充电完成后才能满足运行需求，其作用是作为备用电源，为了确保老、旧直流系统在并列过程中的安全和稳定，两套直流系统在并列过程中，采取高频电源开关模块整流后的直流电源进行并列。

2.3 改造实例

本文提出的直流系统不停电改造的方案是，逐条将各新、旧直流电源回路先并列，然后拆除旧的直流电源，实现各个直流支路负荷依次在新、旧直流系统之间不停电倒换，最终将所有直流馈线由新的直流系统供电。具体步骤以倒换某保护屏直流电源为例。

第一步，当新直流馈线屏安装完成后，接入交流电源，经整流模块后输出稳定的直流电源。

第二步，从新直流馈线屏敷设一根电缆到保护屏。在新直流馈线屏侧按照设计选取对应的馈线支路，将该馈线支路的空气开关断开，在新直流馈线屏后该馈线支路对应的端子排上接入电缆。

第三步，电缆的另一端引入保护屏，若保护屏端子排上正负直流电源有短接片，则将新直流电源的电缆接入多余的端子位置。即将新直流电源的KM+电缆接入1D2，新直流电源的KM-電缆接入1D11。若保护屏端子排直流电源上没有短接片，则可以在相邻位置增加端子，并加上短接片后，再接入新的直流电源电缆。在接入过程中，需保障电源的正负极正确。在检查后确认接线正确并可靠后，确认新旧直流系统电压等级一致，并且满足并列条件后，将新直流馈线屏上对应的直流空气开关合上，新的直流电源就和旧的直流电源并列了。

第四步，将旧直流馈线屏对应的空气开关断开，拆除旧直流馈线屏后端子排上对应的电缆以及保护屏端子排1D1、1D10处的电缆。此时就完成了该直流负荷在新、旧直流系统之间的倒换，该负荷转为由新直流系统供电。

3 结语

在直流系统改造过程中，新旧直流电源并列是最重要又薄弱的环节。一旦在并列过程中电压不稳定或失电，都可能导致保护装置异常，严重时可能导致事故。为了避免此类问题，在不停电倒负荷的过程中，一定要做好相应的安全措施。如拆接电缆前应先做好核对工作，逐条检查。电缆接入前要用万用表良好电源的正负电，防止发生错接导致短路。新直流系统在并入旧直流系统前，应调整好电压，使两套直流系统的电压尽量接近，避免出现压差和环流。在直流系统改造完成后，需检查直流母线的电压以及在线监测系统是否存在异常。实践证明，采用不停电的方式进行直流系统改造，在控制好风险的前提下，能够满足变电站各个直流负荷对直流电源的需求。

参考文献

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