110KV变电所直流电源系统的安全改进

周思炳

摘要：110KV变电所直流电源主要用于110KV、35KV及6KV设备的保护装置与操作控制用电，一旦直流电源失电，电气设备的保护器停止工作，供电系统保护监控功能瘫痪，故障时保护跳闸指令得不到执行，电气故障不能及时切除，因此造成故障范围扩大，影响设备与人身安全。针对110KV变电所设备保护与操作电源比较集中、多种设备的保护与操作电源由同一电源供电的状况，为避免一台设备出现故障引起其直流电源短路跳电后，其他设备会因此失去直流電源而在出现故障时不能及跳电而造成越级跳电扩大事故的发生，需要将不同类设备、不同用途的直流电源进行彻底分开，实现直流独立控制，保证了设备出现故障后能及时可靠被切除而不影响整个供电系统的安全运行，从而大大提高供电系统的安全可靠性。

关键词：直流系统;工作电源;操作电源;独立控制

1、引言

110KV变电所为全矿供电系统的心脏、供电电源的源头，所内110KV、35KV、6KV设备采用集控室集中监控，全部采用数字式保护与监控装置;所内集控室内安装了三台主变保护柜、一台线路测控柜与一台分段测控柜，主变保护柜主要用于主变保护与监控、故障时断开主变高低压侧开关及正常的主变远方操作。集控室内安装一套直流电源屏，专门为110KV、35KV及6KV设备提供保护装置工作与操作控制用电。因110KV变电所保护与操作电源比较集中、多种设备的保护与操作电源由同一电源供电，一旦其中一台设备出现故障引起其直流电源短路跳电后，同一直流电源供电的其他设备将因此失去直流电源，若此时再次出现故障，将因故障线路不能及时切除造成越级跳电使事故扩大，同时延迟断电会大大损伤供电设备本身，因此直流电源的安全可靠直接影响到所内供电设备的安全运行，影响全矿井的安全。本文结合110KV变电所直流系统存在的安全隐患，进行针对性的安全改进。

2.改进前110KV变电所直流电源系统状况

2.1 6KV设备直流系统：6KV室设备分三段运行，每一段设备东、西两侧安装。6KV室开关设备直流电源来自柜顶小母线，东侧6KVⅠ、Ⅱ、Ⅲ段开关柜柜顶小母线并联运行，共分两路，一路为控母（KM）、一路为合母（HM），每一路小母线两端各有一路直流电源来自集控室直流电源屏，一路运行、一路备用;北侧6KVⅠ、Ⅱ、Ⅲ段开关柜柜顶小母线也并联运行，共分两路，一路为控母（KM）、一路为合母（HM），每一路小母线两端各有一路直流电源来自集控室直流电源屏，一路运行、一路备用。其中控母（KM）主要为保护器工作与开关操作电源，合母（HM）为开关电机储能电源，但6KVⅠ、Ⅱ、Ⅲ段进线开关柜操作电源分别来自1#、2#、3#主变保护屏、储能电源仍来自6KV柜顶合母（HM）。

2.2 35KV室直流系统：35KV室9台开关柜分两段运行，Ⅰ、Ⅱ段柜顶小母线有两路且并联运行，一路为控母（KM）、一路为合母（HM），每一路小母线两端各有一路直流电源来自集控室直流电源屏，一路运行、一路备用;其中控母（KM）主要为保护器工作与开关操作电源，合母（HM）为开关电机储能电源，但35KVⅠ、Ⅱ段进线开关柜操作电源分别来自1#、3#主变保护屏、储能电源仍来自35KV柜顶合母（HM）。

2.3集控室主变保护屏直流系统：

（1）集控室3台主变保护屏柜顶小母线并联运行，小母线分两路，一路为三台主变保护器工作电源，一路三台主变高中低三侧开关操作电源，每一路小母线两端各有一路直流电源来自集控室直流电源屏，一路运行、一路备用。

（2）集控室3台测控柜顶小母线并联运行，小母线分两路，一路为三台测控柜装置工作电源与故障录波装置工作电源，一路为进线887、888及810开关操作电源，每一路小母线两端各有一路直流电源来自集控室直流电源屏，一路运行、一路备用。

3、改造前110KV变电所直流电源系统存在的安全隐患

从直流系统改造前状况可知，110KV变电所保护与操作电源比较集中、多种设备的保护与操作电源由同一电源供电，如6KVⅠ、Ⅱ、Ⅲ段开关共用一路直流电源，其中Ⅰ段（或Ⅱ、Ⅲ段）因故障导致直流电源跳电后，其他两段开关将同时失去电源，若再有开关故障发生，将不能及时进行断电保护。

如三台主变保护屏内电源也非常不合理，因为三台主变的保护装置工作电源由同一电源开关供电、三台主变的高中低压侧开关的保护跳闸与操作电源也为同一直流电源开关供电，若6KV侧出现故障导致电源开关断电时，三台主变的保护跳闸与操作电源全部失去，一旦主变某一侧出现故障，主变的各侧开关都不会跳闸，故障严重时直接导致110KV变电所总进线跳电，造成全矿井停电。

因此，直流电源系统的安全可靠直接影响到所内供电设备的安全运行，影响全矿井的安全，其安全合理性是供电系统安全运行的基本保证。

4、直流电源系统改进方案

要解决直流系统存在的安全隐患，避免单台设备故障时对其他设备的影响，彻底减小单台设备的事故影响范围，必须在保证直流电源系统自身安全的基础上，进行科学合理的安全改进。改进方案如下：

4.1 6KV室直流系统改进：新安装一台直流电源屏于6KV室，专供6KV室设备。6KVⅠ、Ⅱ、Ⅲ段间直流系统分开，每段的东、西两侧再次分开，每侧双回路供电，一路运行、一路备用。

4.1.1 6KVⅠ段直流系统改造：

（1）KM电源：直流屏供4路电源到6KVⅠ段柜顶小母线，东侧两路、西侧两路直流，东、西两侧KM电源独立。

（2）HM电源：直流屏供2路电源到6KVⅠ段，东侧一路、西侧一路直流，6KVⅠ段东、西两侧HM小母线并列运行。

4.1.2 6KVⅡ段直流系统改造：

（1）KM电源：直流屏供4路电源到6KVⅡ段柜顶小母线，东侧两路、西侧两路直流，东、西两侧KM电源独立。

（2）HM电源：直流屏供2路电源到6KVⅡ段，东侧一路、西侧一路直流，6KVⅡ段东、西两侧HM小母线并列运行。

4.1.3 6KVⅢ段直流系统改造：

（1）KM电源：直流屏供4路电源到6KVⅢ段柜顶小母线，东侧两路、西侧两路直流，东、西两侧KM电源独立。

（2）HM电源：直流屏供2路电源到6KVⅢ段，东侧一路、西侧一路直流，6KVⅢ段东、西两侧HM小母线并列运行。

4.2 35KV室直流系统改进：35KV室Ⅰ、Ⅱ段柜顶小母线有两路且并联运行，一路为控母（KM）、一路为合母（HM）。

（1）KM电源：直流屏供2路电源到35KVⅠ、Ⅱ段柜顶小母线，两路直流电源一路运行、另一路备用。

（2）HM电源：直流屏供2路电源到35KVⅠ、Ⅱ段柜顶小母线，两路直流电源一路运行、另一路备用。

4.3集控室主变保护屏与测控屏直流系统：

4.3.1 主变保护屏直流系统改进：

（1）柜顶有两组小母线，其中一组小母线并联运行有两路直流电源，用于三台主变保护屏保护装置的工作电源;另一组小母线并联运行由一路直流电源供电，用于三台主变保护屏开关操作备用电源。

（2）直流屏再供6路电源到主变保护屏，一路电源用于三台主变110KV侧开关操作电源、一路电源用于两台主变35KV侧开关操作电源、一路电源用于三台主变6KV侧开关操作电源，另三路将单独用于1#、2#、3#主变开关量电源。

（3）集控室3台测控柜柜顶有两组小母线，其中一组小母线并联运行，有两路直流电源供电，用于三台测控柜的装置工作电源，另一组小母线并联运行，由一路直流电源供电，用于三台测控柜操作用的备用电源，再供四路直流电源到线路测控柜分别作为887、888开关操作电源与开关量电源，供兩路电源到分段测控柜作为810开关操作电源与开关量电源。

5.结束语

按照上述方案改进后，110KV变电所直流电源系统独立性较强，安全系数增大，将单台设备故障对整个系统的影响降到了最低，如三台主变跳闸电源的相互独立，使供电系统因跳闸电源失电而发生的越级跳电现象被彻底解决，真正地杜绝了二级负荷造成矿井大面积停电安全隐患，保证了矿井供电系统的安全稳定运行。