變電站直流系統(tǒng)改造與分析

聶胤 曹蓓

摘要：可靠的直流系統(tǒng)是保證變電站安全運(yùn)行的決定性條件之一。本文重點(diǎn)闡述了老舊變電站直流系統(tǒng)的改造流程及注意事項(xiàng)，從而進(jìn)一步規(guī)范作業(yè)行為，確保施工安全，降低人身、電網(wǎng)和施工風(fēng)險(xiǎn)，為今后的直流系統(tǒng)改造提供參考。

關(guān)鍵詞：變電站;直流系統(tǒng);改造流程

0 引言

變電站直流系統(tǒng)是變電站至關(guān)重要的組成部分，其可靠性直接影響到電力系統(tǒng)安全運(yùn)行[1]。對(duì)運(yùn)行10年及以上的變電站，其直流系統(tǒng)已嚴(yán)重老化、維護(hù)困難，存在安全隱患。為保證直流系統(tǒng)能可靠不間斷的為變電站提供直流電源，維持站內(nèi)直流用電設(shè)備的正常穩(wěn)定運(yùn)行，需及時(shí)對(duì)老舊直流系統(tǒng)進(jìn)行改造。

王英東等[2]針對(duì)尼爾基發(fā)電廠廠用220V直流系統(tǒng)設(shè)備老化、部件停產(chǎn)等問題提出了優(yōu)化改造方案;吳彥利等[3]對(duì)寧夏候橋330kV變電站直流系統(tǒng)進(jìn)行了改造，在保障設(shè)備安全穩(wěn)定運(yùn)行、不失電的前提下將不合規(guī)范的直流小母線、兩點(diǎn)兩充的五面屏等退運(yùn)拆除，并接入了七面兩電三充屏，鋪設(shè)相關(guān)電纜;王夢(mèng)浩等[4]為解決天生橋一級(jí)水電站機(jī)組220V直流系統(tǒng)設(shè)計(jì)不完善、接線方式不滿足南方電網(wǎng)要求的問題，對(duì)其進(jìn)行整體改造、優(yōu)化接線方式，可靠性大大提高。本文基于110kV變電站的特點(diǎn)及存在問題，闡述老舊變電站直流系統(tǒng)的改造流程及注意事項(xiàng)。

1 直流系統(tǒng)作用

直流系統(tǒng)是給遠(yuǎn)動(dòng)設(shè)備、保護(hù)及自動(dòng)化裝置、事故照明、斷路器、隔離開關(guān)操作等提供直流電源的獨(dú)立電源設(shè)備，當(dāng)外部交流電失電的情況下，由蓄電池接替提供直流電源，保障變電站保護(hù)、測(cè)控等裝置的正常運(yùn)行[5]。

2 直流系統(tǒng)組成結(jié)構(gòu)

如圖1所示，直流系統(tǒng)主要由充電屏、饋線屏、蓄電池屏三大部分組成。充電屏包含交流配電、防雷裝置、微機(jī)監(jiān)控裝置;蓄電池屏包含蓄電池組、電池巡檢裝置;饋線屏包含母線調(diào)壓裝置、合閘回路和控制回路等。

直流系統(tǒng)由兩路交流電源輸入，經(jīng)過交流自動(dòng)切換裝置選擇一路輸入，并通過交流配電單元給各個(gè)充電模塊供電。充電模塊將三相交流電轉(zhuǎn)換為220V/48V直流，經(jīng)隔離二極管輸出，供電池充電和直流負(fù)載使用。微機(jī)監(jiān)控單元對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行管理和控制，主要作用是采集信號(hào)、處理、統(tǒng)一管理，在液晶面板上提供人機(jī)操作界面，并可遠(yuǎn)程通信。絕緣檢測(cè)單元用來檢測(cè)母線絕緣情況，當(dāng)發(fā)生饋線接地或絕緣不良時(shí)能及時(shí)發(fā)信、報(bào)警。

3 直流系統(tǒng)改造原因

針對(duì)運(yùn)行10年及以上、運(yùn)行狀況不良、功能不全、配件維護(hù)困難的變電站進(jìn)行改造，比如絕緣檢測(cè)裝置老化，不能準(zhǔn)確判斷支路接地、絕緣不良的情況;不具備交流竄直流的檢測(cè)功能;不具備ATS自動(dòng)切換功能;直流系統(tǒng)信號(hào)缺失、配件停產(chǎn)、直流系統(tǒng)誤發(fā)信號(hào)等等，依據(jù)國網(wǎng)十八項(xiàng)反措[6]應(yīng)進(jìn)行改造。

4 直流系統(tǒng)改造內(nèi)容

針對(duì)110kV變電站的老舊直流系統(tǒng)改造，在不停電的情況下更換直流饋線屏、充電屏和蓄電池，并從改造過程中提取經(jīng)驗(yàn)，形成典型的施工流程和注意事項(xiàng)，從而進(jìn)一步規(guī)范作業(yè)行為，確保施工安全，降低人身、電網(wǎng)和施工風(fēng)險(xiǎn)。

表1給出了具體施工流程和注意事項(xiàng)，具體分為8個(gè)步驟。

第1步：現(xiàn)場(chǎng)查勘和施工方案編制。該部分工作需提前一個(gè)月完成，仔細(xì)核對(duì)上下級(jí)的空開容量大小;仔細(xì)核對(duì)保護(hù)、測(cè)控裝置，監(jiān)控后臺(tái)、調(diào)度數(shù)據(jù)網(wǎng)臨時(shí)電源并接點(diǎn)，確保后期施工過程中保護(hù)、測(cè)控等裝置不失電，調(diào)度數(shù)據(jù)網(wǎng)無法實(shí)現(xiàn)不停電的需提前向值班調(diào)度員匯報(bào)。注意：老站直流系統(tǒng)相關(guān)信號(hào)缺失，需結(jié)合改造完善。一般只能硬接點(diǎn)上送，現(xiàn)場(chǎng)查勘時(shí)，需統(tǒng)計(jì)信號(hào)電纜長度、信號(hào)接入點(diǎn)，提前完成電纜標(biāo)示牌和電纜號(hào)頭的制作，縮短現(xiàn)場(chǎng)施工的時(shí)間。

第2步：蓄電池校驗(yàn)。提前一個(gè)月完成蓄電池的核容檢查，不合格的應(yīng)及時(shí)更換，確保蓄電池功能正常。

第3步：點(diǎn)表制作。提前一個(gè)星期完善點(diǎn)表，需上送的信號(hào)（硬接點(diǎn)）見施工圖紙。仔細(xì)核對(duì)施工圖紙，做好施工前的準(zhǔn)備工作。

第4步：轉(zhuǎn)移負(fù)荷至臨時(shí)電源。現(xiàn)場(chǎng)許可工作后，開始轉(zhuǎn)移負(fù)荷，轉(zhuǎn)移負(fù)荷時(shí)，需直流班和保護(hù)班人員同時(shí)在場(chǎng)，待所有負(fù)荷全部轉(zhuǎn)移后，經(jīng)保護(hù)班人員核對(duì)無誤，方可斷開直流饋線屏內(nèi)的所有空開，移除舊的直流充電屏和饋線屏。

第5步：ATS自動(dòng)切換功能校驗(yàn)。新直流充電屏就位后，接入ATS的兩路交流，切記在不帶負(fù)載的情況下驗(yàn)證ATS自動(dòng)切換功能是否滿足要求。

第6步：拆除臨時(shí)電源。待負(fù)荷全部轉(zhuǎn)移回新直流饋線屏后，原蓄電池回路接入新直流充電屏后，方可拆除臨時(shí)電源并接線。注意每一路饋線負(fù)荷需與空開一一對(duì)應(yīng)。

第7步：信號(hào)接入與核對(duì)。按精益化的要求做好電纜牌標(biāo)簽標(biāo)識(shí)、電纜號(hào)頭。信號(hào)接入后，先與當(dāng)?shù)睾笈_(tái)核對(duì)信號(hào)無誤，方可向調(diào)度申請(qǐng)重啟遠(yuǎn)動(dòng)，進(jìn)而與主站值班調(diào)度人員核對(duì)信號(hào)，確認(rèn)所有信號(hào)無誤后，方可消票結(jié)束工作。注意：220kV變電站需至少提前兩個(gè)工作日走檢修票，110kV變電站提前一天或當(dāng)天走檢修票。為保證現(xiàn)場(chǎng)信號(hào)核對(duì)的順利性，需提前一天與主站自動(dòng)化人員聯(lián)系，確認(rèn)主站端信號(hào)已完成修改。

第8步：清理現(xiàn)場(chǎng)。所有工作完畢后，要清理現(xiàn)場(chǎng)并將退役下來的屏柜和其它設(shè)備移入倉庫，完成報(bào)廢流程。

5 直流系統(tǒng)改造后的效果

通過改造后，新的直流系統(tǒng)不再誤發(fā)信號(hào)，按照典型點(diǎn)表的要求完善了各類信號(hào)上送，ATS具備自動(dòng)切換功能且現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)正確，絕緣檢測(cè)裝置具備交竄直檢測(cè)功能且現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)正確，空開極差配置合理且試驗(yàn)合格，有力地維護(hù)了直流系統(tǒng)穩(wěn)定運(yùn)行的可靠性和安全性，進(jìn)一步保障了變電站的安全穩(wěn)定供電。

6 結(jié)論

本文針對(duì)老舊變電站直流系統(tǒng)存在的安全隱患，結(jié)合實(shí)際情況提出具體的改造方案。直流系統(tǒng)改造采用不停電方式進(jìn)行，改造過程中不得導(dǎo)致保護(hù)、測(cè)控等裝置失電或者控制回路斷線，否則會(huì)導(dǎo)致嚴(yán)重后果。因此現(xiàn)場(chǎng)查勘一定要仔細(xì)，不可遺漏饋線間隔;施工方案編寫時(shí)要從實(shí)際出發(fā)，需具備現(xiàn)場(chǎng)指導(dǎo)意義;轉(zhuǎn)移負(fù)荷是重中之重，應(yīng)采用輻射供電方式轉(zhuǎn)接，不得串接，臨時(shí)電源并接線必須緊固、接觸良好;直流系統(tǒng)信號(hào)要盡量完善，方便后期的運(yùn)行維護(hù)。實(shí)踐證明，改造后系統(tǒng)可靠性得到大幅提升，改造經(jīng)驗(yàn)可進(jìn)一步規(guī)范作業(yè)行為，對(duì)今后的直流系統(tǒng)改造工程具有參考意義。

參考文獻(xiàn)

[1]杜時(shí)光， 王長春. 220kV洼里變電站直流系統(tǒng)的不停電改造[J].通信電源技術(shù). 2019， 36（01）： 75-76.

[2]王英東.尼爾基發(fā)電廠廠用220V直流系統(tǒng)改造[J]. 水電站機(jī)電技術(shù). 2015， 38（09）： 63-64.

[3]吳彥利， 李樂. 寧夏侯橋330kV變電站直流系統(tǒng)改造方案[J].光源與照明. 2020（10）： 63-65.

[4]王夢(mèng)浩. 天生橋一級(jí)水電站機(jī)組220V直流系統(tǒng)改造[J]. 廣西水利水電. 2020（05）： 78-80.

[5]陳遠(yuǎn)軍，周哲 ，趙浩標(biāo).電力變電站直流系統(tǒng)運(yùn)行維護(hù)研究[J].電子設(shè)計(jì)工程. 2019， 27（20）： 101-105.

[6]國家電網(wǎng)公司.十八項(xiàng)電網(wǎng)重大反事故措施（修訂版）[M]. 北京：中國電力， 2018.