特高壓換流站直流電源系統(tǒng)方案設(shè)計(jì)

1、特高壓換流站直流電源系統(tǒng)方案設(shè)計(jì)摘要：電源的安全直接關(guān)系到變電站甚至電網(wǎng)的正常運(yùn)行。本文首先分析了變 電站、發(fā)電廠直流電源系統(tǒng)，原架構(gòu)模式簡(jiǎn)介，最后分析了 五充三電三母線直 流電源系統(tǒng)。關(guān)鍵詞：特高壓；換流站；電源系統(tǒng)一、變電站、發(fā)電廠直流電源系統(tǒng)電源好比變電站的心臟”，對(duì)變電站的安全可靠運(yùn)行至關(guān)重要。電源的可靠穩(wěn)定是保護(hù) 裝置、自動(dòng)化設(shè)備安全穩(wěn)定運(yùn)行的前提。特別是隨著無(wú)人值班變電站、綜合自動(dòng)化變電站的 廣泛采用，程序化變電站、數(shù)字化變電站的推廣應(yīng)用，智能電網(wǎng)、智能變電站的發(fā)展和變電 站自動(dòng)化水平的不斷提高，電源系統(tǒng)的問(wèn)題日漸顯現(xiàn)，重要性越來(lái)越突出。變電站電源系統(tǒng)應(yīng)以其對(duì)整個(gè)變電站甚至電網(wǎng)（系

2、統(tǒng)）的影響來(lái)衡量，應(yīng)按變電站的綜合 要求來(lái)配備，并應(yīng)加強(qiáng)對(duì)其監(jiān)測(cè)以安全、可靠運(yùn)行，減少因變電站電源系統(tǒng)故障擴(kuò)大為事故， 導(dǎo)致大型設(shè)備損壞或引起電網(wǎng)事故的可能性。二、原架構(gòu)模式簡(jiǎn)介直流電源系統(tǒng)的“兩充兩電和“三充兩電”的架構(gòu)模式中，后者在前者的基礎(chǔ)上多配置了 1 套公用充電機(jī)。下面選取“三充兩電的直流電源系統(tǒng)模式進(jìn)行分析說(shuō)明。（一）三充兩電雙母線”直流電源系統(tǒng)“三充兩電雙母線”直流電源系統(tǒng)是電力標(biāo)準(zhǔn)中推薦的系統(tǒng)組合方式，在對(duì)直流電源系統(tǒng) 可靠性要求較高的變電站、發(fā)電廠中較為常見(jiàn)。（二）“三充兩電三母線”直流電源系統(tǒng)“三充兩電三母線直流電源系統(tǒng)是為了適應(yīng)特高壓變電站對(duì)直流電源系統(tǒng)的新需求，在 三充

3、兩電雙母線系統(tǒng)的基礎(chǔ)上衍生出來(lái)的解決方案，C段母線的電源切換裝置分為手動(dòng)和 自動(dòng)2種。手動(dòng)切換可進(jìn)行先合后分操作，C段母線不會(huì)失電。自動(dòng)切換會(huì)導(dǎo)致C段母線短 暫失電，失電時(shí)間由切換元件類(lèi)型決定。（三）三母線系統(tǒng)分析“三充兩電雙母線”直流電源系統(tǒng)是經(jīng)過(guò)時(shí)間和實(shí)踐檢驗(yàn)的成熟直流電源系統(tǒng)方案，不多 做討論。三充兩電三母線直流電源系統(tǒng)是在三電兩充雙母線”直流電源系統(tǒng)的基礎(chǔ)上衍生 出來(lái)的解決方案。兩條獨(dú)立母線A和母線B加上經(jīng)過(guò)雙電源切換產(chǎn)生母線C，形成三充兩電 三母線”直流電源系統(tǒng)。這個(gè)直流電源系統(tǒng)架構(gòu)是存在風(fēng)險(xiǎn)的。1、沒(méi)有接入獨(dú)立的蓄電池它是由A、B段母線切換產(chǎn)生，依賴于母線A、B存在。一旦出現(xiàn)交流失

4、電的情況，C段 母線會(huì)使用A段或者B段的電池進(jìn)行供電。這會(huì)使兩組蓄電池放電速率不一致，在A、B兩 段母線之間產(chǎn)生壓差，導(dǎo)致兩段母線無(wú)法進(jìn)行倒閘操作，C段母線也不能在不停電的情況下 進(jìn)行電源切換。2、故障易擴(kuò)大和傳導(dǎo)正常運(yùn)行時(shí)，C段母線會(huì)投入A、B兩段母線中的1段，一旦相應(yīng)母線段出現(xiàn)故障，必然 會(huì)影響到C段母線的穩(wěn)定運(yùn)行；C段母線一旦出現(xiàn)故障，也必然會(huì)波及A或B母線。C段母 線的電源切換裝置分為手動(dòng)和自動(dòng)2種，下面分類(lèi)舉例說(shuō)明。（1）手動(dòng)切換。當(dāng)C段母線投入A段運(yùn)行時(shí)，一旦A段母線出現(xiàn)失電或者電壓波動(dòng)等狀況， C段母線也會(huì)出現(xiàn)同樣狀況；當(dāng)C段母線出現(xiàn)接地故障、交流竄入等狀況時(shí)，會(huì)影響到A段 母線

5、，情況嚴(yán)重時(shí)會(huì)出現(xiàn)保護(hù)誤動(dòng)等。投入B段時(shí)亦然。（2）自動(dòng)切換。當(dāng)C段母線投入A段運(yùn)行時(shí)，一旦A段母線出現(xiàn)失電的狀況，C段母線就 會(huì)自動(dòng)投入B段母線。而如果A段母線失電是由C段母線導(dǎo)致的，那么就可能會(huì)使B段母線 也失電，導(dǎo)致故障擴(kuò)大化。另外接地故障、交流竄入等狀況也同樣會(huì)在母線之間傳導(dǎo)。三、“五充三電三母線”直流電源系統(tǒng)（一）系統(tǒng)結(jié)構(gòu)在典型的三充兩電雙母線”直流電源系統(tǒng)基礎(chǔ)上，將系統(tǒng)的基本功能模塊拆分、重新組 合，演化形成了 五充三電三母線”直流電源系統(tǒng)。（二）系統(tǒng)原理五充三電三母線”直流電源系統(tǒng)是由兩套三充兩電雙母線”直流電源系統(tǒng)組成的，它由 充電機(jī)1、3、4號(hào)和蓄電池組1、3號(hào)以及母線A、母

6、線C組成第1套三充兩電雙母線”直流 電源系統(tǒng)；由充電機(jī)2、3、5號(hào)和蓄電池組2、3號(hào)以及母線B、母線C組成第2套三充兩 電雙母線”直流電源系統(tǒng)。三充兩電雙母線”直流電源系統(tǒng)是經(jīng)過(guò)運(yùn)行實(shí)踐考驗(yàn)的典型設(shè)計(jì)和 標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計(jì)，其2個(gè)子系統(tǒng)的運(yùn)行是可靠且穩(wěn)定的。（三）運(yùn)行方式及倒閘操作步驟1、正常運(yùn)行1號(hào)充電機(jī)與A段母線接通（即1QS1左側(cè)接通），1號(hào)蓄電池組與A段母線接通（即1QS2 接通），A段母線接入1號(hào)充電機(jī)和1號(hào)蓄電池組，處于正常運(yùn)行狀態(tài)。2號(hào)充電機(jī)與B段母 線接通（即2QS1右側(cè)接通），2號(hào)蓄電池組與B段母線接通（即2QS2接通），B段母線接入2號(hào) 充電機(jī)和2號(hào)蓄電池組，處于正常運(yùn)行狀態(tài)。3號(hào)充

7、電機(jī)與C段母線接通（即3QS1右側(cè)接通）， 3號(hào)蓄電池組與C段母線接通（即3QS2接通），C段母線接入3號(hào)充電機(jī)和3號(hào)蓄電池組，處 于正常運(yùn)行狀態(tài)。2、充電機(jī)檢修1號(hào)充電機(jī)進(jìn)行檢修時(shí)，先將4號(hào)備用充電機(jī)組投入（即4QS1左側(cè)接通），后將1號(hào)充電 機(jī)退出（即1QS1處于中間位置），即可對(duì)1號(hào)充電機(jī)進(jìn)行檢修。A段母線接入4號(hào)備用充電機(jī) 和1號(hào)蓄電池組運(yùn)行。2號(hào)充電機(jī)進(jìn)行檢修時(shí)，先將5號(hào)備用充電機(jī)組投入（即5QS1右側(cè)接通），后將2號(hào)充電 機(jī)組退出（即2QS1處于中間位置），即可對(duì)2號(hào)充電機(jī)進(jìn)行檢修。B段母線接入5號(hào)備用充電 機(jī)和2號(hào)蓄電池組運(yùn)行。3號(hào)充電機(jī)進(jìn)行檢修時(shí)，先將4號(hào)（5號(hào)）備用充電機(jī)組投

8、入，即4QS1右側(cè)（5QS1左側(cè)）接 通，后將3號(hào)充電機(jī)組退出（即3QS1處于中間位置），即可對(duì)3號(hào)充電機(jī)進(jìn)行檢修。C段母線 接入4號(hào)（5號(hào)）備用充電機(jī)和3號(hào)蓄電池組運(yùn)行。3、蓄電池組退出如需將1號(hào)蓄電池組退出，先將A段母線與C段母線接通（即6QS1接通），后將A段母 線與1號(hào)蓄電池組斷開(kāi)（即1QS2斷開(kāi)），由3號(hào)充電機(jī)及3號(hào)蓄電池組帶A、C段母線并列運(yùn) 行。而1號(hào)充電機(jī)可以連接A段母線（即1QS1左側(cè)接通）或者退出（即1QS1處于中間位置）， 此時(shí)可對(duì)1號(hào)蓄電池組進(jìn)行核對(duì)性放電等工作。如需將2號(hào)蓄電池組退出，先將B段母線與C段母線接通（即6QS2接通），后將B段母線 與2號(hào)蓄電池組斷開(kāi)（即2

9、QS2斷開(kāi)），由3號(hào)充電機(jī)及3號(hào)蓄電池組帶B、C段母線并列運(yùn)行。 而2號(hào)充電機(jī)可以連接B段母線（即2QS1右側(cè)接通）或者退出（即2QS1處于中間位置），此時(shí) 可對(duì)2號(hào)蓄電池組進(jìn)行核對(duì)性放電等工作。4、特殊運(yùn)行方式當(dāng)出現(xiàn)需要2組蓄電池組同時(shí)退出的極端情況時(shí)，該系統(tǒng)也具有保證3條母線在一定時(shí) 間內(nèi)不間斷供電的能力。如果需要將2、3號(hào)蓄電池組同時(shí)退出，那么先將A段母線與B、C 段母線接通（即6QS1、6QS2接通），后將B、C段母線與各自蓄電池組斷開(kāi)（即2QS2、3QS2斷 開(kāi)）。需要注意的是，此時(shí)要根據(jù)3條母線總的負(fù)荷情況來(lái)決定2、3號(hào)充電機(jī)能否脫離各自 母線，使1號(hào)充電機(jī)和1號(hào)蓄電池帶載3條母線。如1號(hào)充電機(jī)能夠滿足負(fù)荷需求，那么2、 3號(hào)充電機(jī)退出（即2QS1、3QS1處于中間位置）；如1號(hào)充電機(jī)不能滿足負(fù)荷需求，那么2、3 號(hào)充電機(jī)需要至少保留1套在系統(tǒng)內(nèi)。參考文獻(xiàn)鄧旭，王東舉，沈揚(yáng)，周浩，陳錫磊，孫可.1100kV特高壓換流站直流操作過(guò)電壓研 究J.電力自動(dòng)化設(shè)備，2014，34（01）:141-147 +167.龐錯(cuò).800kV特高壓換流站直流側(cè)操作過(guò)電壓仿真與避雷器配置方案研究D.重慶大學(xué)， 2007.宋海龍，史磊，劉若鵬.特高壓換流站直流穿墻套管故障動(dòng)作策略優(yōu)化