無人值班變電所中的直流系統(tǒng)

無人值班變電所中的直流系統(tǒng)摘要：針對變電所進行無人值班改造后的具體運行管理，結(jié)合安全性評價、反措的要求和當(dāng)前流行的趨勢，詳細介紹了直流系統(tǒng)的改造要求、選用配置和運行維護方面的一些參考意見。關(guān)鍵詞：直流系統(tǒng)；選用；運行維護直流電源作為變電所控制、保護等系統(tǒng)的工作電源，一旦失去，勢必造成不可想象的嚴重后果。因此，直流系統(tǒng)是變電所極其重要的一部分，對無人值班變電所來講尤其重要。直流電源系統(tǒng)一般由交流輸入部分、直流充電設(shè)備、蓄電池組、直流接線以及直流負荷等部分組成。1直流系統(tǒng)的現(xiàn)狀目前變電所中尚未改造的直流系統(tǒng)中條件一般比較落后，不滿足無人值班的要求。交流輸入一般設(shè)有兩路，分別接自所用變壓器上不同的兩組交流電源，有的已經(jīng)實現(xiàn)自動投切。直流充電設(shè)備能力有限，功能不全，故障后會影響到直流系統(tǒng)正常的運作，給蓄電池帶來較大的負擔(dān)。采用蓄電池組以鎘鎳電池最多，一般功能有限，維護量大，并且使用壽命較短。鉛酸蓄電池是20世紀(jì)90年代使用較多的，功能有所增強，有一定的維護量，需要專門的蓄電池室，但壽命相對較長。這些蓄電池功能一般，維護周期短，工作量大，需要配備專門的蓄電池室，不帶自動放電裝置，一般只靠外接電阻實現(xiàn)放電，需要專門的維護人員，而且電池壽命不長。直流系統(tǒng)接線有待簡化，供電可靠性不高，輔助設(shè)備精度小、工作量大。接線中同時設(shè)有合閘母線和控制母線：一方面，為提供合閘電流，并且保證合閘母線電壓符合要求，需要合閘母線電壓較額定電壓高5％～10％；另一方面，為滿足和保證各裝置、保護的正常運行，另設(shè)控制母線，電壓低于合閘母線，而且要求電壓平穩(wěn)，并在規(guī)定范圍內(nèi)。調(diào)壓裝置復(fù)雜、故障幾率多，需要手動調(diào)節(jié)。直流系統(tǒng)負荷多、容量大，一旦沖擊電流突然增大時，對正常的負荷有影響。2直流系統(tǒng)的改造要求和選用直流系統(tǒng)的交流輸入可直接取自所用變電所電源。一般可選擇雙回路進線，可相互備用自動投切模式。直流充電設(shè)備應(yīng)保證對正常的直流負荷供電外，還需要補償蓄電池組的自放電損耗。蓄電池組在放電后，特別是在變電所事故發(fā)生后，還應(yīng)及時快速地給予補充充電，使蓄電池組能在較短的時間內(nèi)恢復(fù)到正常的容量。直流充電設(shè)備是交直流變換設(shè)備，一般根據(jù)容量和負荷情況可設(shè)立幾組，各組均可獨立工作，互不影響。充電裝置優(yōu)先選用高頻開關(guān)整流裝置，實際設(shè)計時，可根據(jù)接線情況，決定同時選用幾組高頻開關(guān)整流裝置。各組開關(guān)均能獨立工作，按照最大負荷來選擇開關(guān)的容量；充電裝置應(yīng)具有穩(wěn)壓、穩(wěn)流及限流性能，并能夠長期連續(xù)工作，充電裝置的主要技術(shù)參數(shù)見表1。其交流輸入宜為三相制額定頻率為50Hz，額定電壓為380V±10%。充電裝置的額定電流應(yīng)滿足浮充電電流要求、大于初充電電流、大于均衡充電電流；充電裝置的輸出電壓調(diào)節(jié)范圍應(yīng)滿足蓄電池放電末期和充電末期電壓的要求，長期工作電壓一般為230V；充電裝置對諧波干擾、電池兼容、均流系數(shù)、功率因數(shù)等指標(biāo)也應(yīng)合格。最關(guān)鍵的是直流充電裝置，應(yīng)具備微機自動控制功能，正常以全浮充電方式運行，并可按照已設(shè)置的要求自動均衡充電。表1充電裝置的技術(shù)參數(shù)（高頻開關(guān)）蓄電池組主要為交流電源或充電設(shè)備故障后，提供事故時的直流電源，確保其他系統(tǒng)的正常運作。為滿足無人值班變電所的工作要求，蓄電池的工作能力必然需要更強，而維護工作量必然更少，容量足夠大，電池質(zhì)量足夠高，配備自動功能，并最好帶有自動放電裝置的。2.1選用閥控式密封蓄電池（少維護或免維護型）裝設(shè)兩組相同電壓的蓄電池組時，對于控制負荷，每組應(yīng)按照全部負荷考慮；對于直流事故照明負荷，每組可按照全部負荷的60％以上的標(biāo)準(zhǔn)考慮；對于動力負荷和通信事故負荷，宜平均設(shè)置在兩組蓄電池上。110kV（中型）及以下變電所可只設(shè)一組蓄電池，容量可選擇為100Ah?？蛇x用具有蓄電池運行維護功能的放電裝置。因為蓄電池的個數(shù)較多，故障的幾率最大。從運行情況來看，直流系統(tǒng)中出故障最多的也就是蓄電池。所以在新投運蓄電池組前，應(yīng)嚴格要求對蓄電池進行核對性充放電試驗，淘汰不合格的電池。2.2確定直流系統(tǒng)接線方式根據(jù)變電所的實際負荷情況確定直流系統(tǒng)接線方式，并應(yīng)考慮接線可靠、簡潔。直流系統(tǒng)接線可按照實際情況而定，重要變電所選用單母線分段為宜，小變電所可直接采用單母線方式。單母線分段接線應(yīng)考慮能在運行切換中不中斷供電；不設(shè)合閘小母線。對原先的一些斷路器操作機構(gòu)應(yīng)考慮技術(shù)改造，盡量選用分合閘電流較小，操作可靠的機構(gòu)。2.3直流電源應(yīng)配逆變電源直流系統(tǒng)除了提供控制、保護等系統(tǒng)電源外，還提供通信逆變電源、防誤逆變電源，以及后臺主機、打印機等使用的逆變電源。通訊裝置直接采用DC/DC直流變換器；直流主回路及饋線回路的操作設(shè)備和保護設(shè)備采用直流斷路器，應(yīng)考慮上下級保護的配合，且上下級斷路器的保護應(yīng)有選擇性；可設(shè)置防誤系統(tǒng)等專用的逆變電源；信號回路不得與其它任何回路混用；保護裝置的直流電源與各相關(guān)的操作回路均應(yīng)有專用斷路器供電；相同設(shè)備不同的保護裝置的直流回路、不同跳閘線圈應(yīng)有專用斷路器供電，所有獨立保護裝置都應(yīng)有直流電源斷電的自動報警回路。2.4直流電源的功能直流系統(tǒng)應(yīng)具有過流、過壓、欠壓、絕緣監(jiān)察、交流失壓、交流缺相等保護及聲光報警的功能。繼電保護定值設(shè)置見表2。表2直流系統(tǒng)的繼電保護定值3直流系統(tǒng)的運行維護交流輸入部分需要定期檢查、定期試驗其投切良好，UPS工作是否正常運轉(zhuǎn)，溫度是否正常，無異常聲響等。充電模塊則需要檢查其工作情況，相同幾組模塊的工作條件應(yīng)有相差不大的工作能力，電流電壓的輸入輸出大小應(yīng)接近，三相輸入是否平衡或者缺相，運行噪音無異常。若發(fā)現(xiàn)異常后則可根據(jù)模塊的狀態(tài)決定是否退出運行。蓄電池組無論是免維護電池、還是少維護電池，均要進行定期的巡視、檢查，每年作核對性充放電試驗，定期測量蓄電池的電阻和端電壓，一旦發(fā)現(xiàn)低質(zhì)量或能力下降的應(yīng)立即予以調(diào)換。檢驗時，端電壓為220V的蓄電池組絕緣電阻不得小于200kΩ。當(dāng)采用蓄電池組在正常浮充電運行方式下，直流母線電壓應(yīng)為直流系統(tǒng)電壓的105％；其它運行方式下，直流系統(tǒng)母線電壓，不應(yīng)超出直流用電設(shè)備所允許的電壓波動范圍：直流母線應(yīng)在直流系統(tǒng)額定電壓的85％~110％范圍內(nèi)；應(yīng)當(dāng)保證直流電源在規(guī)定的范圍內(nèi)，微機保護裝置對直流電源的要求見表3。表3微機保護裝置直流電源的要求對直流系統(tǒng)的負荷來講，各出線的斷路器應(yīng)當(dāng)能夠反應(yīng)本線路上的故障，并迅速起到保護作用；而各間隔支線上的斷路器則只保護本身的，而且動作值更小、動作時間更短。所以，一旦發(fā)現(xiàn)哪里的斷路器跳開又不能恢復(fù)的，可以立即判斷出故障的范圍。因此，直流熔絲配置圖的定期檢查核對必不可少。一旦新增或改造直流電源線路，對斷路器、熔斷器熔絲的級差配合情況，也應(yīng)作檢查核對。同時，對所用的斷路器和熔絲都應(yīng)有詳細的備品記錄和足夠數(shù)量的備件。巡視時，可利用系統(tǒng)配置的微機監(jiān)控系統(tǒng)作自診斷和顯示，查看歷史記錄，盡可能多了解系統(tǒng)的狀態(tài)。巡視時最應(yīng)關(guān)心檢查交流電壓輸入值、充電裝置輸出的電壓電流值，蓄電池組的電壓、直流母線電壓、浮充電流值及絕緣電壓值是否正常，其它還有如蓄電池的樁頭應(yīng)包裹嚴密，無氧化，蓄電池的電壓和電阻是否正常，信號回路是否完整