变电站直流系统改造实施方案探讨

变电站直流系统改造实施方案探讨

赵锦明

国网山西省电力公司运城供电公司 山西运城 044000

摘要：早期投入运行变电站普遍存在直流系统老化及设计不合理的问题，本文对直流流系统运行现状及存在的问题及直流系统改造中重要负荷不具备停电条件这个难题进行了分析，并就变电站内设备直流电源转接中所面临问题的处理提出了解决方案。

关键词：变电站；直流系统；临时电源

一、引言

变电站直流系统承担着为全站控制、保护、自动装置、信号、事故照明等重要负荷提供不间断供电的任务，是电网保护控制系统的“心脏”，对电网的安全稳定运行起着至关重要的作用，但是随着运行时间的推移，一些变电站旧有的直流电源已不可避免的出现稳压稳流性能差、运行不稳定的问题，已不能满足供电可靠性的要求，给安全运行埋下了事故隐患，面临着逐步淘汰和改造的任务。

本文以对110kV变电站的直流系统改造为例，分析了直流系统中存在的问题，制定了相应的改造方案，并对直流系统改造中重要负荷不间断供电这个难题进行了仔细的分析，并给出了解决方法。

二、110kV变电站直流系统简介及存在的问题

该变电站有三台主变供电容量60000KVA，电压等级分别为35KV、10KV，负责主流程供电，供电负荷重要，属于枢纽站。该站共有两组直流系统，其中直流系统采用阀控式铅酸蓄电池，容量为100Ah。直流系统运行时间已经长达15年，存在着很多问题，给安全生产和维护带来隐患。主要存在以下问题：

1、装置老化，直流接地无法监视问题。绝缘监察装置及接地选线仪均发生故障，厂家相关产品已淘汰，不能进行维修，造成直流系统接地时不能报出信号，无法进行及时处理，给安全运行埋下隐患；充电模块使用年限已久，频繁故障，不能保证对直流系统可靠的供电。

2、蓄电池老化问题。整组蓄电池变形严重，个别单只已经鼓肚，经测量电压、直阻不合格，蓄电池已不能担负起它应有的作用。

三、直流电源系统改造要求及主要步骤

1、充分研究分析改造工程中各种不安全因素及难题。制定相应的措施和操作步骤，并根据相关规程，确定验收检查程序；做好回路检查工作，主要是直流系统接线检查，包括根据图纸、实际接线、电缆标识、查清接线，做好标记。

2、临时过渡电源接入。主要是临时过渡直流电源的接入和调试，包括临时充电装置应能满足直流负荷要求；临时直流电源应同时具有绝缘、电压监察、闪光报警、馈线开关容量、数量应满足现场运行需要。

3、负荷转移。主要是直流馈出线向临时直流电源转接，包括对环网馈出线应停一路，转接一路；允许停电的馈线，应停电转接；不允许停电的馈线，应带电搭接，两套直流电源的压差应在5V之内；转移负荷电源过程中，严防直流短路、接地和失压，并做好标记。

4、拆除原有就直流电源设备。包括检查直流负荷已全部转出；断开原有旧直流设备的交直流电源，验明确无电压后拆除引线和设备；拆除过程中严防直流短路、接地和失压。

5、新直流电源设备安装。包括新直流电源设备就位、安装、接线、调试、验收、试运行；完善新直流电源设备内标识。

6、恢复系统运行，主要是各直流馈线从临时过渡直流电源设备转接至新直流电源设备。包括对于环网馈路应停一路，转接一路；允许停电的馈线，应停电转接；不允许停电的馈线，应带电搭接；转移负荷电源过程中，严防直流短路、接地和失压，并做好标记。

7、拆除临时临时过渡直流电源设备。包括检查新直流电源设备运行正常；断开临时直流电源设备的电源，并验明确无电压，拆除有关接线。

8、改造后直流系统的验收，负荷的恢复。验收是对改造是否成功的一种检验。结合需解决的问题制定验收规范，重点验收充电机的性能，蓄电池核对容量的充放电记录，直流选线装置的传动试验，直流空开的测试等。

四、直流系统改造中负荷不停电倒换问题的分析及实施

不停电更换直流电源系统工作中，直流馈电屏所带重要负荷的安全倒换是一个相当复杂的过程。直流系统中个别分路没有环网运行，为了不停电倒换至直流过渡电源系统中，需要临时对接。临时对接分路需要带电包扎电缆接头，并将电缆接头下放到电缆沟。这些工作极易发生短路或接地，可能造成事故。

因此倒带电负荷问题是直流改造工作的关键。在装置并接过程中，压差需控制小于5V，需要直流屏降压硅堆调节，避免电压差对两套直流系统和蓄电池组的冲击影响，有效杜绝了因装置内临时电源支路馈线发生误操作的可能性。本文经过分析研究，把需要倒换的负荷根据停电风险进行分类，制定了不同的倒换对策，具体方案如下。

1、电源分类，确定切改方式。110KV控制电源、合闸电源、模拟屏电源、UPS电源、同期屏电源具备停电条件，经评估对供电系统影响较小，进行停电切改；主控室控制电源、保护电源、35KV /10KV控制电源、合闸电源在直流系统现场作业中易发生保护设备瞬间失电时电网异常，而保护因失去电源不正确动作的情况，容易造成事故扩大，恶性电气事故，进行不停电切改。

2、切换允许短时间停电负荷，采取切倒方式就可以将负荷倒走。停电后由原直流柜端子上将电源拆下，做好绝缘防护及标记，由电缆沟退到临时过渡屏上内，接入临时电源开关，核对正确后送电，由临时过渡屏带负荷。

3、重要馈线负荷倒换。35KV /10KV操作、合闸等直流电源不能停电，因此这些负荷的倒换是本次直流系统改造工作的难点。本文采取了采用直流合环倒路，原直流系统与临时过渡直流系统合环。以10KVⅠ段切改为例：提前由临时过渡屏敷设2*2.5mm²临时过渡电缆至10KVⅠ段备用开关柜，接入临时过渡屏内临时过渡开关，开关上悬挂“禁止合闸，有人工作”标牌，设专人看护；备用开关柜内将临时过渡电缆接入控制电源开关负载侧，将备用柜负载拆除，确认临时过渡电缆绝缘合格，合上备用柜柜内控制电源开关；在临时过渡屏内开关上下核相，调整差压，差压合格后合上开关，检查10KVⅠ段所有负荷工作正常后，停原直流系统10KVⅠ段控制电源，由临时过渡屏带10KVⅠ段控制电源负荷；此时原直流系统10KVⅠ段控制电源电缆带电，拆除电缆时做好绝缘防护及标记，电缆沟退到临时过渡屏上内，接入临时屏内10KVⅠ段控制电源，在临时屏10KVⅠ段控制电源开关上下进行核相，调整差压，差压合格后合上临时10KVⅠ段控制电源开关，停临时过渡屏内开关，检查10KVⅠ段所有负荷正常后，停备用柜控制电源开关。临时过渡屏内临时10KVⅠ段控制电源带10kvⅠ段负荷。其他分路的倒换方法同测10KVⅠ段控制电源电源倒换，需要在备用端子接入临时直流电源。

4、保护性拆除电池一柜上18块蓄电池，安装新18块蓄电池，按照正负极顺序将电池串接牢固，因电池内存有电荷，拆除、安装过程中严禁将电池正负极短接，施工操作人员必须戴绝缘手套，施工工具做好绝缘防护，做好防触电措施。

5、直流负荷的恢复。待直流电源装置安装、调试及蓄电池充放电工作结束后，就可以恢复直流负荷。恢复过程中要认真检查标记、核对极性，接一路送一路，防止电缆接混，留下安全隐患。检查无误后合电池联络开关，给电池组充电，待直流系统电压稳定合格后逐一为临时切换的直流系统恢复供电。

五、结束语

直流电源改造更换作业中一般采取的都是瞬间停电法和带电并接法。其瞬间停电转接法是在作业中站内重要设备直流电源短暂失电，这人为降低了设备运行的可靠性，在直流系统现场作业中易发生保护设备瞬间失电时电网异常，而保护因失去电源不正确动作的情况，容易造成事故扩大，恶性电气事故，存在极大的安全隐患。

本文分析了110kV变电站直流系统存在的问题，制定了直流系统更换改造方案，解决了直流系统存在的主要问题，保证了全站直流负荷的可靠供电。针对改造工程中重要直流负荷不停电问题，提出新、旧两套直流系统控制与临时过渡电压并接的方案，可避免保护装置的停电，保证二次的不间断供电，解决瞬间停电法带来的风险，在保证了改造工程中供电可靠性的要求的前提下，安全可靠地更换了直流系统。

参考文献：

[1]国家电网公司.国家电网公司十八项电网重大反事故措施[Z].

[2]国家电网公司.直流电源系统设备检修规范

[3]郑新才，周鑫变电站直流系统改造探讨[J].电气应用，2009，（9）.