220kv变电站直流系统.docx

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220kv变电站直流系统

220kv变电站直流系统

1.什么是变电站的直流系统

2.变电站直流系统的配置与维护

3.直流系统接地故障探讨

4.怎样提高变电站直流系统供电可靠性

5.如何有效利用其资源

1.什么是变电站的直流系统

变电所是电力系统中对电能的电压和电流进行变换、集中和分配的场所。

变电站的继电保护、自动装置、信号装置、事故照明和电气设备的远距离操作,一般都采取直流电源,所以直流电源的输出质量及可靠性直接关系到变电站的安全运行和平稳供电。

变电站的直流系统被人们称为变电站的“心脏”,可见它在变电站中是多么的重要。

直流系统在变电站中为控制、信号、继电保护、自动装置及事故照明等提供可靠的直流电源。

它还为操作提供可靠的操作电源。

直流系统的可靠与否，对变电站的安全运行起着至关重要的作用，是变电站安全运行的保证。

（1）220kv变电站直流母线基本要求：

蓄电池组、充电机和直流母线1．设立两组蓄电池，每组蓄电池容量均按单组电池可为整个变电站直流系统供电考虑。

2.设两个工作整流装置和一个备用整流装置，供充电及浮充之用，备用整流装置可在任一台工作整流装置故障退出工作时，切换替代其工作。

3．直流屏上设两段直流母线，两段直流母线之间有分段开关。

正常情况下，两段直流母线分列运行，两组蓄电池和两个整流装置分别接于一段直流母线上。

4．具有电磁合闸机构断路器的变电站，直流屏上还应设置两段合闸

母线

5.220kV系统设两面直流分电屏。

分电屏I设1组控制小母线（KMI）、1组保护小母线（BMI）;分电屏H设1组控制小母线（KM11）＞1组保护小母线（BMH）o

6.110kV系统设1面直流分电屏，屏设1组控制小母线（KM）、1组保护小母线（BM）。

7.10kV/35kV系统的继电保护屏集中安装在控制室或保护小间的情况下，在控制室或保护小间设1面直流分电屏。

8.信号系统用电源从直流馈线屏独立引出。

9.中央信号系统的事故信号系统、预告信号系统直流电源分开设置

10.每组信号系统直流电源经独立的两组馈线、可由两组直流系统的两段直流母线任意一段供电。

11.断路器控制回路断线信号、事故信号系统失电信号接入预告信号系统；预告信号系统失电信号接入控制系统的有关监视回路。

12.事故音响小母线的各分路启动电源应取自事故信号系统电源；预告信号小母线的各分路启动电源应取自预告信号系统电源。

13.公用测控、网络柜、远动柜、保护故障信息管理柜、调度数据

网和UPS的直流电源从直流馈线屏直接馈出。

（2）、直流系统运行一般规定：

（1）、220KV变电站一般采用单母线分段接线方式，110KV变电站一般采用单母线接线方式。

直流成环回路两个供电开关只允许合一个，因为母联开关在断开时，若两个开关全在合位就充当母联开关，其开关容量小，线型面积小，又不符合分段运行的规定。

直流成环回路分段开关的物理位置要清楚，需要成环时应先合上母联开关再断开直流屏上的另一个馈线开关。

（2）、每段直流馈线母线不能没有蓄电池供电。

（3）、充电机不能并列运行。

（4）、正常情况下，母联开关应在断开位置。

（5）、绝缘检查装置、电压检查装置始终在运行状态。

（6）、投入充电机时先从交流再到直流。

停电时顺序相反。

（7）、母线并列时首先断开一台充电机，投入母联开关，在断开检修蓄电池。

（8）、母线由并列转入分段时首先合上检修蓄电池，断开母联开关，再投入充电机。

2.变电站直流系统的配置与维护

A:

配置

220kV变电站直流系统设计依据是DL/T5044—95《火力发电厂、变电所直流系统设计技术规定》，本规定适用于采用固定型防酸式铅蓄电池。

一、要求220kV变电站具备高可靠性直流电源的原因：

1．1部分变电站建设规模为主变容量3X150MVA或3X180MVA，且为枢纽站。

1．2220kV变电站主保护亦实现双重化，采用两套不同原理、不同厂家装置；断路器跳闸回路双重化；且均要求取自不同直流电源。

1．3线路的两套纵联差动保护、主变压器的主保护和后备保护均分别由独立的直流熔断器供电。

1．4所有独立的保护装置都必须设有直流电源故障的自动告警回路。

1．5变电站综合自动化水平提高，监控系统高可靠运行要求。

二、目前单组蓄电池运行、维护存在的主要问题：

2．1事实证明：

要掌握蓄电池运行状态，做到心中有底、运行可靠，必须进行全容量核对试验；然而直流系统配置一组蓄电池，给运行维护造成了极大困难。

2．2现有220kV变电站蓄电池只对蓄电池组进行部分容量试验，检测出损坏严重的蓄电池；因进行全容量试验工作繁琐因难，部分单位回避容量试验，而不能完全掌握蓄电池的实际运行状态。

2．3就对各发供电单位已运行的各型式蓄电池统计表明，使用寿命一般为7年到10年；且这期间尚需对个别落后电池维护处理才能够保证整组蓄电池使用年限。

对于仅一组蓄电池而言，整个更换期间同样要承担风险运行。

2．4蓄电池组由106只-108只（无端电池）或118只一12O只（有端电池）单体电池串联组成，若其中一只电池容量下降后，则表现为阻增大、严重者相当于开路．也就是说：

一只电池损坏，祸及整组电池不能发挥作用。

目前检测的最佳方法是将浮充机停运，直流负荷由蓄电池组供电；对于仅有一组蓄电他的直流系统，若存在有开路情况．则造成全站失去直流。

2．5整流设备的好坏也影响蓄电池的寿命。

新近入网交流整流设备，虽然具有充电、均衡充电、浮充电自动转换功能，但功能还不完善。

如浮充电缺少温度补偿，温度低时充电容量不足、温度高时容易过充电，造成电池漏液鼓肚现象，缺乏单体电池端电压测量，当有2—3只电池充容量不足不能发现时就影响整组电池寿命。

2．6近2—3年间投运的变电站蓄电池大多采用全密封阀控式铅酸电池，因不能象原固定防酸式铅酸蓄电池正常远行中能够通过测单体电池电压、量其比重、观其外观而综合分析判断电池运行状态。

其日常仅能靠测量单体电池进行监视，运行状态好坏难以充分把握。

2．7对蓄电池容量的在线监测现在仍是一大难题。

对阀控式全密封蓄电池能否依据某—指标数据判断或多项指标数据综合判断运行状态尚处于探索时期。

3220kV变电站直流系统配置两组电池的必要性及优点

3．1正在编写制订的《阀控式铅酸蓄电池运行、维护导则》国家标准，明确要求蓄电池必须进行容量试验。

3.2220kv变电站通信用直流系统按有关规定均配置二组48V蓄电

池。

而220kV变电站控制、保护、信号、安全自动装置等负荷同样需要高可靠的直流系统。

3.3由于单组蓄电池不能很好的满足22kV变电站运行可靠性要求，且运行维护困难,故此220kV变电站直流系统配置两组蓄电池是必要的。

3.4220kV变电站直流系统配置两组蓄电池，完全满足运行要求，并符合部局有关继电保护反措对直流供电的要求，采用该系统对增加控制保护设备运行的可靠性有较重要的意义。

3．5220kV变电站配置两组全容量蓄电池组或两组半容量蓄电池组后，从简化母线结构、减少设备造价、节约能源、避免降压装置故障开路造成母线失压，扩大为电网稳定事故和更大设备事故出发，可考虑直流动力，控制母线合一，去掉端电池及调压装置，使直流系统进一步简化、可靠。

4220kV变电站直流系统配置两组蓄电池方案

4．1为了保证两组蓄电池能够独立工作，相互间不影响，保持自身特性，采取不完全并联运行方式，即两组蓄电池充、放电独立，相互间不互充放。

4．2根据变电站的建设规模、负荷地位和负荷水平，可选择采用下列不同的配置方案：

4．2．1采用两组全容量蓄电池组、三台充电机、直流负荷母线分段接线。

此方案是完备的方案，在各种运行方式下，能够保证提供可靠直流电源。

4．2．2采用两组全容量蓄电池组、二台充电机、直流负荷母线分段接线。

4．2．3为进一步降低工程费用，可采用两组半容量蓄电池不完全并联运行，配置二台充电机，直流母线分段。

5结束语：

直流系统是变电站二次设备的生命线，直流系统故障就有可能影响到电网稳定和设备安全。

根据现在220kV变电站对直流电源可靠性要求进一步提高，及蓄电池运行、维护的需要，并考虑220kV变电站直流系统网络与蓄电池直流电源可靠性匹配要求，220kV变电站直流

系统应配置两组蓄电池，虽在经济上多投入，但其运行可靠性却得到了大幅度提高，且运行方式灵活、维护简便。

B潍护

电力直流系统的维护现状:

现在的变电站一般都是无人值守的,智能高频开关直流电源系统可通过监控串口与变电站后台的监控实现通讯,可在调度端实现对直流系统的“三遥”.运行人员或专职直流维护人员定期对直流设备进行一般性的清扫、日常检查等工作.对充电设备只进行巡检,对蓄电池组进行日常维护和年度放电核对容量.。

.220KV设两组蓄电池,110KV一般装设一组蓄电池,在有条件时220KV最好装设两组蓄电池，因为220KV的继电保护装置是双重化的从电流互感器二次侧到断路器跳闸线圈都是双重化,因此,直流系统也

宜相应的设置两组,分别对两套保护及跳闸线圈供电,以利系统安全运行.。

在正常运行情况下,变电站的二次设备只需由充电模块来供电就行了.现有的变电站,断路器一般有电磁合闸方式和储能合闸方式两种在电磁式断路器进行合闸操作时,要求直流电源能提供瞬时的合闸电流（20~200ms提供数百安培的大电流），显然仅由充电模块来供电是远远不够的,这时蓄电池组就发挥了重要的作用,它能无间断地提供大电流,保证断路器的正常合闸,这也是直流系统为什么要有合闸母线的原因了.在储能合闸方式下,合闸电流远小于充电模块的额定输出电流,不用蓄电池来合闸.现在新建的变电站一般都是这种储能式的断路器,这时直流系统也就可以不要合闸母线。

当电网发生事故时,必然使交流输入电压下降,当充电模块不能正常工作时,蓄电池无间断的向直流母线送电,毫不影响直流电源屏的对外功能,保证二次设备和断路器的正确动作,确保电网的安全运行.而作为最后保障的蓄电池,如果其容量的不足将会产生严重后果.所以,蓄电池的重要性就可想而之了,其维护一直是最为重要的问题.。

电池巡检仪作为在线监测装置,可实时发现落后或故障电池,并可检测电池组的温度是否处于正常围,但直流系统工作时输出电流较小,电池容量的不足或漏液、破损很难通过电池巡检仪发现,而电池阻和电池容量的在线测试,准确度依旧不高,其测量精度和可靠程度通常只用于定性分析.所以还是需要运行人员或专职直流维护人员对蓄电池进行定期巡视。

由于电池品牌、型号及电池状况的不同,应根据实际情况通过监控模块重新调整电池充电参数,以保证电池处于良好工作状态.蓄电池寿命一般为8~10年左右,影响蓄电池寿命的主要因素有:

1、过放电;2、充电压设置不合理,充电电流过大或过小;3、充电设备的性能超标;4、温度。

所以,我们不但要定期对蓄电池组做放电实验,还要定期测试充电

设备的稳压精度、稳流精度及纹波系数、充电机效率等性能参数

3.直流系统接地故障探讨

直流电源作为电力系统的重要组成部分，为一些重要常规负荷、继电保护及自动装置、远动通讯装置提供不间断供电电源，并提供事故照明电源。

直流系统发生一点接地，不会产生短路电流，则可继续运行。

但是必须及时查找接地点并尽快消除接地故障，否则当发生另一点接地时，就有可能引起信号装置、继