單電單充直流系統(tǒng)更換改造方案探討

摘 要：針對(duì)單電單充直流系統(tǒng)的特點(diǎn)，對(duì)單電單充直流系統(tǒng)更換改造各種可能的改造施工方案進(jìn)行探討，分析各改造方案的優(yōu)略，根據(jù)不同的實(shí)際情況確定最優(yōu)方案的選擇。

關(guān)鍵詞：?jiǎn)坞妴纬?；直流系統(tǒng)；方案優(yōu)化選擇

引言

在發(fā)電廠和變電所中，直流系統(tǒng)是站內(nèi)二次設(shè)備和二次回路中必不可少的設(shè)備，在正常情況下為控制信號(hào)、繼電保護(hù)、自動(dòng)裝置、斷路器跳合閘操作回路等提供可靠的直流電源，當(dāng)發(fā)生交流電源消失事故情況下為事故照明、交流不停電電源和保護(hù)裝置等提供直流電源。直流系統(tǒng)可靠與否對(duì)發(fā)電廠和變電所的安全運(yùn)行起著至關(guān)重要的作用，是安全運(yùn)行的保證。

正是由于其在變電站中的重要作用，單電單充直流系統(tǒng)更換工作時(shí)存在極大的風(fēng)險(xiǎn)，容易造成直流電源失壓二次設(shè)備停運(yùn)，進(jìn)一步造成對(duì)應(yīng)的一次設(shè)備被迫停運(yùn)，影響供電可靠性的提升。鑒于此，文章針對(duì)單電單充直流系統(tǒng)的特點(diǎn)，對(duì)單電單充直流系統(tǒng)更換改造方案進(jìn)行探討，根據(jù)不同的實(shí)際情況確定最優(yōu)方案的選擇。

1 單電單充直流系統(tǒng)簡(jiǎn)述

在本網(wǎng)區(qū)220KV及以上變電站和最近幾年新投運(yùn)110kV及以下變電站都是雙電雙充直流系統(tǒng)：即有兩套直流充電裝置和兩套直流蓄電池，兩套直流系統(tǒng)互為備用，平時(shí)分列運(yùn)行分別給站內(nèi)設(shè)備提供直流電源，當(dāng)其中一套直流系統(tǒng)故障或技改更換不能運(yùn)行時(shí)則合上兩套直流系統(tǒng)之間的聯(lián)絡(luò)開(kāi)關(guān)，用一套直流系統(tǒng)給全站設(shè)備提供直流電源。而在早期投運(yùn)運(yùn)行的110kV及以下變電站直流系統(tǒng)大多都是只有單電單充配置，即只有1套直流充電裝置和1套直流蓄電池。一些運(yùn)行時(shí)間較長(zhǎng)的直流系統(tǒng)設(shè)備老化運(yùn)行不穩(wěn)定出現(xiàn)的故障較多，加上一些較老型號(hào)的設(shè)備廠家已不生產(chǎn)，不利于維護(hù)工作。此時(shí)必然對(duì)直流系統(tǒng)進(jìn)行改造更換。

對(duì)單電單充配置的直流系統(tǒng)改造過(guò)程中存在以下問(wèn)題：

1.1 由于直流系統(tǒng)只有1套直流充電裝置和1套直流蓄電池，不像雙電雙充直流系統(tǒng)能臨時(shí)互為備用，所以對(duì)單電單充配置的直流系統(tǒng)改造時(shí)需考慮接入備用電源或?qū)ψ冸娬驹O(shè)備停電更換的問(wèn)題。

1.2 需帶但早期投運(yùn)的變電站中，直流充電模塊與饋線端子在同一屏內(nèi)組屏，蓄電池單組組屏，這就造成在更換直流系統(tǒng)充電、饋線裝置時(shí)，作業(yè)空間狹小。在更換過(guò)程中直流一旦發(fā)生短路、開(kāi)路或接地，都有可能導(dǎo)致保護(hù)裝置誤動(dòng)或拒動(dòng)，造成大面積停電事故或電網(wǎng)事故。直流系統(tǒng)改造過(guò)程中需考慮相關(guān)防范措施。

2 單電單充直流系統(tǒng)更換改造解決方案

2.1 改造方案初步分析

針對(duì)單電單充配置的直流系統(tǒng)的特點(diǎn)，直流系統(tǒng)改造方案主要如下：

方案（1）設(shè)備停電更換直流系統(tǒng)

在舊直流屏拆除之前，先對(duì)新直流系統(tǒng)進(jìn)行檢查調(diào)試，確認(rèn)新系統(tǒng)良好后申請(qǐng)全站一次設(shè)備停電，因此相應(yīng)的二次設(shè)備可斷開(kāi)直流電源，舊直流系統(tǒng)完全退出運(yùn)行，拆除舊直流屏后在原位置移入新直流系統(tǒng)，把直流負(fù)荷移接入新直流屏，完成更換改造。

此改造方案有施工風(fēng)險(xiǎn)低的優(yōu)點(diǎn)。因?yàn)樵谠O(shè)備停電情況下完成更換改造工作，可防止施工過(guò)程中直流發(fā)生短路、開(kāi)路或接地，導(dǎo)致保護(hù)裝置誤動(dòng)或拒動(dòng)的情況出現(xiàn)。同時(shí)直流系統(tǒng)完全退出運(yùn)行也大大降低了施工人員觸電的危險(xiǎn)性。

缺點(diǎn)：設(shè)備停電難，在停電時(shí)間內(nèi)工作強(qiáng)度大。此方案需申請(qǐng)全站一次設(shè)備停電，因牽涉停電的用戶較多，全站停電較難實(shí)現(xiàn)。且若全站設(shè)備能停電，考遇到電網(wǎng)的運(yùn)行可靠性和用戶原因，全站設(shè)備停電批復(fù)時(shí)間一般是1天時(shí)間，在1天時(shí)間內(nèi)完成直流舊屏柜拆除和移入新屏柜的工作，時(shí)間緊工作強(qiáng)度會(huì)比較大，若果前期工作準(zhǔn)備不充分，在1天時(shí)間內(nèi)可能不能完成改造工作。

方案（2）設(shè)備不停電更換直流系統(tǒng)

先搭建1個(gè)臨時(shí)備用直流電源系統(tǒng)，從臨時(shí)備用直流系統(tǒng)引出臨時(shí)直流電源至各饋線支路與原直流電源并接，然后拆除從原直流屏柜至各饋線的電纜，拆除舊直流屏柜移入新直流屏柜，從新直流屏柜引直流電源至各饋線支路與臨時(shí)直流電源并接，再拆除臨時(shí)備用直流電源系統(tǒng)。整個(gè)改造過(guò)程在一次設(shè)備不停電情況下更換直流系統(tǒng)。

此改造方案有減少一次設(shè)備停電、減少用戶用電損失的優(yōu)點(diǎn)。但也存在施工風(fēng)險(xiǎn)高、施工難度大、施工工期略長(zhǎng)的缺點(diǎn)。

2.2 各方案優(yōu)缺點(diǎn)

方案1因在一次二次設(shè)備停電下完成新舊直流屏的更換改造，所以在施工過(guò)程中可以斷開(kāi)各直流電源在不帶電的情況下施工，相對(duì)而言施工難度小，施工風(fēng)險(xiǎn)低，大大減低了直流失壓、短路和人身觸電的幾率。對(duì)于110KV及以下的變電站，或處于偏僻地區(qū)沒(méi)有重要用戶、易于停電的變電站，在直流系統(tǒng)改造時(shí)可考慮采用方案1。

方案2由于搭建1個(gè)臨時(shí)備用直流電源系統(tǒng)供電，在設(shè)備不停電下進(jìn)行改造施工，相對(duì)而言施工難度大。在改造過(guò)程中由于需增加臨時(shí)直流電源和敷設(shè)相關(guān)臨時(shí)電纜，涉及備用直流電源與新舊直流系統(tǒng)并列運(yùn)行的問(wèn)題，增加了了直流失壓、短路和人身觸電的風(fēng)險(xiǎn)。但在110KV及以上的變電站，或不易于停電的比較重要的變電站，在直流系統(tǒng)改造時(shí)可考慮采用方案2。

3 設(shè)備不停電更換直流系統(tǒng)改造具體方法

從目前電網(wǎng)發(fā)展趨勢(shì)，在日益提高用電可靠性的當(dāng)下，整個(gè)變電站停電施工較難實(shí)現(xiàn)，所以在直流系統(tǒng)改造時(shí)可能會(huì)更多地選擇不停電更換的方案，所以在這里側(cè)重探討方案2設(shè)備不停電更換直流系統(tǒng)的具體實(shí)施方法。具體方法步驟如下：

3.1 準(zhǔn)備一組備用電池及移動(dòng)充電機(jī)，和一個(gè)加裝有多個(gè)空氣開(kāi)關(guān)的負(fù)載端子箱，組合成一個(gè)臨時(shí)直流電源系統(tǒng)。臨時(shí)直流電源系統(tǒng)由移動(dòng)充電機(jī)和蓄電池組組成，也保證了臨時(shí)直流電源的供電可靠性。臨時(shí)直流系統(tǒng)見(jiàn)圖1所示：

圖1 臨時(shí)直流電源系統(tǒng)示意圖

3.2 從臨時(shí)直流電源系統(tǒng)敷設(shè)臨時(shí)電纜至各饋線負(fù)載屏柜。把臨時(shí)直流電源接入各饋線支路和舊直流系統(tǒng)并列運(yùn)行。并列運(yùn)行前注意通過(guò)調(diào)整備用蓄電池節(jié)數(shù)和充電機(jī)輸出電壓，把臨時(shí)直流電源系統(tǒng)和舊直流電源系統(tǒng)電壓差調(diào)至基本為零。

3.3 逐一斷開(kāi)舊直流屏的饋線支路，注意在舊直流屏和各饋線負(fù)載屏柜兩端都要同時(shí)拆出。斷開(kāi)舊直流屏交流輸入電源和相關(guān)接線，拆除舊直流系統(tǒng)。

3.4 新直流屏就位，安裝新蓄電池，接入交流輸入電源和相關(guān)接線，調(diào)試正常。

3.5 通過(guò)再次調(diào)整備用蓄電池節(jié)數(shù)和充電機(jī)輸出電壓，把臨時(shí)直流電源系統(tǒng)和新直流電源系統(tǒng)電壓差調(diào)至基本為零。

3.6 把從舊直流系統(tǒng)拆出的至各饋線支路的電纜接入新直流系統(tǒng)，臨時(shí)直流電源和新直流電源同時(shí)給各饋線支路提供直流電源，新直流系統(tǒng)與臨時(shí)直流電源并列運(yùn)行。

3.7 拆除臨時(shí)直流電源系統(tǒng)完成改造工作。直流系統(tǒng)更換改造結(jié)構(gòu)示意見(jiàn)圖2所示。

3.8 在施工過(guò)程中，連接蓄電池時(shí)，應(yīng)注意正、負(fù)極性，進(jìn)行連接和拆除工作時(shí)應(yīng)對(duì)工器具進(jìn)行絕緣包扎，同時(shí)采取有效措施，防止誤碰相鄰帶電設(shè)備。在放置臨時(shí)直流電源系統(tǒng)和臨時(shí)電纜時(shí)，應(yīng)盡量放置在空置區(qū)，注意不要影響運(yùn)行人員巡視和操作。更換改造過(guò)程中注意密切監(jiān)視直流系統(tǒng)和各運(yùn)行裝置電壓情況。

4 結(jié)束語(yǔ)

單電單充配置的直流系統(tǒng)改造，宜根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)的條件和實(shí)際情況，選取采用最優(yōu)的工作方案。對(duì)變電站內(nèi)直流系統(tǒng)相關(guān)設(shè)備檢修或者更換，做到對(duì)站內(nèi)二次設(shè)備少影響或者不影響，從而保證保護(hù)、測(cè)控、遠(yuǎn)動(dòng)等裝置的正常運(yùn)行。近年我局對(duì)110kV望賢站及靈山站等變電站直流系統(tǒng)進(jìn)行改造更換工作，由于難以進(jìn)行全站設(shè)備停電進(jìn)行施工，所以根據(jù)實(shí)際情況采取了不停電更換直流系統(tǒng)的改造方案，此方法效果很好，大大降低了重要設(shè)備停止供電的風(fēng)險(xiǎn)，通過(guò)對(duì)舊設(shè)備的有效隔離，減少了帶電作業(yè)的工作量，降低了整體作業(yè)難度。

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作者簡(jiǎn)介：蒙愛(ài)國(guó)（1975-），男，本科學(xué)歷，電力工程師，長(zhǎng)期從事電力系統(tǒng)直流設(shè)備和繼電保護(hù)等二次設(shè)備檢修和試驗(yàn)工作。