110kV变电站更换直流系统

孙杰 孙卓

摘要：在变电站里，直流系统起到了非常重要的作用，对于不满足运行要求的直流系统予以更换，使之满足日益庞大的电网运行的需求。本文主要介绍了更换直流系统的注意事项及具体更换流程。

关键词：变电站 直流系统 更换改造

电力系统由发电、输电、变电、配电、用电五大部分组成，在各个部分之间还有相应的信息与控制系统相互联系，对电能的生产、传输、变换、分配及调度进行有机控制，而信息与控制采用的大多是直流电源。直流系统包括直流电源装置、蓄电池、充电装置、微机监控器和直流系统绝缘监测系统。

直流系统为变电站提供直流电源，是变电站安全运行的重要保障。它的主要作用是：①正常运行时，作为短路器跳、合闸及机组和其他设备保护与操作控制电源。②变电站交流电压降低甚至消失时，作为保护动作及机组等其他设备故障时的事故操作电源，以切除故障，保证设备安全和系统的正常运行。③交流厂用电事故中断时，作为变电站事故照明电源和载波通信设备的电源。因此，直流系统的稳定与否，对变电站的安全稳定运行具有重要意义。

服役时间较长的变电站中，直流电源系统已不能适应电力系统对直流电源的安全技术要求。在更换过程中一旦发生断线、短路或者接地，都将有可能导致保护装置误动或者拒动，造成大面积停电事故，甚至可能造成电网事故。为了保证供电的安全可靠，就要求不停电进行直流系统更换，即在全站不失去直流电源的情况下进行更换。

直流改造过程中，要求旧直流屏不能带电移出，新直流屏不能带电就位，以确保设备及人身的安全。新、旧直流屏电路割接的难度大，在旧屏转换为新屏的过程中，如何确保继电保护及开关操作所需的直流电源安全可靠，成为改造工程需要解决的关键问题。

十八项反措中要求：新建或改造的变电站直流系统选用充电、浮充电装置应满足稳压精度优于0.5%、稳流精度优于1%、输出电压纹波系数不大于0.5%的技术要求。在用的充电、浮充电装置如不满足上述要求，应逐步更换。

我们现在所维护变电站的直流系统基本运行7-8年，基本已到服役年限，需要更换。根据现行直流系统运行情况找出直流系统存在的问题，有针对性地进行直流系统更新改造，使新的直流系统更安全可靠，适应变电站运行，为其他变电站直流系统更新与改造提供借签。

针对110kV变电站最近几年直流系统改造的经验，介绍一下在更换过程中会出现的问题，注意事项及更换方案等。

在110kV变电站，每站只有一套直流系统，根据具体情况，我们实施不同的更换方案。我们要更换起来比较麻烦一点，做的准备工作就多一点：

首先，开工前，有关人员应到现场进行勘察，制定施工方案，报经主管部门批准。根据施工方案和现场具体情况制定三错计划，施工计划（步骤），报经总工程师，主管部门批准后实施；准备好工具、仪表、仪器和辅助材料；全体施工人员应认真阅读相关说明书，图纸和技术资料，及本三措计划，做到施工人员心中有数；先对新的蓄电池进行全核对性放电试验。

110kV变电站的直流系统一般包括一组蓄电池组（一般占用一面或两面屏）、一组充电装置（一般占用一面屏），还有一面馈线屏。投运时间较长的变电站，主控室都比较大，预留的空屏位比较多，在更换时，我们可以先把新的直流系统安装调试好，然后再倒负荷就可以，基本没什么难度。对投运时间相对较短一点的变电站，为了节约土地，在主控室基本没有预留的空屏位，那么我们就得在现有的屏位上进行更换，难度相对较大。

目前，有两种更换流程：

方案一：更换前的准备工作：①备用蓄电池、充电机组成备用直流系统连接好待用。放在合适的位置，不影响我们拆旧屏、移出及新屏就位的通道。②主控室为辐射性布线的设备，我们提前直流电源将其打连起来。③室外的合闸电源可以短时断电，不影响设备运行；35kV、10kV设备的控制电源为环网供电，在新旧馈线更换的过程中，控制回路不会断电。我们先将备用直流系统与旧的馈线屏相连后，由备用电源供全站直流负荷，断开旧充电机、蓄电池跟旧的馈线屏的连接，拆除交流电源与旧充电机的联系，旧充电机、蓄电池就完全与系统隔离开了，这样就可以拆除旧的蓄电池屏与充电机屏了。将旧屏移出之后，新的蓄电池屏与馈线屏就可以就位了。将备用直流系统与新馈线屏相连，我们就可以开始倒负荷了。倒完所有负荷后，断开备用直流系统与旧馈线屏的连接，然后拆除旧馈线屏，将新充电机屏就位，调试充电机，连接新的蓄电池、充电机与馈线屏。将备用电源退出，整个直流系统改造完成。

方案二：准备工作比较复杂一点。准备备用蓄电池，充电机和馈线屏，组成一组临时直流系统。将运行的所有负荷倒至临时馈线屏。这样，负荷与旧的直流系统就一点关系也没有了，在断开交流电源后，就可以将旧的直流系统全部拆除，将新的系统安装调试完毕，再倒入所有负荷。拆除备用系统，改造完成。

这两种方案各有优缺点：方案一相对来说，对合闸电源断电的时间稍微长一点，但工作面少，人员都集中在一个工作地点，便于监护；方案二，工作面多，放临时电源的电缆比较费时，但安全系数比较高。我们在工作时结合实际情况，选择最适合自己的方案。

直流系统在任何一个电力系统都具有举足轻重的作用，因此，直流系统的稳定运行直接关乎地区、工厂的电力系统的稳定运行，而要使直流系统稳定运行，除了要选择较好的直流设备外，更重要的是要有素质较高的运行人员进行维护和检查。并有合理的运行规程和事故应急处理预案，防患于未然，而要做到这些，就要求有关单位和部门充分认识到直流系统在整个电力系统中的重要性。

随着我国电力工业的不断进步，电力系统向超高压大容量的方向发展，为这些大容量电力设备提供控制、保护、信号、操作电源，直流系统的安全可靠、经济运行就必须提到一个新的高度。

直流系统是整个电网的神经中枢，电网的安全问题，尤其是在故障情况下，更体现出了直流系统的重要性。直流设备往往是扩大事故的根源，是小开关控制大开关的系统。

对现代电网来说，保护设备再先进，自动化程度再高，直流系统还是最关键。特别是现在发展一体化电源系统。通讯，监控，调度都离不开直流系统了。在电网中，什么设备都可以退出，唯独直流系统必须实时在线运行。电网系统越来越庞大，直流系统的重要性就越来越明显。

参考文献：

[1]对110kV变电站直流系统改造方案的探讨[J].电力系统保护与控制.第38卷第7期：116-118，123.

[2]国家电网公司十八项电网重大反事故措施（修订版）[M].中国电力出版社.

[3]钱银其.110kV变电站典型设计[J].江苏电机工程，2007（05）.

作者简介：孙杰（1980-），男，2003年毕业于太原重型机械学院，助理工程师。