500kV沙塘变电站直流系统改造中带负荷转移直流电源的研究

【摘 要】 变电站直流系统改造过程中经常会遇到重要负荷不停电转移问题，针对重要负荷不停电转移问题进行了深入研究，给出了解决方法，为其他500kV变电站直流系统改造过程中遇到重要负荷不停电转移提供一定参考。

【关键词】 500kV变电站；带负荷；直流系统

1 引言

500kV沙塘变电站是一座综合自动化变电站，位于柳州市柳北区沙塘镇，距市中心25公里，占地面积112亩。首期工程1993年开工建设，1995年6月8日投产运行。2002年、2007年分别配合“西电东送”、龙滩送出进行了扩建、改建。全站现有两组容量为750MVA的自耦变压器，所有断路器均为六氟化硫断路器，站内500kV、220kV系统均采用3/2接线。其中500kV有8个间隔6回出线，3组高抗；220kV有18个间隔10回出线；35kV系统采用单母线分段接线方式，主要供给站用电负荷，同时并有6组低压电抗器和2组电容器，作为无功补偿装置用以调节系统电压。二次部分为微机多重化保护配置，监控系统采用计算机数据采集系统，实现遥测、遥信和遥控功能。

500kV沙塘变电站投产20年以来直流系统未进行过大的改造工作，站内直流系统近年来运行故障次数明显增多，站内直流系统是变电站的重要组成部分，为了不影响变电站内其他设备正常运行，站内直流系统更换改造工作迫在眉睫，然而重要负荷不停电转移工作则成为施工过程中的一大难点。

2 500kV沙塘变电站直流系统运行现状分析

2.1沙塘变电站旧直流系统运行已久，为保证直流系统安全可靠的为变电站提供电源，需将原有的旧直流系统更换为容量更大、供电可靠性更高的新直流系统，也为以后扩建、增容提供准备。由于变电站一次设备不能全停，而直流系统中的每条直流负荷需要逐个从旧直流系统转移到新直流系统中，因此直流系统负荷的转移就变漫长而又困难的改造工作。

2.2沙塘变电站旧直流系统运行情况分析

沙塘变电站旧直流系统由两组蓄电池、三面充电机柜、两面直流主屏及六面直流分屏组成。两组蓄电池组分别由104只单节蓄电池组成，每组容量为300Ah，电池组配备BST2000B电池巡检仪监视每节电池运行情况；充电机柜为深圳奥特迅电力设备公司生产的ATC230M10，每面柜由5个ATC230M10模块并列组成；两面直流主屏分别为六面直流分屏均衡分配负荷；六面直流分屏分别布置在500kV继电器室及220kV继电器室，通过空气小空开分别向继电器室所有设备提供直流电源。

旧直流系统正常运行时（见图1），#1充电机柜出口开关1DK置于直流母线I段，#2充电机柜出口开关2DK置于直流母线II段，#1组蓄电池出口开关3DK及#2组蓄电池出口开关4DK在合闸状态，#3充电机柜出口开关6DK及直流母线I、II段母联开关5DK处于断开位置。

2.3沙塘变电站新直流系统运行情况分析

沙塘变电站在不影响旧直流系统正常运行的情况下在备用位置安装一套新直流系统，新直流系统由两组蓄电池、两面充电机柜、两面直流主屏及八面直流分屏组成。两组蓄电池组分别由103只单节蓄电池组成，每组容量为600Ah，是旧直流系统蓄电池容量的两倍，能够满足以后扩建增容的要求，电池组配备BATM30B电池巡检仪监视每节电池运行情况；充电机柜为深圳奥特迅电力设备公司生产的ATC230M30III，每面柜由5个ATC230M30III模块并列組成；两面直流主屏分别为八面直流分屏均衡分配负荷；八面直流分屏分别布置在500kV继电器室及220kV继电器室备用位置，通过空气小空开分别向继电器室所有设备提供直流电源。

新直流系统正常运行时（见图2），#1充电机柜出口开关1DK置于直流母线I段，#2充电机柜出口开关2DK置于直流母线II段，#1组蓄电池出口开关3DK及#2组蓄电池出口开关4DK在合闸状态，直流母线I、II段母联开关5DK处于断开位置。

3 直流系统改造中带负荷转移直流电源方法的可行性研究

3.1沙塘变电站直流系统直流负荷的分析

运行中的变电站一般分为不允许停电的重要负荷和允许停电的一般负荷。允许停电的一般负荷停电后不会影响变电站的正常运行；不允许停电的重要负荷一般为运行中的线路、母线及主变保护等直流电源，如运行线路的线路保护停电时，会导致运行中的线路故障时线路保护拒动；运动装置直流电源停电时，变电站遥测、遥信将不能及时上传远方调度。

3.2直流系统改造中带负荷转移直流电源的方法

流系统改造工程中带负荷转移直流电源最常见的一种方法就是：首先用一根临时电缆将新直流电源并入需要转移的直流负荷，然后将旧直流电源断开拆除，再将新的正式直流电源接入，最后将临时新直流电源断开拆除，这种方法快速高效，在直流系统改造工程中大量采用，但是必须要求直流负荷端子正负极至少分别有一个备用端子，而且在新旧直流电源并接的时候会产生不平衡电流，此电流达到一定值时有可能使新、旧直流馈线柜内空气开关跳闸，导致直流负荷失电。另一种方法则为：首先将旧直流电源解耦后并入直流负荷端子，然后拆除未解耦的旧直流电源，再将解耦过的新直流电源并入直流负荷，再将解耦过的旧直流电源拆除，再将正式用的新直流电源并入负荷端子，最后将解耦后的新直流电源拆除。这种方法步骤较多，实现过程比较复杂，并且要求直流负荷正负极端子至少分别有一个备用端子，但是此方法安全稳定，不会产生不平衡电流。

3.3沙塘变电站直流系统直流负荷不停电转移可行性的分析

沙塘变电站旧直流馈线柜内直流馈线配置的断路器空气开关型号为施耐德梅兰日兰Multi9C45N15A，而新直流馈线柜内直流馈线配置的断路器空气开关型号为Schneider ElectricC65H-DCC16A，沙塘变电站某时刻带负荷转移直流电源时新旧直流系统电压、电流值见下表：

沙塘变电站带负荷转移直流电源采用上述第一种方法时，就得考虑新旧直流系统并接时所产生的不平衡电流大小，其等效电路如下图3

进行不停电转移负荷中，当新旧直流系统并接时，假设待转移负荷电阻值为1000欧，根据表1新旧直流系统电压电流值及图3带负荷转移直流电源回路图可算得，流经旧直流系统空气开关的最大电流小于其短路电流15A；流经新直流系统空气开关的最大电流小于其短路电流16A。因此，新旧直流系统并接过程中不会使空气开关跳闸，安全可靠地不停电转移负荷。

4 结论

沙塘变电站直流系统改造工程持续一年又一个月，改造过程中安全顺利地将每一路直流负荷成功转移。500kV变电站直流系统改造过程是具有一定困难的，本文作者根据沙塘变电站直流系统改造工作实践，就直流系统改造过程中带负荷不停电转移直流负荷进行可行性研究，希望对以后变电站的直流系统改造具有一定的参考价值。

参考文献：

[1]白忠敏.现代电力工程直流系统[M].北京：中国电力出版社，2003.

[2] Q/GDW-08-J111-2010变电站直流电源系统运行与检修工作规范[S].

作者简介：谢红波（1984-），男，工程硕士，工程师，主要研究方向：电力系统继电保护。