变电站直流系统改造施工技术探讨

发表时间:2019/3/28   来源:《电力设备》2018年第30期   作者:李海亮 刘杰 杨帅
[导读] 摘要:可以说直流系统是变电站的动力心脏,为继电保护设备、自动装置、监控系统、远动系统等电气设备的正常运行和遥控操作提供直流电源保证。
        (国网山西省电力公司检修分公司  山西太原  030032)
        摘要:可以说直流系统是变电站的动力心脏,为继电保护设备、自动装置、监控系统、远动系统等电气设备的正常运行和遥控操作提供直流电源保证。因此,电力系统运行过程中对直流系统的供电质量、供电可靠性、供电安全性、供电稳定性等有了较高的要求。随着电力技术、通信技术、计算机技术的发展,为适应变电站无人值守或少人值守的需要,微机型保护装置和安全自动装置被广泛应用于变电站,这就对站用直流电源提出了更高的要求。
        关键词:变电站;直流系统;改造
        引言
        直流系统作为变电站电气设备的工作电源,被广泛应用于继电保护设备、监控系统、远动系统的正常运行和遥控操作.因此,对其供电的可靠性、稳定性以及供电质量均有着很高的要求.尤其是现在运行的变电站大多为综合自动化站,使得直流系统还必须具备遥测、遥信等功能以适应变电站无人值守或少人值守的需要.为此,对服役已久的直流系统进行相应的改造已显得十分迫切.直流改造工程难度大,风险系数高,必须从技术保障入手,确保改造过程中直流母线和直流负荷不停电且安全运行。
        1直流系统改造前的运行模式
        某市 220kV变电站的直流系统已经服役多年,于 2016年 12月,进行了施工改造。该站改造前的直流系统运行方式由两组高频开关电源和两组蓄电池组成,直流母线为单母线分段接线。正常运行时,两段母线分列运行,1号高频开关电源带 1号蓄电池和I段直流负荷;2号高频开关电源带 2号蓄电池和II段直流负荷。该站的两组蓄电池已于 2017年 3月进行了更换。
        2直流系统改造危险点分析
        直流系统改造的特殊性在于全站不失去直流电源的情况下进行直流负荷的移出或接入。在改造施工过程中,一旦发生直流电源断线、短路或者接地,都将有可能导致保护装置误动或者拒动,造成停电事故,甚至可能造成电网事故,因此,对直流系统改造施工人员的技术水平有很高要求,必须由经验丰富的工程技术人员负责施工。直流系统改造过程中,为了确保人身和设备安全,旧直流屏不能带电移出,新直流屏不能带电就位,所以,应确保新、旧直流屏都不能带电。直流系统一般采用辐射型供电,旧的直流系统负载线路多而杂,为了防止遗漏或误拆直流电源电缆,应提前做好负载线路的核查工作,确保直流负载线路两侧一一对应,并做好明确标识。旧馈电屏的直流电源转接到临时电源时,由于线帽可能老旧磨损,字体模糊造成正负极接反,或对该接线用途不明造成的一系列问题,在拆每一路直流正负电源时,应备好油性笔及红色、黑色绝缘胶布,贴红色代表正极,黑色代表负极,并标识好每一路电源线用途。
        3直流系统的改造方案选择和确定
        该变电站是一座 220kV枢纽变电站,在系统中占有非常重要的位置,为了保证直流系统在切改过程中可靠运行和降低改造中的危险因素,我们讨论制定了两种方案。
        3.1仅更换站内直流系统的充电屏,保留馈线屏和联络屏
        这种方案的优点是切改简单,且可靠性高,缺点是没有完成直流系统的彻底改造,直流馈线屏上空开和接线随着使用年限的延长会逐渐老化,降低直流供电的可靠性。而且馈线屏上的直流绝缘监测装置无法与新更换的直流电源监测装置通讯,不利于值班人员的运行维护。
        3.2搭建一个简易的临时直流系统,利用临时直流系统转接负载
 
        在图1中以馈线支路 2为例进行说明。用临时电缆将馈线支路直流由A点处引至临时直流系统空气开关的下侧(A点的位置在这条支路的受电侧电源接入点),用万用表核对空气开关两侧正、负极正确,然后合上空气开关,将临时直流电源并入系统,再断开该支路的空气开关,这样馈线支路 2就由临时直流系统供电。重复以上步骤,将旧的直流系统的所有馈线支路依次转接到临时直流系统。然后拆除旧的直流屏,在原有位置上安装调试好新直流屏后,再依次将临时直流系统所带的负载线路转接回新的直流系统。
        方案二的优点是可以确保在更换直流的过程中,不停止对外供电,而且避免了更换过程中对保护装置压板的操作。缺点是在负载转接过程中不同直流系统间容易产生压差,而且因为蓄电池的内阻较小,所以容易产生较大的环流,从而影响蓄电池的使用寿命。经过对两种方案的权衡比较,我们最终确定采用方案二。对于产生环流的问题,可以通过调整临时直流系统的电压,尽量缩小两套直流系统间的电压差以及缩短两套直流系统并联时间的方法,将环流的影响降到最低。
        4直流系统改造的施工步骤
        (1)利用临时电池组和充电机,搭建一个简易的临时直流电源系统。
        (2)将旧直流系统馈线屏上的负荷逐个转移到临时电源系统,改由临时电源供电。
        (3)断开旧直流屏交流输入电源,拆除旧直流系统屏柜。
        (4)新直流屏就位,安装电池,连线,接入交流充电电源,调试正常,综自信号及遥测等核对正确。
        (5)将临时电源上的负荷逐个恢复到新直流系统。
        (6)检查各支路馈线极性正确,全站设备运行正常,无异常信号,新直流系统设备投入运行。
        5直流系统改造注意事项
        (1)应将新直流系统设备进行临时组建,对新直流系统设备按相关的检验规程进行试验,确保新直流系统的充电装置、绝缘监测装置、蓄电池巡检装置、蓄电池组等设备都检验合格。在直流系统改造前期对新设备进行检验时碰到蓄电池漏液、蓄电池容量不合格等问题。
        (2)提前对新蓄电池组进行容量测试等检验时,应从正极开始逐个编号,且编号保持不变,确保每个蓄电池的开路电压、浮充电压、内阻、容量等试验数据在安装投运前后一一对应。
        (3)改造前,应对临时直流系统的电池进行仔细检查,将电池充好电,测量其输出电压是否满足要求,确保临时电源系统的可靠性。
        (4)由于一般的临时充电机只有一路交流输入电源,应提前将变电站的站用低压备用电源自投入功能进行试验,避免发生因失去交流电带来的各种问题。
        (5)临时接线时,应考虑临时引线截面,各接头接触良好、牢固。
        (6)直流馈电屏都有一路空开接到综自遥测,因此也应将临时电源系统接入综自遥测,以便运行值班人员在改造期间进行全过程直流电源监视。
        结束语
        本文论述和探讨了一个完整的直流系统改造过程中有关的技术问题,它已经在实际工程中得到了应用,实现了直流系统改造过程中对负荷不间断供电,保证直流系统正常、安全、可靠地运行,且提高了运行的灵活性。
        参考文献:
        [1]宋继成.220kV~500kV变电所二次接线设计[M].北京:中国电力出版社,2012: 2.
        [2]中华人民共和国国家发展和改革委员会.继电保护和电网安全自动装置检验规程[M].北京:中国电力出版社,2016.
        [3]白忠敏.现代电力工程直流系统[M].北京:中国电力出版社,2013.
        [4]高庆荣.电气工程师手册 [ M ].北京: 机械工业出版社,2000.
        [5]张惠,冯英.电源大全 [ M ].成都: 西南交通大学出版社,1993.
 
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