直流系統(tǒng)概述

　　變電站為什么要采用直流系統(tǒng)，與交流系統(tǒng)相比有哪些優(yōu)勢?

　　1. 電壓穩(wěn)定好,不受電網(wǎng)運行方式和電網(wǎng)故障的影響,單極接地仍可運行 。

　　2. 單套直流系統(tǒng)一般有二路交流輸入(自動切換)，另有一套銀杉蓄電池組，相當(dāng)于有三個電源供電，供電可靠高。

　　3. 直流繼電器由于無電磁振動、沒有交流阻抗，損耗小，可小型化，便于集成。

　　4. 如用交流電源，當(dāng)系統(tǒng)發(fā)生短路故障，電壓會因短路而降低，使二次控制電壓也降低，嚴(yán)重時會因電壓低而使斷路器跳不開!

　　直流電源系統(tǒng)的作用

　　1. 直流系統(tǒng)是給信號及遠動設(shè)備、保護及自動裝置、事故照明、斷路器(開關(guān))分合閘操作提供直流電源的電源設(shè)備。直流系統(tǒng)是一個獨立的電源，在外部交流電中斷的情況下，由銀杉蓄電池組繼續(xù)提供直流電源，保障系統(tǒng)設(shè)備正常運行。

　　2. 直流系統(tǒng)的用電負荷極為重要，對供電的可靠性要求很高，直流系統(tǒng)的可靠性是保障變電站安全運行的決定性條件之一。

　　3. 在系統(tǒng)發(fā)生故障，站用電中斷的情況下，如果直流電源系統(tǒng)不能可靠地為工作設(shè)備提供直流工作電源，將會產(chǎn)生不可估計的損失。

　　直流電源系統(tǒng)的組成

　　直流系統(tǒng)包括：交流輸入、充電裝置、銀杉蓄電池組、監(jiān)控系統(tǒng)(包括監(jiān)控裝置、絕緣監(jiān)測裝置等)、放電裝置(可選)、母線調(diào)壓裝置(可選)、饋線屏等單元組成。

　　直流系統(tǒng)結(jié)構(gòu)框圖及常用術(shù)語

　　銀杉蓄電池組

　　用電氣方式連接起來的兩個或多個單體銀杉蓄電池。

　　銀杉蓄電池

　　能將所獲得的電能以化學(xué)能的形式貯存并將化學(xué)能轉(zhuǎn)變?yōu)殡娔艿囊环N電化學(xué)裝置。

　　充電模塊

　　將交流電整流成直流電的一種換流設(shè)備，其主要功能是實現(xiàn)正常負荷供電及銀杉蓄電池的均/浮充功能。

　　合閘母線

　　直流電源屏內(nèi)供斷路器操作機構(gòu)等動力負荷的直流母線。

　　控制母線

　　直流電源屏內(nèi)供保護及自動控制裝置、控制信號回路等的直流母線。

　　合閘母線與控制母線的區(qū)別是什么?

　　控制母線提供持續(xù)的，較小負荷的直流電源;而合閘母線提供瞬時較大的電源，平時無負荷電流。在合閘時電流較大，會造成母線電壓的短時下降。

　　控母電壓一般為220V，合母電壓稍高一些，一般為240V。

　　直流饋線

　　直流饋線屏至直流小母線和直流分電屏的直流電源電纜。

　　監(jiān)控模塊

　　直流系統(tǒng)的充電模塊統(tǒng)一受控于一臺中央控制系統(tǒng)，系統(tǒng)采用模塊化結(jié)構(gòu)，實現(xiàn)系統(tǒng)的“四遙”功能，這樣的系統(tǒng)稱為監(jiān)控模塊。

　　常用術(shù)語

　　1. 直流標(biāo)稱電壓：

　　是指直流系統(tǒng)中受電設(shè)備的直流額定電壓。有48 V、 110V、220V三個電壓等級。

　　2. 直流額定電壓：

　　是指供電設(shè)備的直流額定電壓，一般指母線電壓。50V、 115V、 230V三個電壓等級。

　　3. 直流額定電流：

　　是指供充電裝置輸出的直流額定電流。5A、10A、15A、20A、30A、40A、50A、80A、100A、160A、200A、250A、315A、400A。

　　4. 充電：

　　充電裝置用不同的方式對銀杉蓄電池進行充電。

　　5. 恒流充電：

　　充電電流在充電電壓范圍內(nèi)維持在恒定值的充電。

　　6. 浮充電：

　　在充電裝置的直流輸出端始終并接著銀杉蓄電池和負載，以恒壓充電方式工作。正常運行時，充電裝置在承 擔(dān)經(jīng)常負荷的同時向銀杉蓄電池補充充電，以補充銀杉蓄電池的自放電，使銀杉蓄電池以滿容量的狀態(tài)處于備用 。

　　7. 恒壓充電：

　　充電電壓維持在恒定值的充電。

　　8. 限流恒壓充電：

　　采用限制電流，電壓維持在恒定值的充電。

　　9. 均衡充電：

　　為補償銀杉蓄電池在使用過程中產(chǎn)生的電壓不均勻現(xiàn)象，使其恢復(fù)到規(guī)定的范圍內(nèi)而進行的充電，稱為均衡充電。銀杉蓄電池事故放電后進行的補充充電，也稱為均衡充電。

　　10. 銀杉蓄電池容量C10：

　　10小時率額定容量。單位：Ah。

　　11. 核對性放電：

　　在正常運行中的銀杉蓄電池組，為了檢驗其實際容量，以規(guī)定的放電電流進行恒流放電，只要有單節(jié)電池達到了規(guī)定的放電終止電壓，即停止放電，然后根據(jù)放電電流和放電時間，計算出銀杉蓄電池組的實際容量，稱為核對性放電。

　　直流系統(tǒng)的劃分

　　48V系統(tǒng)主要用于通信、遠動裝置及保護通道接口裝置及載波機等。

　　110V 主要用于保護、自動裝置、信號、斷路器的分合閘控制等。

　　110V銀杉蓄電池個數(shù)少，占地面積小，安裝和維護工作簡單。

　　220V直流電源對變電站的事故照明比較有利，接線簡單。因照明電壓一般采用220V，如使用110V直流系統(tǒng)時，需要采用逆變裝置或其它辦法來解決事故照明的供電問題，較為復(fù)雜。

　　常見接線方式

　　直流系統(tǒng)常用接線包括：

　　直流電源系統(tǒng)接線

　　直流饋線接線

　　直流電源系統(tǒng)常用接線方式

　　直流系統(tǒng)電源接線應(yīng)根據(jù)電力工程的規(guī)模和電源系統(tǒng)的容量確定。按照各類容量的發(fā)電廠和各種電壓等級的變電所的要求，直流系統(tǒng)主要有以下幾種接線方式。

　　一組充電機一組銀杉蓄電池單母線接線

　　特點:

　　接線簡單、清晰、可靠。

　　一套充電機接至直流母線上，所以銀杉蓄電池浮充電、均衡充電以及核對性放電都必須通過直流母線進行，當(dāng)銀杉蓄電池要求定期進行核對性充放電或均衡充電而充電電壓較高，無法滿足直流負荷要求時，不能采用這種接線。

　　適用范圍:

　　適用于110kV以下小型變(配)電所和小容量發(fā)電廠，以及大容量發(fā)電廠中某些輔助車間。

　　對電壓波動范圍要求不嚴(yán)格的直流負荷，不要求進行核對性充放電和均衡充電電壓較低，能滿足直流負荷要求的閥控型密封鉛酸銀杉蓄電池組。

　　二組充電機一組銀杉蓄電池單母分段接線

　　特點:

　　銀杉蓄電池經(jīng)分段開關(guān)接至兩端母線，二套充電機分別接至兩段母線。

　　分段開關(guān)設(shè)保護元件，限制故障范圍，提高安全可靠性。

　　適用范圍：

　　適用于110kV 以下小型變(配)電所和小容量發(fā)電廠，以及大容量發(fā)電廠中某些輔助車間。

　　對電壓波動范圍要求不嚴(yán)格的直流負荷。

　　不要求進行核對性充放電和均衡充電電壓較低的銀杉蓄電池，如閥控型密封鉛酸銀杉蓄電池組。

　　二組充電機二組銀杉蓄電池雙母接線

　　特點:

　　整個系統(tǒng)由二套單電源配置和單母線接線組成，兩段母線間設(shè)分段隔離開關(guān)，正常兩套電源各自獨立運行，安全可靠性高。

　　與一組電池配置不同，充電裝置采用浮充、均充以及核對性充放電的雙向接線，運行靈活性高。

　　適用范圍：

　　適用于500kV 以下大、中型變電所和大、中型容量發(fā)電廠。

　　負荷對直流母線電壓的要求和對運行方式的要求不受限制。

　　三組充電機二組銀杉蓄電池雙母接線

　　特點:

　　備用充電機采用均充、浮充兼?zhèn)涞慕泳€，運行方式靈活，可靠性高。

　　正常運行時充電裝置與銀杉蓄電池在母線并聯(lián)運行，直流母線電源切換時不停電，提高了直流母線供電的可靠性

　　適用范圍:

　　適用于500kV 大型變電所和大容量發(fā)電廠。

　　適用于對直流母線電壓有任何要求的負荷和任何類型的銀杉蓄電池，可以滿足銀杉蓄電池各種工況運行的需要。

　　500kV變電站直流系統(tǒng)，應(yīng)滿足兩組銀杉蓄電池、兩臺高頻開關(guān)電源或三臺相控充電裝置的配置要求，每組銀杉蓄電池和充電裝置應(yīng)分別接于一段直流母線上，第三臺充電裝置(如果有備用充電裝置)可在兩段母線之間切換，任一工作充電裝置退出運行時，手動投入第三臺充電裝置。

　　補充說明：

　　1. 直流系統(tǒng)中的主要電源是銀杉蓄電池組，其次是充電和浮充電設(shè)備。220～500kV變電所銀杉蓄電池正常情況下以浮充電方式運行。直流負荷實際上由浮充電設(shè)備供電，銀杉蓄電池處于浮充電狀態(tài)。

　　2. 當(dāng)有兩組銀杉蓄電池時，每段直流母線接一組銀杉蓄電池和一套浮充電設(shè)備。兩套浮充電設(shè)備應(yīng)接在不同的交流電源回路。

　　3. 110kV以下變電所一般采用單母線接線，220～500kV變電所常用的直流母線接線方式有單母線分段和雙母線兩種。

　　4. 330kV及以上電壓等級變電站應(yīng)采用三臺充電裝置，兩組銀杉蓄電池組的供電方式。

　　5. 重要的220kV變電站應(yīng)采用三臺充電裝置，兩組銀杉蓄電池組的供電方式。

　　常見饋線接線方式

　　直流系統(tǒng)饋電網(wǎng)絡(luò)有兩種供電方式：

　　環(huán)形供電

　　輻射形供電

　　環(huán)形供電

　　在大型直流網(wǎng)絡(luò)中，環(huán)形供電網(wǎng)絡(luò)操作切換較復(fù)雜、尋找接地故障點也較困難;環(huán)形供電網(wǎng)絡(luò)路徑較長，電纜壓降也較大，因此，變電站直流系統(tǒng)的饋線網(wǎng)絡(luò)應(yīng)采用輻射狀供電方式，不宜采用環(huán)狀供電方式。

　　輻射形供電

　　輻射電源供電網(wǎng)絡(luò)是以直流屏上直流母線為中心，直接向各用電負荷供電的一種供電方式。

　　采用輻射電源供電方式的優(yōu)點：

　　一個設(shè)備或系統(tǒng)由1～2條饋線直接供電，當(dāng)設(shè)備檢修時或調(diào)試時，可方便地退出，不致影響其他設(shè)備。

　　當(dāng)直流系統(tǒng)發(fā)生接地故障時，便于接地故障點的查找。

　　電纜的長度較短，壓降較小。

　　采用輻射電源供電方式的缺點：

　　饋線數(shù)量增加，電纜總長度增加，可能使直流主屏數(shù)增加，投資較大。

　　輻射電源供電方式配置的基本原則

　　1. 下列回路由獨立的直流回路供電：

　　信號回路單獨設(shè)置直流供電回路。

　　具有雙重跳閘線圈和雙重化保護裝置的電氣元件，設(shè)置兩組直流電源時，由獨立的回路分別供電給兩套保護裝置并各自動作于一組跳閘線圈。

　　發(fā)電機或發(fā)電廠-變壓器組，對主保護、后備保護、異常運行保護以及勵磁設(shè)備配置二回或三回直流回路。不同的直流回路應(yīng)接于不同總?cè)蹟嗥鞯闹绷髂妇€段上。

　　2.在負荷較多且分布較集中的地方應(yīng)設(shè)置直流分電屏，由直流分電屏向各個負荷分別供電。

　　補充說明

　　1. 對于直流饋線， 220kV及以上變電所考慮到保護裝置的雙重化及控制回路的雙重化;

　　一是要求保護電源與控制電源分開，分別由不同的小開關(guān)供電或供不同的小母線;

　　二是要求雙重化的兩組電源由直流系統(tǒng)不同的母線電。

　　2. 繼電保護裝置、信號回路、斷路器控制回路直流電源，應(yīng)分別由專用的直流空氣開關(guān)供電。

　　3. 雙配置繼電保護，兩套保護裝置、斷路器兩組跳閘線圈應(yīng)分別由專用的直流空氣開關(guān)供電，且接與不同的直流小母線。

　　4. 對直流系統(tǒng)的空氣開關(guān)或熔斷器，其容量不但要滿足在最大動態(tài)工作電流的2倍，還一定要考慮上下級的配合，上級開關(guān)或熔斷器的容量不能低于下級總的最大動態(tài)工作電流的2倍。

　　5. 事故照明宜分為兩個回路，分別接在兩段母線上。