摘要：直流系统改造工程难度大，风险系数高，负荷停电机会甚少，必须从技术保障、科学管理入手。本文以500kV汕头变电站直流系统改造为例，提出了具体的改造方案，并对在改造过程中如何安全风险管理进行探讨。
关键词：变电站；直流系统改造；安全；管理；电源转接
引言
直流系统是变电站保证安全运行的一个重要组成部分，主要作为继电保护、控制、仪器仪表、信号、通信、操作以及事故照明等的重要电源，其可靠与否，直接关系到电力系统的稳定运行和设备安全。随着运行时间的推移，500kV汕头站旧有的直流系统已不可避免的出现稳压稳流性能差、运行不稳定等的问题，为了消除隐患，对服役已久的直流系统进行相应的改造显得十分迫切。
500kV汕头站是粤东电网第一座500kV变电站，是东电西送的重要枢纽，同时负责对汕头、潮州和揭阳三市供电。500kV汕头站的安全运行，关系到粤东电网的安全稳定。由于生产的连续性，难以全站停电进行直流系统改造。在无法具备全站停电改造条件下，不停电改造成为直流系统改造必须面临和解决的技术难题，确保改造过程中运行稳定又是重中之重。
1、500kV汕头站直流系统现状分析和改造方案的确定
500kV汕头变电站（以下简称汕头变）原有直流系统于2004年技改后投运，两蓄三充，蓄电池容量为2X600AH，具体如图1所示：正常运行时，两段母线上的两组充电机作为浮充电系统，第三组充电机作为充电系统和浮充电系统的备用，当任一组电池均充时可将该蓄电池从母线上切离，由充电系统对其进行均充，而不影响系统的正常运行。继保室有八面直流分屏，直流主屏与直流分屏之间均有两根联络电缆，通过两个进线空开接入分屏，进线空开一个运行一个备用。
图1，汕头变原有直流系统
汕头变原有直流系统存在的主要问题有：1、运行年限久，设备老化，严重影响变电站直流供电的可靠性；2、蓄电池运行年限长，实际容量不足；3、直流接地巡线能力差；4、直流充电模块设备老化，多次出现直流充电模块故障，已多次维修但未能有效解决。为提高变电站运行可靠性，防止因直流系统故障造成枢纽变电站运行异常，需要对直流系统进行改造，更换新设备。
汕头变改造后的直流系统如图2所示：
众所周知，500kV变电站是地区主要电源点，确保改造过程中运行稳定又是重中之重。最初设计是直流主屏采用新屏位不停电改造，直流分屏采用原屏位不停电改造，虽然改造过程中不牵涉直流屏之外设备的拆接，工作点较集中，电缆利用率，但改造过程中的直流负荷倒闸切换等技术要求高，且改造过程中必然会出现直流一段母线带全站直流负载的情况及容易造成直流短路或接地，一旦该段直流母线异常或故障则会导致全站直流失电的巨大安全隐患，安全把控难。最后跟设计沟通变更为采用新屏位不停电改造。但改造过程中牵涉到很多运行二次设备的带电搭接。
如何既能实现不停电改造，又能降低改造风险，尽量避免全站直流失电的发生成为亟待破解的一道技术难题。科学的安全管理至关重要。
2、严谨的技术保障
2.1方案保障
针对500kV变电站直流系统不停电改造的特点，制定了一套科学化、标准化的施工方案，对工程任务、人员配置、物资供给、工期安排、安全措施、工作票和具体施工流程做了周密部署。其核心主要包括以下部分：①采用分段改造的方式。分段改造有利于降低风险，即先改造直流I段，然后再改造直流II段（或者先改II段，后改I段）。分阶段一半一半改造的方式比一次性整体改造更安全，更可控，改造风险大大降低；②施工工期分为4个阶段。第一阶段完成蓄电池组更换；第二阶段完成直流改造准备工作，包括电缆敷设、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；第三阶段先后完成直流I段和直流II段改造；第四阶段完成直流系统负荷不停电转接（带电搭接）。
2.2机制保障
安全第一，预防为主，综合治理，建立健全全过程安全风险管理机制。召开风险预控方案讨论会，假想施工过程中出现的各种紧急情况，明确危险点并积极落实防范、预控措施。会审编制了《直流失电应急处置预案》，并要求在施工前组织学习，落实到位。同时针对可能出现的直流失电情况制定了《直流分屏失电应急处置流程》、《直流I/II母失电应急处置流程》、《直流分屏失电应急联络图》和《直流I/II母线失电应急联络图》等简明图表，分发至所有相关人员手中，并张贴于各工作地点显眼处。
2.3制度保障
创新性地将变电运行的操作监护制度和倒闸操作的唱票、复诵制度应用于检修操作当中，建立了操作的监护、唱票、复诵制度。改造前的直流分屏负荷切换试验和改造过程中的负荷转移涉及上百步操作，每一步操作都至关重要，不允许出错。为此专门编制了二次安措卡，详细列出了负荷切换试验和负荷转移的每一步。通过预演，明确分工，相互配合监督，并在每一步操作过程中，严格执行监护、唱票、复诵制度，防范风险，保障施工安全。
图2改造后的直流系统
2.4工具创新
工欲善其事必先利其器，好的工具能够达到事半功倍。
本次采用专用的端子试验连接螺栓和连接线，连接可靠安全方便。如图3
图3、专用的端子试验连接螺栓
3、缜密的施工流程
通过前期详细踏勘，合理的工期安排、精心的调试试验和严密的核心部署等多方位全过程的安全风险管理，切实保障施工安全。
3.1细致的前期踏勘
为了明确每面直流分屏、每路空开所带的直流负载，改造前期，继保施工技术负责人组织做了大量细致的踏勘工作。技术负责人查阅了所有图纸资料，摸清了所有直流分屏的供电结构，详细列出了所有直流分屏每一路空开所带的一、二次设备。完整细致的前期踏勘为危险点分析、专门二次安措卡、施工方案和应急处置方案的制定提供了详尽的依据。
3.2合理的工期安排
整个工期原定37天，其中第一阶段计划6天，第二阶段计划15天，第三阶段计划6天，第四阶段计划10天。求稳保安全是关键。第四阶段为整个改造的关键点。前期所有的安全、技术、组织、施工准备都是为了本阶段的顺利施工，保障改造施工的绝对安全。
3.3设备调试和负荷切换试验
新上直流屏的调试包括绝缘试验、阶段电阻试验、高频充电模块的特性试验（稳流、稳压纹波系数）等，及时发现问题以便及早解决，确保新设备的性能完好。调试完成后必须对馈线屏的每一个空开进行带负荷试验，确保所有空开性能可靠。另外，必须对每一个直流分屏做负荷切换试验。目的是确保直流主屏至直流分屏及直流分屏至其他设备的每一个空开和电缆都是完好的。
3.4负荷不停电倒换（带电转接负荷）
不停电更换直流电源系统工作中，直流馈电屏所带重要负荷的安全倒换是一个相当复杂的过程。
①倒换环网负荷。对于合闸环网回路，因为允许短时间停电，采取切倒方式就可以将负荷倒走。而直流分电屏保护回路、运动不间断电源回路等环网回路由于不能停电，应采用并倒的方式，将负荷倒至2#直流系统。其注意事项为：由于环网供电，电缆接头带电，拆除电缆接头时一定要小心认真，防止短路和接地。包扎电缆接头要分清正、负极，防止恢复时接错极性造成短路，电缆下放电缆沟时小心谨慎，防止电缆绝缘包扎头脱落。
②重要馈线负荷倒换。有些操作及测控直流电源设计为单电源供电方式，并且不能停电，因此这些负荷的倒换是本次直流系统改造工作的难点。本文采取了临时搭接环网的方法在保证不停电的前提下将负荷倒走。以倒换测控直流电源为例，首先在2#直流馈线屏上找到一个备用馈线开关做好标签，再接上临时电缆并做好标记，另一端引到1#直流屏测控直流馈线负荷处，将两个电缆头对接。对接时要注意极性、标记，所用备用开关要在断开位置，防止短路和带负荷接火伤害人身。接好后合上标记好的备用开关进行并倒，断开一组测控直流电源馈线负荷开关。将对接的电缆头包好绝缘下放电缆沟。其他分路的倒换方法同测控直流电源倒换。
直流负荷的转移操作只能是在不停电的条件下开展，这样的工作考验是继保人员对直流电源回路的熟悉程度和操作能力，操作人员必须非常清楚直流电源在各屏柜内端子排上的接入点，头脑必须全程保持清醒以明确操作过程新旧电源的带电变化情况，对新旧直流馈线屏上不断拉合的各个直流空气开关要心中有数，各组操作人员之间要默契的配合和清晰的呼应，容不得半点疏忽。当然各类安全措施必须到位且严格执行，特别是提示性或防误操作性的贴临时标示必须坚决执行。
结束语
500kV变电站直流系统改造工程难度大，风险系数高，但采取本文方案，在保证了改造工程中供电可靠性的要求的前提下，安全可靠地更换了直流系统。本文制定的直流改造方案、重要直流负荷不停电解决方案及改造过程中如何提高安全性对其他变电站直流系统改造工程有较大的借鉴意义。
参考文献
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论文作者:吴彭钦
论文发表刊物:《电力设备》2018年第23期
论文发表时间:2018/12/27
标签：负荷论文; 系统论文; 变电站论文; 汕头论文; 电缆论文; 过程中论文; 操作论文; 《电力设备》2018年第23期论文;