摘要：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。直流系统改造工程难度大，风险系数高，必须从技术保障入手，确保改造过程中设备的安全运行。笔者在负责现场改造工作的过程中，对变电站直流系统改造技术问题进行了深入的思考和分析，下面这些内容，希望对广大电力同仁有所启发和帮助。
关键词：直流系统；改造技术
前言：
直流系统是变电站的一个重要组成部分，它为继电保护、控制回路、信号系统、自动装置、事故照明、开关动力回路等直流负荷提供电源。近年来，随着运行时间的推移，一些变电站直流系统的运行方式及设备已经不能满足国家电网公司关于“预防直流电源系统事故措施”的要求。本文就是以某变电站直流系统改造为例，探讨在直流系统改造过程中，如何实现国家电网公司的各项反事故措施。
一、直流系统
（一）定义及构成
由蓄电池和硅整流充电机组成的直流供电系统，称为蓄电池组直流系统。它主要由蓄电池组、充放电设备、监控设备和馈线部分组成。其中，蓄电池组和充电设备为系统提供直流电源，并经馈线部分输送、分配到各个设备或装置，在需要放电时，放电设备相当于直流系统的负载，而监控设备则起到对整个充放电、输配电过程中状态量的监视和控制的作用。
（二）作用
直流系统在变电站中为控制、信号、继电保护、自动装置及事故照明等提供可靠的直流电源。他还为一次设备的操作提供可靠的操作电源。直流系统的可靠与否，对变电站的安全运行起着至关重要的作用，是变电站安全运行的保证。
（三）电网发展对直流系统的要求
老旧的直流系统供电模式可以戏称为“一条龙”式，一条直流馈线为多个设备或一套设备的几个部分同时提供直流电源，这些电源都是串接在一起，在电源的传送过程中，若其中某一设备或环节出现断裂，则整个馈线支路上的设备都将失去直流电源，对电网的安全运行构成严重的危害。
二、直流系统改造技术
（一）工程概况介绍
某局今年改造的这3个变电站，都是在原屏位上进行全部直流系统设备更换。改造后直流系统的充电屏和馈电屏均为杭州中恒电气股份有限公司的产品，充电模块为杭州中恒ZHR系列智能型高频开关整流模块，采用了高频开关技术，模块化设计，具有稳压、稳流精度高，纹波系数小，可靠性高等优点。主监控器型号均为ZHM05型，该产品应用了当前最新的微机控制技术，模块化设计，配有标准RS-485、RS-232或以太网接口，可方便地实现与厂站综合自动化系统的对接。220kV变电站的直流系统在馈电屏处另配独立的ZHMI01型微机绝缘监测装置，能实现绝缘监测系统的全自动精确管理。蓄电池组均采用某电源股份有限公司的GFM系列阀控密封式铅酸蓄电池。
（二）直流系统改造前的运行方式
110kV变电站一般都为单电单充直流系统，直流母线为单母线，通过配置两组馈线总空开，对全站的电气设备进行供电。
220kV变电站通常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，两段母线分裂运行，1号高频开关电源带Ⅰ组蓄电池和Ⅰ段直流负荷，2号高频开关电源带Ⅱ组蓄电池和Ⅱ段直流负荷。
（三）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。
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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。
（四）直流系统改造方案的选择
直流系统改造实施时，一般都是要搭建一个简易的临时直流电源系统，利用临时直流系统转接负载，有以下两种方案可供选择。选择一：提前申请退出保护出口压板，断开保护装置电源，改接到临时直流电源，完毕恢复相应的保护出口压板。重复以上操作，可以将全站的直流负荷转接到临时电源供电。在新的直流系统安装调试完毕后，重复上述过程拆除临时直流电源。
选择二：将临时直流电源并入旧直流系统，然后拆去旧直流系统，在新的直流系统安装调试完毕后，又将新的直流系统并入临时直流电源，再拆除临时直流电源即可。
此两种方案各有利弊，须慎重选择。方案一，实施过程比较繁琐，但是安全可靠，适用于保护装置侧正负电源端子排无并列备用端子的旧站改造，即无法再用临时电缆并接直流电源；方案二，实施过程比较简单，但是危险因素较多，两组不同的直流系统并接时容易产生压差，且因蓄电池的内阻较小，容易产生较大的环流，并列运行时对蓄电池冲击较大，影响蓄电池寿命。综合以上考虑，通过认真排查核对，某局3个变电站均为旧站，很多保护装置侧的直流电源正、负极端子都无并接的备用端子排，若要并接临时电源接线，必须要断开原直流电源接线端子，因而无法通过临时电缆并接临时直流电源，因此，选择方案一进行改造。
（五）直流系统改造施工步骤
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。
（六）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。笔者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。
结语：
文中变电站直流系统改造，经过一段时间的平稳运行，达到了设计要求。变电站直流系统的改造是复杂的，本文作者根据平时的工作实践，就改造过程中的几个主要问题进行了分析和探讨，希望对一些老旧变电站的直流系统改造有一定的参考价值。
参考文献：
[1]徐凯.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,2010(7).
[2]朱建生.改造交直流系统时的临时供电装置[J].电力与能源，2013（2）：170-173.
论文作者:靳慧
论文发表刊物:《电力设备》2019年第8期
论文发表时间:2019/9/19
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