摘要：变电站低压交直流系统为全站提供生活、倒闸操作、保护装置运行、通信以及事故状态下的照明电源，是变电站安全稳定运行的重要保障。为了保证变电站正常运行所需的交流、直流电源，不同电压等级的变电站通常采用不同的系统设计，以满足供电可靠性和保护装置运行的要求。它们的运行维护需要特别注意，以避免失去站用交流电或者直流电源，给变电站的安全生产带来影响。文章讨论了220kV及以下变电站变电站站用电系统接线方式比较及其运行维护。
关键词：站用电；接线方式；运行与维护
1 变电站常见的交直流系统
1.1 220kV变电站低压交直流系统接线方式
交直流系统必须安全、稳定、电源质量高，以满足保护及智能装置的正常运行。220kV变电站通常有220kV、110kV与10kV三个电压等级，10kV母线一般分段运行，在两段母线上分别接1号、2号两台站用变，由此引入两路交流电源，进入控制室交直流电源系统，为全站提供站用电。直流系统取自交流馈线柜的两路馈线。
常规变电站采用381、382开关控制站用变低压侧，运行方式较为灵活。站用电可由1号站用变带两段交流母线，只需合上380开关，也可以分别各带一段交流母线，只有设备检修或者故障情况下才会合上380开关带全站站用电。这种接线方式对倒闸操作提出了较高要求，运维人员不得将两路电源并列运行，避免全站失去站用电源。具有交流380开关的交直流系统如图1所示，该接线方式适用于220kV和重要的110kV常规变电站。
1.2 110kV与35kV变电站低压交直流系统接线方式
110kV与35kV系统接线方式灵活，供电区域较小，检修停电操作方便，因此35kV变电站交直流系统配置较为简化，通常为两路交流进线供一段交流母线，典型设计双电源一段交流母线接线方式如图2所示。正常运行时由一组进线工作即可保证全站交直流用电。两路进线通常选自变电站低压两段母线站用变，也可一路选自站用电，一路选自外接临时电源。
2 特殊的交直流系统接线方式
2.1一种直流系统接线方式分析
变电站直流系统取自两段交流母线的两路馈线，由两组或三组充电机整流至两段直流母线，如图3所示。正常运行时，充电机输出开关或者把手打至“充电机至母线”，充电机的“充电机至蓄电池”开关断开，蓄电池开关“蓄电池至母线”合上，保持浮充电状态，直流系统分段开关在分位。
一些变电站为了简化充放电操作，单独设置了充电机至蓄电池充电开关或者把手，这样即使在蓄电池进行充电实验时，依然可以保证该段蓄电池所接母线可以带部分负荷，减轻另外一条直流母线的供电压力，也使蓄电池可以直接用充电机进行浮充电。为避免由于元件及线路参数原因形成直流环路，在蓄电池至母线的接线上串接了二极管，使蓄电池可以向母线供电，而母线却不能向蓄电池浮充电。
2.2常见35kV变电站站用电接线方式
35kV变电站通常只有一段380V交流母线即可保证全站的正常供电。对于10kV母线分段的35kV变电站，允许每段母线分别接一台站变，分列运行带全站站用负荷。但是35kV变电站所带负荷通常采用了10kV环网，局部35kV变电站的停电并不影响电力供应，因此存在着全站停电并且失去站用电的情况。为解决上述问题，目前出现了如图4所示的3种站用电接线方式。
方式1：35kV变电站采用两路交流站用电，一路取自站内35kV母线或35kV进线，一路取自外接电源；此方式下，当进线及全站停电时，外接电源可以持续满足保护及操作电源。方式2：一路取自站内10kV母线，一路取自外接电源；此方式即使全站停电，外接电源可以提供正常的站内交直流。方式3：站用电取自站内10kV母线；当全站停电时，可以通过10kV母线上线路反送电带站用变，可靠性大大增加。这种方式也适用于带10kV出线的220kV变电站。以上三种交直流系统接线方式分别适用于35kV的各种接线方式，如进线只有刀闸无开关、10kV母线分段等形式，满足了现场实际要求。但是它们与典型交直流系统差距较大，需要熟知其特点才能正确操作，尤其是不能让两路电源出现并列运行的情况。以避免出现故障时失去整个站用电，甚至由于两组电源电压不一致产生冲击损坏了设备。
3 变电站交直流系统的进一步发展
随着智能化变电站的普及，站用电交直流系统由过去的分块组成发展为交直流一体化系统，将380V低压交流电源、220V直流电源、48V通信电源、UPS电源及事故照明电源集成一体，减少了设备，增加了监测技术，能够实时报出运行故障，并与后台机进行通信，发故障告警信号。交直流一体化系统通过直流馈线柜出线直接直流变换，不需要48V蓄电池故障情况下供电，大大减少了运维人员的维护量和操作量，保证了供电的可靠性。目前智能变电站交直流一体化电源系统结构如图5所示。
1号电源进线和2号电源进线分别取自变电站10kV两台站变，采用ATS（交流电源自投装置）选择交流进线。对于380V一段母线，由ATS1装置选择进线。当ATS1选择1号电源进线时，如果1号电源出现故障，失去电源，ATS2装置会自动切换至2号电源进行供电，保证了供电的可靠性，也简化了运维人员倒闸操作。交直流一体化电源系统具有以下特点：（1）有灵活的运行方式，可以适应不同现场需求，尤其是满足无人值班运行要求；（2）监视、测控功能完善，装置监测开关位置、ATS位置等遥信量，及进线电压、母线电压与电流、频率、有功功率、无功功率、有功电度、无功电度、功率因数等遥测量，并上传上位机；（3）配置零序、过流和电压保护，在发生故障时能自动判断闭锁ATS动作，避免故障扩大。交直流一体化电源系统核心部件为它的智能控制单元，控制单元配置了显示屏，集成了开关控制、模块监视和信息采集功能，巡视过程中必须加以巡视，及时发现控制单元故障，避免装置误动作或者拒动。
4 结语
比较了典型的交直流系统接线方式，分析了其配置情况，针对两种特殊的设计方式进行分析，并讨论了交直流一体化电源的新变化。运维人员要熟知现场交直流系统的正常接线方式和优缺点，在事故处理和突发情况下正确操作，保证变电站安全稳定运行。
参考文献
[1]何伟.500kV变电站站用交流电源系统运行分析[J].电工电气，2012.
[2]张涛，张宇，李运海，等.220kV变电站非典型站用电接线的运方调整[J].电力系统保护与控制，2009.
论文作者:黄剑
论文发表刊物:《电力设备》2017年第18期
论文发表时间:2017/11/6
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