摘要：直流系统是从江航电枢纽中的一个重要组成部分，以从江航电枢纽10.5kVⅠ、Ⅱ段开关柜直流系统为例，本文主要介绍了开关柜直流系统的接线方式与运行特征，分析开关柜直流系统在运行中存在的主要问题，提出了改进措施和方法，改进后提高了10.5kVⅠ、Ⅱ段开关柜直流系统供电的可靠性和安全性。
关键字：航电枢纽；直流系统；接线方式；改进措施
1 引言
直流系统作为从江航电枢纽的一个重要环节，为从江航电枢纽继电保护及自动装置、信号、监控、操作回路、遥控通讯、微机及五防系统、事故照明等负荷提供直流电源。因此，要求有相当高的供电安全性和可靠性。从江航电枢纽直流系统主要由蓄电池组、整流装置、直流系统绝缘监测装置、直流母线和直流负荷等相关设备组成。直流系统正常运行时，正极和负极对地绝缘电阻相等，正极和负极对地电压平衡。对于直流系统接线方式的基本要求有：供电可靠性高，接线方式简单明晰，操作简单灵活，直流系统接地故障处理快速准确，影响范围小。只要把握住直流系统布置的原则，一般可满足航电枢纽直流系统运行的基本要求，有利于保证航电枢纽整个系统的安全稳定运行。对于航电枢纽即将投入运行而言，直流系统接线已完成，具备带电运行。但是还存在一些不足之处，需要通过全面排查线路来改进直流系统接线方式，以提高整个直流系统运行的安全性、可靠性和稳定性，从而保证整个航电枢纽正常、稳定运行。下面以从江航电枢纽10.5kVⅠ、Ⅱ段开关柜直流系统为例，说明直流系统接线改进的必要性。
2 直流系统概况
从江航电枢纽共安装2台22.5MW灯泡贯流式机组，机组直流系统采用分段双母线运行，具有较高的供电可靠性，操作灵活性。机组直流系统整流装置采用8个KH22020-9型高频开关电源模块，由2路400V厂用电交流电源输入到高频模块整流成220V直流电后，输送到机组所在的直流母线。在正常运行情况下，1路交流电供电，1路交流电备用。同时为该机组型号为GFM-250U的103块蓄电池进行浮充电。
从江航电枢纽10.5kVⅠ、Ⅱ段开关柜由外来厂用备用电源进线开关柜、#1、#2厂用分支柜、生活区用电馈线柜、船闸用电馈线柜、#1、#2主变低压侧电压互感器及避雷器柜、#1、#2发动机出口专用真空断路器柜、#1、#2发动机侧电压互感器及避雷器柜、#1、#2励磁分支柜等组成，并用直流小母线分别将10.5kVⅠ、Ⅱ段开关柜串联在一起，从直流小母线上分别接线到各开关柜操作和控制回路上，再从中控室直流系统中馈线柜对应控制10.5kVⅠ、Ⅱ段开关柜中外来厂用备用电源进线开关柜、#1、#2厂用分支柜、生活区用电馈线柜、船闸用电馈线柜、#1、#2主变低压侧电压互感器及避雷器柜、#1、#2发动机出口专用真空断路器柜、#1、#2发动机侧电压互感器及避雷器柜、#1、#2励磁分支柜等的直流电源线分别接到柜顶串联直流小母线上，实现控制操作回路的直流电源。虽然看上去合理，可以保证正常运行的可靠性。但仔细分析，其接线方式不合理，使其存在一定的安全隐患，当其中一个开关柜在合上或断开直流空气开关时，其它开关柜得电或者失电，将引起开关柜所接带的设备保护装置或相应电气设备控制电源得电或者失电，导致机组相应保护动作，使机组跳闸。
3 直流系统分析
10.5kV开关柜Ⅰ、Ⅱ段直流系统图如图1所示。10.5kVⅠ、Ⅱ段开关柜直流系统投入运行时，在不带负荷情况下可以满足开关柜所有直流设备正常运行的需求。但仔细分析，供电可靠性存在一定的风险，一旦在中控室直流系统中馈线柜上将10.5kVⅠ段开关柜中外来厂用备用电源进线开关柜的直流空气开关合上，10.5kVⅠ段开关柜中#1厂用分支柜、生活区用电馈线柜、#1主变低压侧电压互感器及避雷器柜、#1发动机出口专用真空断路器柜、#1发动机侧电压互感器及避雷器柜、#1励磁分支柜等对应在直流系统中馈线柜上的直流空气开关显示灯全部亮，所有开关柜全部带电。同理，10.5kVⅡ段开关柜也是如此。看似简单，只用一个直流空气开关接带所有开关柜所需直流电源的设备运行，其他开关柜所控制的直流空气开关未合上，10.5kVⅠ、Ⅱ段开关柜直流系统的供电就会出现负荷分配不均匀，可靠性、安全性无保障。鉴于此设想，原设计为了提高直流系统接线方便，而将10.5kVⅠ、Ⅱ段开关柜分别用直流小母线串联。但突显出直流系统接线不合理，一旦在中控室直流系统中馈线柜上送任何一个控制开关柜直流电源的直流空气开关，剩余直流空气开关全部显示运行状态，因此出现反送电现象，存在一定的风险性，给机组运行带来安全隐患，给检修带来触电风险。导致在机组运行时，直流空气开关负荷分配不合理，造成安全隐患的发生。
图1 10.5kV开关柜Ⅰ、Ⅱ段直流系统图
4 直流系统问题分析
分析10.5kVⅠ、Ⅱ段开关柜直流系统图发现，由于10.5kVⅠ、Ⅱ段开关柜直流系统在实际运行中存在接线不合理的缺陷，导致机组在运行过程中存在一定的安全隐患，若外来厂用备用电源进线开关柜进行检修时，需要断开10.5kVⅠ段开关柜中外来厂用备用电源进线开关柜交流和直流电源，一旦直流空气开关断开，从而导致10.5kVⅠ段开关柜中#1厂用分支柜、生活区用电馈线柜、#1主变低压侧电压互感器及避雷器柜、#1发动机出口专用真空断路器柜、#1发动机侧电压互感器及避雷器柜、#1励磁分支柜等开关柜直流电源消失，可能引起保护动作，机组跳闸。同理，10.5kV开关柜Ⅱ段也会出现类似的现象。
针对10.5kVⅠ、Ⅱ段开关柜直流系统中外来厂用备用电源进线开关柜、#1、#2厂用分支柜、生活区用电馈线柜、船闸用电馈线柜、#1、#2主变低压侧电压互感器及避雷器柜、#1、#2发动机出口专用真空断路器柜、#1、#2发动机侧电压互感器及避雷器柜、#1、#2励磁分支柜等开关柜顶上分别用直流小母线串联，分别属于公用一条直流小母线，一旦任何一个开关柜直流电源的直流空气开关合上或者断开，其他开关柜将带电运行或失电状态。若机组在运行过程中，将导致所有开关柜直流空气开关负荷分配不均匀，使机组运行可靠性得不到保障，引起相应保护动作，机组跳闸。
5 直流系统改进
通过对从江航电枢纽10.5kVⅠ、Ⅱ段开关柜直流系统进行分析，存在的缺陷，产生的各种原因，对此引起的严重后果的总结认识，对其直流系统接线进行了改进，改进后10.5kVⅠ、Ⅱ段开关柜直流系统图如图2所示。
从江航电枢纽10.5kVⅠ、Ⅱ段开关柜直流系统主要采取改进措施：将10.5kVⅠ、Ⅱ段开关柜直流系统中外来厂用备用电源进线开关柜、#1、#2厂用分支柜、生活区用电馈线柜、船闸用电馈线柜、#1、#2主变低压侧电压互感器及避雷器柜、#1、#2发动机出口专用真空断路器柜、#1、#2发动机侧电压互感器及避雷器柜、#1、#2励磁分支柜等开关柜顶上分别公用直流小母线切割开，使每一个开关柜成为独立的直流小母线，且相对应的直流空气开关控制各自的开关柜的直流电源，互不相影响，通过改进接线方式可以扬长避短。在机组正常运行中，不因为直流电源的消失，而引起保护动作，机组跳闸现象，极大的提高直流系统供电的安全性，可靠性。任何一个开关柜检修，需断开直流电源，都不会影响其他开关柜的直流电源供电，极大的改善了直流系统的供电安全性和可靠性。
图2 10.5kV开关柜Ⅰ、Ⅱ段直流系统图
6 直流系统改进优势分析
对从江航电枢纽10.5kVⅠ、Ⅱ段开关柜直流系统进行改进后，对比其改进前、后的直流系统接线方式可以发现，改进后的直流系统接线主要呈现出以下优势：
（1）投资成本小，在不改变原整个直流系统正常浮充、均充、接待负荷等各种功能，而且能极大地提高10.5kVⅠ、Ⅱ段开关柜直流系统供电的可靠性和安全性。
（2）直流系统接带负荷方式灵活，10.5kVⅠ、Ⅱ段开关柜直流系统中各个开关柜直流电源互不相影响，可以任意合上或断开其直流空气开关，而不影响其他开关柜正常运行。不管哪一个开关柜出现故障，需要检修或者维护将本开关柜停电，都不会影响其他开关柜直流电源的正常供电。
（3）有利于10.5kVⅠ、Ⅱ段开关柜直流系统中各个开关柜直流负荷分配均匀，不会出现一个开关柜的直流空气开关承担所有开关柜的直流负荷现象。
（4）有利于机组正常运行，不因开关柜直流负荷分配不均匀，引起保护动作，机组跳闸。
7 结束语
结合从江航电枢纽10.5kVⅠ、Ⅱ段开关柜直流系统实际接线情况进行改进，使10.5kVⅠ、Ⅱ段开关柜直流系统的安全性大幅度提高，保证整个航电枢纽直流系统的安全稳定运行，从而提高了从江航电枢纽的整体安全性和供电可靠性。自2016年改进以来，从江航电枢纽10.5kVⅠ、Ⅱ段开关柜直流系统一直稳定可靠运行。
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作者简介：
杨通权（1986-）男，本科，助理工程师，主要从事水电站电气设备技术管理与维护
论文作者:杨通权
论文发表刊物:《电力设备》2019年第5期
论文发表时间:2019/7/8
标签：开关柜论文; 系统论文; 电枢论文; 接线论文; 电压互感器论文; 机组论文; 避雷器论文; 《电力设备》2019年第5期论文;