摘要：直流系统是变电站的一个重要组成部分，对变电站的正常运行起着重要的作用，直流系统设计方案的合理性直接影响着变电站的可靠性。对此，在变电站直流系统的应用中，要根据变电站的实际情况对直流系统进行计算、分析，选择最合理的设计方案。
关键词：直流系统，220 kV 变电站，应用
直流系统作为变电站的重要组成部分，在整个管理中需要做好系统分析工作，结合系统功能和实际要求等客户，要明确系统的实际应用要求，突出应用优势，实现整体进步。
1变电站直流系统概述
变电站直流系统的组成部分主要包含高频开关电源整流模块、蓄电池组以及微机绝缘检测设备等。在直流系统中所采用的管理方式都是模块式管理，主要通过变电站系统中的监控系统对各个模块的功能参数进行实时测量与采集，并根据实际情况对直流系统的运行方式进行调节，从而达到对直流系统的科学管控的目的。目前我国大部分地区的变电站直流系统充电设备都更新了智能高频开关电源充电设备，传统的相控整流充电设备也在逐渐更换中。直流系统不仅可以为变电站各种设备提供稳定的直流电源，还是一个独立运行的电源装置，当外部交流电出现运行故障，无法正常的对变电站进行稳定供电时，直流系统便可以通过其内部的蓄电池向变电站相关设备提供直流电源，确保变电站系统的稳定正常运行。
2 220kV变电站直流系统接线分析
2.1直流母线接线
根据规程要求变电站多采用单母线、单母线分段接线或双母线接线，但随电压等级不同，接线方式存在差异。结合220kV变电站的可靠性及经济性要求，因单母线接线方式接线简单清晰，但可靠性与灵活性差，而单母线分段接线馈线由不同母线供电，且接线虽较单母线复杂，但较双母线接线简单清晰，也便于在直流屏内进行布线，并能在当一段母线故障时，分段断路器在继电保护配合下自动跳闸，切除故障，使非故障母线正常供电，方便查找直流系统接地。再从减少母线隔离开关用量，节约投资成本以及利于检修维护考虑，故220kV变电站采用单母线分段接线，每段母线分别接一组蓄电池和一套充电装置。
2.2直流馈线网络
考虑现阶段辐射式供电负载率过高，分段不合理，联络数过少，无法满足N-1准则，220kV变电站直流系统馈线网络采用环网供电方式，为满足220kV系统继电保护配置双重化的要求，两套保护的直流供电电源相互独立，两个直流分屏分别从两段分母线引入，控制直流母线分为两段，且控制直流母联开关正常运行时断开。
2.3直流系统工作电压
（1）在变电站中，对于动力负荷来说，它们的功率一般比较大，供电距离较长，采用110V电压时，电缆截面较大，投资增加，通过技术、经济比较，采用220V电压比较好。（2）在相同操作功率时，220V控制电缆中的电流比110V控制电缆中的电流要小一倍，降低了控制电缆中的电压降，也降低了控制电缆方面的投资。由上可见，对于采用220V的直流系统工作电压，不仅可以选用较小的电缆截面，降低电缆的投资，还可以节省有色金属。故对于220kV变电站采用220V的直流系统工作电压。
3蓄电池及组数的选择
3.1 220kV直流系统蓄电池组数的确定
蓄电池组数主要取决于直流负荷的性质和直流系统对可靠性、经济性的要求。
（1）考虑220kV变电站直流负荷重要程度相对较高，因大部分220kV变电站建设规模比较大，且为中间变电站，全站停电后，将引起区域电网的解列。配置两组蓄电池可靠性可以得到大幅度提高。
期刊文章分类查询,尽在期刊图书馆（2）从负荷的供电方式考虑，因220kV变电站的继电保护装置是双重化的，从电流互感器二次侧到断路器跳闸线圈都是双重化，因此，直流系统应设有独立的两组蓄电池，分别对两套保护及跳闸线圈供电，以利于系统的安全运行。因此，从满足设备可靠性要求和简化母线结构、减少设备造价、节约能源、避免降压装置故障开路造成母线失压等综合考虑，220kV变电站直流系统应配置两组蓄电池。
3.2蓄电池容量的选择
对于蓄电池容量的选择需进行直流负荷统计，直流负荷按性质划为，包括经常负荷、事故负荷、冲击负荷。采用电压控制法计算来选择确定蓄电池的容量，为使得事故放电初期、放电末期蓄电池都能维持在一定的电压水平，而且能承受冲击负荷，蓄电池还应考虑适当的裕量。通过计算，220kV变电站直流系统额定电压取220V，蓄电池考虑两组，那么蓄电池的容量一般选择为150～200Ah。
3.3蓄电池的布置
阀控式蓄电池对充电装置和运行环境有很高的要求，这也是之前很多变电站对蓄电池设置专室布置，并用专门的空调进行控制蓄电池运行所要求的温度环境，然随着蓄电池产品技术已渐成熟，再加上从经济上进行考虑，变电站蓄电池组200Ah及以下容量的电池可组柜安装在主控室或直流电源室，这样布置可以在达到减少220kV变电站直流系统建设投资和运行费用的同时也优化了直流系统供电网络与直流负荷之间的电气距离，进而提高直流系统整体网络的优化运行。
4高频开关电源装置
当高频电源模块应用在直流系统当中时，通常情况下是以 N+1 并联冗余的方式进行设置。基于正常状况，N+1 模块能够实现同时供电，自动均流，若当中一个模块出现故障时，总负荷可由其他模块均分，而且出现故障的高频开关整流模块能够带电插拔更换。这样不但让故障更换不受时间限制，而且还使运行的可靠性大大提升。总之，使用高频电源模块能够使接线得到有效简化，并起到节约屏位，减少投资的优化效果。
5绝缘监测和电压监视装置
为了监视直流系统的绝缘水平，防止由于直流系统两点接地可能引起的断路器误动作的严重后果，必须在直流系统中装设连续工作且足够灵敏的绝缘监察装置。为了监视直流系统的电压状况，还要设电压监视装置。近年来微机型直流绝缘监测和电压监视装置发展迅速。这些产品的灵敏度高，正、负母线绝缘同时降低时也能进行监测，并带有分支回路在线监测装置，能指出绝缘下降或出现接地故障的回路，大大缩短了查找直流系统接地故障的时间。
6直流系统设备布置
（1）蓄电池应采用框架安装方式布置于专用蓄电池室。（2）直流系统主馈屏（柜）和充电装置应靠近负荷中心，布置在专用直流室或继电器小室内。（3）每套高频开关电源装置配置一套微机监控单元，根据直流系统运行状态，综合分析各种数据和信息，对整个系统实施控制和管理，并通过 RS-485 通信口将信息上传至站内监控系统。直流系统的重要信息通过硬接点方式接入站内监控系统。（4）每套蓄电池配置一套蓄电池巡检仪，检测蓄电池单体运行工况，对蓄电池充、放电进行动态管理。（5）在直流主馈屏（柜）和分屏（柜）上装设直流绝缘监察装置，在线监视直流母线的电压，过高或过低时均发出报警信号，包括检测直流馈线的接地情况。（6）蓄电池出口、高频开关电源装置直流侧出口回路、直流馈线回路和蓄电池试验放电回路，应装设保护电器。蓄电池出口保护电器可采用熔断器，其它保护电器宜采用专用直流空气开关，分馈线开关与总开关之间至少保证 3～4 级级差。
综上，在对 220kV 变电站直流系统进行优化过程中，便需要从多方面进行考虑，例如蓄电池系统的安装、充电装置的配置以及高频开关电源的设置等，均需要实现全面优化。这样才能够直流供电系统的安全及稳定提供依据，才能够为整个电站系统的完整得到充分保障。
参考文献：
[1]张映鸿，李定钢.变电站直流系统运行维护探讨[J].建材发展导向（上），2018（6）.
[2]田景亮. 220kV变电站中直流系统接地故障探[J].建筑工程技术与设计，2018（11）.
论文作者:王艳
论文发表刊物:《河南电力》2018年14期
论文发表时间:2018/12/28
标签：变电站论文; 蓄电池论文; 系统论文; 母线论文; 电压论文; 接线论文; 装置论文; 《河南电力》2018年14期论文;