摘要：随着运行时间的推移，一些变电站旧有的直流电源已不可避免的出现稳压稳流性能差、运行不稳定的问题，面临着逐步淘汰和改造。本文对变电站直流系统改造实践中遇到的问题作了简要分析，并就站内设备直流电源转接中所面临问题的处理提出了解决方案。
关键词：变电站；直流系统改造；电源转接问题；处理措施
1导言
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十分重要的作用，我们不但要保证其在运行中设计、配置合理，而且要在其因老化淘汰而改造的工作中充分估计到所要面临的问题，以便采取行之有效的措施。
2 直流系统的基本构成
变电站直流系统通常由四个部分构成：交流配电单元、直流充电单元、直流馈线单元、蓄电池单元。
1）交流配电单元：交流配电单元主要包括两路交流输入电源，分别引自80VⅠ、Ⅱ段交流低压母线。正常情况下两路交流输入电源一主一备，通过交流接触器或监控器实现主备功能的自动切换，当交流主电源失电时，备用电源能够自动切入。
2）直流充电单元：包括高频整流模块、中央监控系统等。充电母线上接有高频整流模块，高频整流模块的基本工作原理是：①交流电输入经整流滤波后得到直流电，直流电再经过功率转换器转换成高频脉冲电压，高频脉冲电压经过高频变压器和整流滤波电路转化为直流输出电压。②通过脉冲宽度调制电路来调节开关器件的导通时间和截止时间，这样即可以使得稳压和稳流精度得到提高，同时也可以获得较短的动态响应时间。③采用软开关技术以及无功功率功率因数校正技术，消除了开机浪涌，提高了功率因数。④采用低压自主均流技术，使各模块间的输出基本平衡，即使其中的某一个充电模块发生故障时，也不影响到系统的直流输出。
3）直流馈线单元：包括合闸母线、控制母线、降压硅链、直流绝缘监测装置以及直流负荷输出开关，Ⅰ、Ⅱ段直流母线分段开关等。一般220k V变电站直流系统为220V电压等级，110k V及以下变电站直流系统为110V电压等级，合闸母线电压高于控制母线电压10V～20V，合闸母线通过降压硅链给控制母线供电。降压硅链单元由硅整流二极管串联而成，其调整电压产生于PN结恒定的正向电压降，通过变换串联在线路中PN结的数量来获得所需的电压降，从而起到电压调节的作用。
4）蓄电池单元：包括蓄电池组、蓄电池巡检仪等，蓄电池组通过直流熔断器经蓄电池总开关连接于合闸母线上，交流供电正常时，变电站直流馈线负荷由交流电通过充电整流模块的直流输出供给，并经合闸母线给蓄电池组进行浮充电，当交流供电中断时，蓄电池通过合闸母线向控制母线提供持续的直流供电，保证直流负荷用电不间断。同时装设在蓄电池一侧的蓄电池巡检仪对蓄电池电压、充放电电流等进行实时的监测采集并上传至中央监控系统，监控系统可对直流电源系统各功能模块上传的电气量参数进行实时监测，遇有异常情况或发生故障时，发出故障报警信号，并通过通讯通道，将故障信息传送到监控后台。
3直流电源转接装置改造方法
现阶段直流电源设备改造更换作业中作业人员一般采取的都是瞬间停电法和带电并接法。其中瞬间停电转接法是在作业中站内重要设备直流电源短暂失电，这人为降低了设备运行的可靠性，在直流系统现场作业中，曾多次遇到过在保护设备瞬间失电时电网发生异常，而保护因失电源不正确动作的情况，此方法不但违反了国家电网公司《直流电源系统设备检修规范》中关于直流系统改造工作中不允许停电负荷回路，需带电转接的要求，也使电网运行存在着极大的安全隐患。
带电并接法受新、旧两套直流系统控制与合闸电源电压设置差异，在负荷电源转接作业中若新、旧直流电源设备分别直接与临时直流电源并接，则无论怎样调节，新、旧电源设备与临时电源设备之间必然存在一个电压差≧5 V，此时若采取馈线支路依次逐项转接，将使新、旧两套直流系统和蓄电池组造成多次环流冲击，也人为降低了直流系统设备和蓄电池组的运行可靠性。如图1所示。
图1直流电源旧设备和临时电源设备直接并接
以上这些情况使得检修人员在直流设备改造作业中的转接电源工作变得极为棘手。
为解决站内装置直流电源转接中遇到的问题，曾作了很多尝试，主要是基于：转接电源工作中保证站内重要装置不失电；转接电源中临时直流电源设备与新、旧直流电源设备互不干扰、冲击。本着安全可靠、操作方便和提高工作效率的原则，在电源转接作业中设计制作了单旁路插接切换直流电源转接装置，如图2所示，装置中接入临时电源，装置内设置各临时电源支路馈线，并为临时电源支路设置高通量ZP-300 A-1000 V二极管旁路。这样在旧直流设备拆除时，可以使用直流电源转接装置先使临时电源通过二极管旁路与正常运行电源（旧直流电源设备馈线）并列，合上微型空气开关。待正常运行电源电缆拆除后，再短接二极管旁路，使临时电源支路投入运行。这既保证了电源转接时站内重要设备不失电，也有效避免了电压差对两套直流系统和蓄电池组的冲击影响。
在新直流电源设备组装和调试完毕后，可以使用直流电源转接装置先使临时电源再次通过二极管旁路，待正常运行电源（新直流电源设备馈线）压接完毕并投入运行后，再将临时电源退出运行。这也保证了电源转接时站内重要设备不失电，并避免了电压差对两套直流系统和蓄电池组的冲击影响。
图2单旁路插接切换电源转接装置
考虑到要兼顾所有重要设备的不间断运行，具体施工中采取了各直流电源支路逐项转接的措施，这也有效杜绝了因装置内临时电源支路馈线众多而发生误操作的可能。
在实际操作中我们也注意到有些站内设备二次回路电源接线端子无备用端子，这就使得直流系统改造工作中电源电缆带电搭接极为困难，如图3所示。
图3电源接线端子有无备用端子情况
所以建议变电站重要装置电源回路接线端子应配置可连备用端子，以方便直流电源系统改造作业。
4总结
综上所述，变电站直流电源作为电力系统中的”心脏”部分，是变电站自动控制、继电保护、动力、仪器仪表、信号、事故、照明等的重要工具，其性能和质量的好坏直接关系到机组、电网的稳定的运行和设备安全，我们只有加快实现变电站直流系统自动化改造，才能避免一系列的电网事故，使变电站直流系统朝着自动化和免维护的方向快速发展，进而加快我国的电网事业。
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论文作者:姚婷,段惠琴,赵锦明,秦力
论文发表刊物:《电力设备》2018年第34期
论文发表时间:2019/5/20
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