110 kV自动化变电站直流系统接线分析

摘要：本文是作者结合本人实际工作经验，主要针对目前110 kV自动化变电站直流系统接线技术问题作出了相关的阐述分析，提出新的接线方案，以供参考。

关键词：直流系统：接线方案;自动化变电站

1、下面以某工程承建110 kV变电站的设备改造时设计的直流接线方案。

图1 　原有接线示意图(带电磁机构)

原有变电站10 kV开关采用的是电磁机构，其动力馈出线电缆粗，直流屏出口熔断器定值大，约80～100 A，相当于将直流母线引至了一次设备现场。在动力电缆短路情况下，因馈线电阻较小，会有很大的短路电流，即使回路熔断器正常熔断，但在熔断过程中，蓄电池组及合闸、控制母线总电压已大幅降低，当低于保护电源正常工作允许值，会造成保护瞬时失电，如保护不能自启动，会造成失去保护，扩大事故。

2 新型接线方案的设计

新方案(见图2)以现行的典型设计方案为基础， 增加了控制母线联络熔断器、断路器及截止二极管等元件， 既实现了2 段控制母线互为热备用的功能又继承了典型方案接线简单明了、易于运行操作及检修维护的优点，而且便于利用原有设备进行现场改造，可节约大量改造资金。

2.1　接线设计原则

图2 　新型接线示意图(带电磁机构)

a. 保证在任一组蓄电池、一台充电机、一段动力母线及馈出线短路等故障情况下，2 段控制母线及馈出线不失电，电压不低于规定值。

b. 在一段控制母线及馈出线短路等故障情况下，保证另一段控制母线不失电。

2.2 　主要设备配置

充电机 2 台;阀控铅酸蓄电池 2 组，每组 108只;PK- 10 型直流馈线屏 4 面， 动力及控制母线分开， 设 2 段动力母线，2 段控制母线，带不可调降压硅堆 2 组;设微机绝缘监视装置(带支路检测)和常规型绝缘监视装置各 1 套;闪光装置 2 套;动力馈出线、控制保护馈出线若干。

2.3 　运行方式

2.3.1 　正常情况

2台充电机分带 2 组蓄电池各上 1 段动力母线运行，2 段动力母线分列并分别经截止二极管及降压硅堆带 2 段控制母线，2 段控制母线通过熔断器、断路器及双向二极管并列。

2.3.2 　事故情况

a. 在任一组蓄电池、充电机、动力母线及动力馈出线短路等故障情况下，动力母线电压下降至低于控制母线电压时，通过截止二极管与所带控制母线隔离;所带控制母线负荷由另一段控制母线通过熔断器、断路器及双向二极管提供。

b. 在任一条控制母线及馈出线短路等故障情况下，控制母线联络熔断器熔断，断开故障母线，保证无故障母线的运行。

3 　新型接线对直流屏上设备配置的特殊要求

3.1 　控制母线联络用熔断器的选择

该熔断器是保证在一条控制母线故障情况下，不影响另一条母线的关键器件。对它的要求是:

a. 在任一控制母线直流馈出线短路情况下，应先于馈线出口断路器跳闸而熔断，以分离两段母线，最大限度地减少对非故障母线的影响。

b. 能承受另一段直流母线在各种正常运行方式下的全部负荷。

c. 带熔断指示。目前采用的是 NT 型熔断器，熔体额定值为 10 A，本身带机械信号(由于在正常运行方式下，2 段控制母线电压相等，不能通过熔断器两端的电压差来发信号，因而不能采用灯光信号) 。

与熔断器串联的直流断路器用于正常操作，不带脱扣。不单独采用断路器是因为:直流断路器具有方向性，不满足双向遮断的要求;断路器可能会在控制母线短路时出现机械故障而拒动，造成整座变电站直流消失。

3.2 　增加母线联络双向二极管

2台充电机及蓄电池经控制母线熔断器并列，因充电机、蓄电池参数的差异，不可能实现 2 台充电机间的负荷均流，会造成由 1 台充电机带负荷，另 1台充电机空载的情况。为了均分负荷，采用了双向硅管，可产生约0.7 V 的门槛电压，充电机的稳压精度能够满足要求，即正常时，每台充电机只带本段控制母线的负荷。

3.3 　增加动力母线对控制母线的二极管

用于防止在硅堆短接时， 由控制母线向合闸母线反送电。

3.4　绝缘监测装置的选择

设置2套绝缘监测装置，1套GYM微机型为主，1套常规型后备。正常运行时微机型监测装置投运，不论母线分、并列，均同时监测2段母线对地绝缘。常规型监测装置备用。

对于GYM微机型监测装置，通过与其生产厂家沟通协商，明确通过对其内部电路及软件的调整，可以实现以下2项新功能:

a.1套装置可同时监视2段母线，且不受母线分、并列运行方式的影响。这样，在 2段母线分、并列运行时 直流系统均不改变接地电阻值，不需值班员手动投停一套监测装置。从而可避免:在2段母线并列运行时值班员未及时停运其中一套装置，造成的对地绝缘降低(由30kΩ变为15kΩ )，而在另一点接地的情况下，可能造成保护误动;在2段母线由并列转分列运行时，值班员未及时将2套装置同时投运，造成一段母线失去直流对地绝缘监视。

b. 正负极同时接地时的可靠报警。该装置采用不平衡检测原理，能够实现由于外力机械损伤及天气潮湿造成的正负极同时接地或绝缘降低时的可靠报警。

3.5 降压硅堆的选择

降压硅堆采用2 组不可调硅堆，每组可降10 V电压，并带硅堆短接开关。不采用自动可调硅堆的原因是为了防止降压硅堆在不同档位造成2段控制母线电压差超过门槛电压。

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