變電站直流系統(tǒng)的分析和改進(jìn)畢業(yè)設(shè)計(jì)

1、西南交通大學(xué)網(wǎng)絡(luò)教育畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 21題 目：變電站直流系統(tǒng)的分析和改進(jìn)專 業(yè)：西南交通大學(xué)網(wǎng)絡(luò)教育學(xué)院 學(xué) 號(hào)： 11826496 姓 名： 黃學(xué)旭 指導(dǎo)教師： 黃治清 學(xué)習(xí)中心： 福建福州 西 南 交 通 大 學(xué) 網(wǎng) 絡(luò) 教 育 學(xué) 院2013年04月10日院系 西南交通大學(xué)網(wǎng)絡(luò)教育學(xué)院 專 業(yè) 電氣工程及其自動(dòng)化 年級(jí) 2011-1班 學(xué) 號(hào) 11826496 姓 名 黃學(xué)旭 學(xué)習(xí)中心 福建福州 指導(dǎo)教師 黃治清 題目 變電站直流系統(tǒng)的分析和改進(jìn) 指導(dǎo)教師評(píng) 語(yǔ) 是否同意答辯 過(guò)程分(滿分20) 指導(dǎo)教師 (簽章) 評(píng) 閱 人評(píng) 語(yǔ) 評(píng) 閱 人 (簽章)成 績(jī) 答辯組組長(zhǎng) (簽章)

2、年 月 日 畢 業(yè) 設(shè) 計(jì) 任 務(wù) 書班 級(jí) 2011-1班 學(xué)生姓名 黃學(xué)旭 學(xué) 號(hào) 11826496 開題日期：2012年12月21日 完成日期：2013 年 3月 25日題 目 變電站直流系統(tǒng)的分析和改進(jìn) 題目類型：工程設(shè)計(jì) 技術(shù)專題研究 理論研究 軟硬件產(chǎn)品開發(fā)一、 設(shè)計(jì)任務(wù)及要求1、電力工業(yè)是國(guó)民經(jīng)濟(jì)的基礎(chǔ)產(chǎn)業(yè)，它一刻不停地向社會(huì)提供清潔、高效的能源。2、在電網(wǎng)不斷完善和發(fā)展的時(shí)候，變電站作為電網(wǎng)中的樞紐，起著承上啟下的關(guān)鍵作用，而在變電站中間直流系統(tǒng)是變電站非常重要的一種二次設(shè)備。是給繼電保護(hù)、高壓斷路器的合、分閘及控制電源、交流不間斷電源等提供可靠的電源。3、變電站的直流系統(tǒng)是影

3、響電力系統(tǒng)安全穩(wěn)定運(yùn)行的一個(gè)薄弱環(huán)節(jié)，提高直流系統(tǒng)安全可靠性，做到防患于未然，至關(guān)重要。二、 應(yīng)完成的硬件或軟件實(shí)驗(yàn) 無(wú) 三、 應(yīng)交出的設(shè)計(jì)文件及實(shí)物（包括設(shè)計(jì)論文、程序清單或磁盤、實(shí)驗(yàn)裝置或產(chǎn)品等） 畢業(yè)設(shè)計(jì)論文，畢業(yè)設(shè)計(jì)圖紙 四、 指導(dǎo)教師提供的設(shè)計(jì)資料 設(shè)計(jì)原始資料,畢業(yè)設(shè)計(jì)任書 五、 要求學(xué)生搜集的技術(shù)資料（指出搜集資料的技術(shù)領(lǐng)域）1變電站直流系統(tǒng)現(xiàn)狀分析 2變電站現(xiàn)有直流系統(tǒng)方式 3變電站環(huán)境條件等等 六、 設(shè)計(jì)進(jìn)度安排第一部分熟練課題，收集、整理課題相關(guān)資料 （ 1 周 ）第二部分變電站直流系統(tǒng)現(xiàn)狀的概述 （ 2 周 ）第三部分分析現(xiàn)行變電站直流系統(tǒng)存在的問(wèn)題 （ 1 周 ）第四部

4、分分析直流系統(tǒng)的改進(jìn) （ 2 周 ）第五部分畢業(yè)設(shè)計(jì)論文文檔編寫整理 （ 2 周 ）評(píng)閱或答辯 （ 1 周 ） 指導(dǎo)教師： 年 月 日學(xué)院審查意見：審 批 人： 年 月 日誠(chéng)信承諾一、 本設(shè)計(jì)是本人獨(dú)立完成；二、 本設(shè)計(jì)沒有任何抄襲行為；三、若有不實(shí)，一經(jīng)查出，請(qǐng)答辯委員會(huì)取消本人答辯（評(píng)閱）資格。承諾人（鋼筆填寫）：年月日目 錄1 摘 要52 變電站直流系統(tǒng)現(xiàn)狀的概述52.1直流電源綜述52.2 現(xiàn)行部分變電站直流系統(tǒng)介紹62.2.1硅整流電容儲(chǔ)能直流系統(tǒng)裝置62.2.2蓄電池組式直流系統(tǒng)63 現(xiàn)行變電站直流系統(tǒng)存在問(wèn)題及原因73.1主要問(wèn)題73.1.1變電站直流系統(tǒng)設(shè)備比較陳舊。73.1.

5、2蓄電池及其容量73.1.3直流系統(tǒng)接線方式73.1.4熔斷器、空氣開關(guān)問(wèn)題83.1.5直流系統(tǒng)接地84 變電站直流系統(tǒng)的改進(jìn)94.1改進(jìn)目標(biāo)94.2改進(jìn)措施94.2.1設(shè)備管理原則94.2.2改進(jìn)接線方式104.2.3熔斷器加強(qiáng)配合104.2.4直流檢察方法改進(jìn)104.3對(duì)新直流系統(tǒng)的認(rèn)識(shí)與應(yīng)用114.3.1 gzdw-m30/220系統(tǒng)的特點(diǎn)124.3.2 gzdw-m30/220系統(tǒng)內(nèi)部主要元件及功能的介紹125 總 結(jié)165.1 結(jié)論16致 謝17參考文獻(xiàn)18摘 要電力工業(yè)是國(guó)民經(jīng)濟(jì)的基礎(chǔ)產(chǎn)業(yè)，它一刻不停地向社會(huì)提供清潔、高效的能源。電力工業(yè)的安全、經(jīng)濟(jì)運(yùn)行，對(duì)于向社會(huì)提供穩(wěn)定、優(yōu)質(zhì)的

6、電源和提高電力工業(yè)企業(yè)的經(jīng)濟(jì)效益都具有十分重要的作用。改革開發(fā)以來(lái)，隨著我國(guó)的經(jīng)濟(jì)不斷發(fā)展，國(guó)民經(jīng)濟(jì)對(duì)電力的需求也逐漸加強(qiáng)，為迎合其發(fā)展我國(guó)電網(wǎng)的規(guī)模也日益擴(kuò)大，電壓等級(jí)也不斷提高，漸漸出現(xiàn)500kv、750kv等高電壓。在電網(wǎng)不斷完善和發(fā)展的時(shí)候，變電站作為電網(wǎng)中的樞紐，起著承上啟下的關(guān)鍵作用，而在變電站中間直流系統(tǒng)是變電站非常重要的一種二次設(shè)備。它的主要任務(wù)是給繼電保護(hù)、高壓斷路器的合、分閘及控制電源、交流不間斷電源等提供可靠的電源。因此它的正常運(yùn)行與否，常常涉及到繼電保護(hù)及開關(guān)能否正確切除故障，保護(hù)電力一次設(shè)備，避免重大電網(wǎng)事故以及盡快恢復(fù)供電，減少供電損失。同時(shí)，它又是變電所一個(gè)公用系

7、統(tǒng)，不象其它控制保護(hù)設(shè)備一樣，有問(wèn)題只能影響一個(gè)間隔或回路，它出了問(wèn)題會(huì)影響全站甚至全網(wǎng)的正常運(yùn)行。在發(fā)供電生產(chǎn)設(shè)備發(fā)生故障的情況下，直流系統(tǒng)出現(xiàn)問(wèn)題，特別是保護(hù)直流工作電源的中斷，保護(hù)設(shè)備停止工作，往往會(huì)引發(fā)災(zāi)難性的后果，會(huì)造成主設(shè)備操作電源消失、拒動(dòng)從而引發(fā)設(shè)備嚴(yán)重?fù)p壞、電力系統(tǒng)大面積停電等，并造成巨大經(jīng)濟(jì)損失，嚴(yán)重的情況下，有可能引起電網(wǎng)崩潰。目前，變電站的直流系統(tǒng)是影響電力系統(tǒng)安全穩(wěn)定運(yùn)行的一個(gè)薄弱環(huán)節(jié)，提高直流系統(tǒng)安全可靠性，做到防患于未然，至關(guān)重要。abstractthe electric power industry is the basic industry of the na

8、tional economy, it never stops to provide the community with clean, efficient energy. security, economic operation of the power industry, to provide stability to the community, the quality of the power supply and improve the economic efficiency of enterprises of the electric power industry has a ver

9、y important role. since the reform and development, with the continuous development of chinas economic and national economy, the demand for electricity is gradually strengthening, widening scale in order to meet the development of chinas power grid, the voltage level is also rising, gradually appear

10、 500kv and 750kv high-voltage. grid continuous improvement and development of the substation as the hub in the grid, plays a key role in connecting link in the middle of the dc system in the substation substation is very important to a secondary device. its main task is to relay, high voltage circui

11、t breaker closing and opening, and control power supply, ac uninterruptible power supply provides reliable power. its normal operation or not, and often involves relay and switch correct the fault, a device to protect power avoid major grid accident, and power is restored as soon as possible to redu

12、ce the power loss. at the same time, it is also a utility substation system, unlike other control and protection equipment, the problem can only affect an interval or circuit, it is a problem will affect the station and even the normal operation of the entire network. in case of failure of the power

13、 generation and supply of production equipment, the dc system problems, in particular the protection dc power supply interruption, protective equipment to stop working, often lead to disastrous consequences, cause the main equipment operating power disappear, refuse to move and thus trigger the devi

14、ce to severe damage to the power system blackouts, causing huge economic losses and severe cases, may cause the power grid collapse. substation dc system is a weak link affect the safe and stable operation of the power system to improve the safety and reliability of the dc system, so that preventive

15、 measures, it is essential.2 變電站直流系統(tǒng)現(xiàn)狀的概述2.1直流電源綜述變電站的保護(hù)、控制及信號(hào)系統(tǒng)統(tǒng)稱為二次設(shè)備，它負(fù)責(zé)變電站全部供電設(shè)備的控制、保護(hù)、測(cè)量、事故判斷、發(fā)出相應(yīng)信號(hào)。一般來(lái)講，二次設(shè)備均使用直流電源，通常情況下把交流整流為直流作為二次設(shè)備的供電電源，另外絕大多數(shù)變電站選用蓄電池作為直流電源的備用能源。交流輸入電源由兩路組成，一般采用三相四線制主備工作方式。工作電源為主供電回路，備用電源為備用供電回路，兩路電源一般都設(shè)有互投裝置。一般系統(tǒng)主電路有兩部分組成，一是供電模塊專門為控制母線提供標(biāo)準(zhǔn)的直流220v電壓，一是充電模塊專門為蓄電池進(jìn)行均充、浮充。

16、在充電模塊、蓄電池組和控制母線之間設(shè)置了電壓調(diào)節(jié)器，當(dāng)供電模塊發(fā)生故障時(shí)，充電機(jī)和蓄電池組通過(guò)電壓調(diào)節(jié)器給母線供電，當(dāng)交流電源停電時(shí)，蓄電池組通過(guò)電壓調(diào)節(jié)器給控制母線供電，從而保證了控制母線在任何瞬間不間斷供電。直流電源裝置可靠與否直接影響到供配電系統(tǒng)的安全運(yùn)行，而功能強(qiáng)弱則影響系統(tǒng)的良性運(yùn)行和蓄電池的使用壽命。所以，對(duì)變電站的直流供電需要不間斷的監(jiān)控，需要對(duì)蓄電池的狀態(tài)有不間斷的監(jiān)視，以確保對(duì)不合格的電池及時(shí)充電或更換，確保直流供電的不間斷。目前，發(fā)電廠、變電所及很多廠礦企業(yè)的直流系統(tǒng)是控制系統(tǒng)、信號(hào)系統(tǒng)、繼電保護(hù)及自動(dòng)裝置的工作電源，它的可靠性十分重要。另外，在變電站的直流監(jiān)控系統(tǒng)中，對(duì)其

17、通訊的要求很高。如果出現(xiàn)故障，怎樣以最快的速度通知上位機(jī)和維修人員，以及怎樣方便工作人員隨時(shí)隨地的查看和監(jiān)控變電站的運(yùn)行情況并把各項(xiàng)數(shù)據(jù)及時(shí)準(zhǔn)確的傳送到上位機(jī)都是變電站監(jiān)控裝置必須注意的功能。當(dāng)今的變電站通訊在以rs232, rs422/485為主的基礎(chǔ)上，也逐漸在向光纖方向發(fā)展。 變電站系統(tǒng)中的直流電源部分由蓄電池組、充電設(shè)備、直流屏等設(shè)備組成。它的作用是:正常時(shí)為變電站內(nèi)的斷路器提供合閘直流電源;故障時(shí)，當(dāng)廠、站用電中斷的情況下為繼電保護(hù)及自動(dòng)裝置、斷路器跳閘與合閘、載波通信、發(fā)電廠直流電動(dòng)機(jī)拖動(dòng)的廠用機(jī)械提供工作直流電源。過(guò)去，電力系統(tǒng)的各個(gè)變電站都有人值守，可以對(duì)直流設(shè)備的運(yùn)行狀態(tài)進(jìn)行

18、定期檢查，因而可以發(fā)現(xiàn)并處理其出現(xiàn)的異?，F(xiàn)象，保證變電站的安全穩(wěn)定運(yùn)行。隨著電力系統(tǒng)自動(dòng)化、計(jì)算機(jī)控制和電力電子技術(shù)的發(fā)展及實(shí)際現(xiàn)場(chǎng)運(yùn)行和維護(hù)的需要，對(duì)直流電源裝置的要求也在相應(yīng)提高。2.2 現(xiàn)行部分變電站直流系統(tǒng)介紹2.2.1硅整流電容儲(chǔ)能直流系統(tǒng)裝置其工作原理：在正常時(shí)用整流器把變電站里低壓交流電變成直流電源供給直流母線。其中有兩組整流裝置，都采用三相橋式整流接線。第一組整流器容量大并供給斷路器合閘用，第二組整流器僅向控制、信號(hào)回路供電。兩組整流裝置用電阻和逆止元件來(lái)隔開，逆止元件防止斷路器合閘或合閘母線故障時(shí)，整流裝置向合閘母線供電，從而保證了控制、信號(hào)電源的可靠性。電阻用來(lái)限制控制、信

19、號(hào)母線側(cè)短路時(shí)流過(guò)逆止元件的電流 。主要運(yùn)行方式是：當(dāng)變電站故障時(shí)，變電站內(nèi)的電源消失，為讓繼電保護(hù)裝置正確動(dòng)作，在直流系統(tǒng)裝置中附加若干電容器組，且電容器組正常情況下已充足電，能在站用電消失時(shí)能對(duì)繼電保護(hù)裝置及斷路器跳閘回路放電，使斷路器可靠的跳閘 。但是由于電容儲(chǔ)能中電容的容量只有數(shù)千微法，且存在短時(shí)性，對(duì)事故分閘的可靠性差，只承擔(dān)短時(shí)的斷開開關(guān)電源，且事故發(fā)生后不能供給事故照明。2.2.2蓄電池組式直流系統(tǒng)由相當(dāng)數(shù)量的蓄電池串接成蓄電池組進(jìn)行供給，采用充電放電運(yùn)行方式。工作原理：也是由整流器把站用變的交流電壓轉(zhuǎn)化成直流電源供給直流母線并供給各饋線中。主要運(yùn)行方式：正常運(yùn)行時(shí)蓄電池進(jìn)行周期

20、性的充電和放電，即定期給蓄電池組充電，充足后，斷開充電裝置，蓄電池組供給直流負(fù)荷。其蓄電池組供給直流負(fù)荷有三類 1、經(jīng)常性負(fù)荷 如信號(hào)燈、位置繼電器、及其長(zhǎng)期帶電的繼電器等，2短時(shí)負(fù)荷。如斷路器電磁操作機(jī)構(gòu)的跳、合線圈等。3事故負(fù)荷。如事故照明。但是交流電源在蓄電池組任何工作情況下都有可能發(fā)生故障，為保證直流系統(tǒng)供電的可靠性，蓄電池組放電時(shí)應(yīng)留有一定的余量，通常在放電至額定容量6070%時(shí)，就應(yīng)進(jìn)行充電。雖然蓄電池組供電的優(yōu)點(diǎn)事故不受電網(wǎng)電壓的影響，供電可靠性高，尤其是在發(fā)生事故照明的時(shí)候還可以作為事故照明的可靠電源。但也存在著投資大、壽命短、運(yùn)行費(fèi)用高、維護(hù)工作量大可靠性低、直流系統(tǒng)絕緣差、

21、充電機(jī)因大電流開關(guān)合閘經(jīng)常跳閘等一系列缺陷。對(duì)保護(hù)要求日益精準(zhǔn)的今天，這樣的設(shè)備裝置已逐漸退出舞臺(tái)。3 現(xiàn)行變電站直流系統(tǒng)存在問(wèn)題及原因3.1主要問(wèn)題3.1.1變電站直流系統(tǒng)設(shè)備比較陳舊。一些變電站設(shè)備還是屬于80年代的設(shè)備，不能保證發(fā)電廠、變電所的安全運(yùn)行和事故處理。直流系統(tǒng)管理運(yùn)行、維護(hù)檢修專業(yè)人員缺乏高度責(zé)任心，專業(yè)技術(shù)水平尚需提高。由于設(shè)備落后，設(shè)計(jì)不合理在運(yùn)行過(guò)程中就會(huì)產(chǎn)生種種問(wèn)題，比如：熔斷器越級(jí)熔斷;硅鏈開路擊穿;蓄電池過(guò)充欠充;母線電壓過(guò)高;蓄電池容量不足;充電機(jī)參數(shù)不能滿足運(yùn)行要求等等?，F(xiàn)場(chǎng)環(huán)境的惡劣也對(duì)蓄電池的容量產(chǎn)生影響，從而影響其使用壽命。3.1.2蓄電池及其容量變電站

22、一次設(shè)備電磁開關(guān)過(guò)多，合閘電流過(guò)大，對(duì)蓄電池容量、放電率要求較高。蓄電池容量隨放電倍率的增大而降低。為了節(jié)約建設(shè)成本，降低工程造價(jià)，減少占地面積，目前，電力系統(tǒng)中很多變電所直流系統(tǒng)仍大量采用單組蓄電池。即使采用雙組蓄電池的變電所，在接線上雖然普遍為雙路環(huán)形供電（一路備用），但在故障失電時(shí)仍需由值班員手動(dòng)切換。在電網(wǎng)中發(fā)生事故的情況下，值班員很難在短時(shí)間內(nèi)完成直流電源的切換，尤其對(duì)于無(wú)人值班變電站，成為不可能完成的任務(wù)，而這往往是致命的。因此、在發(fā)生變電站內(nèi)事故的同時(shí)引發(fā)直流系統(tǒng)故障，一旦蓄電池引線熔斷器越級(jí)熔斷，保護(hù)裝置或斷路器因失去直流工作電源而拒動(dòng)，故障不能被及時(shí)切除，造成事故擴(kuò)大，引起大

23、面積停電3.1.3直流系統(tǒng)接線方式直流系統(tǒng)接線方式存在缺陷，不能滿足蓄電池充電、控制母線電壓等運(yùn)行要求。3.1.4熔斷器、空氣開關(guān)問(wèn)題由于熔斷器、空氣開關(guān)問(wèn)題造成變電站直流熔斷器越級(jí)熔斷，控制母線失壓。目前，國(guó)內(nèi)很多變電站直流系統(tǒng)熔斷器上下級(jí)配置不合理，級(jí)數(shù)過(guò)多，直流回路有短路故障時(shí)，很容易越級(jí)熔斷。例如：變壓器二次控制直流電源回路從蓄電池開始，到高壓斷路器的操作回路設(shè)置四級(jí)熔斷器：第一級(jí)，蓄電池引線熔斷器 rd1（蓄電池和直流母線之間，額定電流典型數(shù)據(jù)：300a）；第二級(jí)，控制電源電纜出線熔斷器 rd2（直流母線各分路出線熔斷器，額定電流典型數(shù)據(jù)：60a）第三級(jí)：變壓器總控制保險(xiǎn) rd3（額

24、定電流典型數(shù)據(jù)：10a）；第四級(jí)；變壓器各側(cè)斷路器分控制熔斷器 rd4（額定電流典型數(shù)據(jù)：6a）；很明顯，第三、四級(jí)之間很難配合。保護(hù)裝置電源也類似，另外，保護(hù)裝置內(nèi)部電源模塊本身都裝設(shè)熔斷器，致使熔斷器級(jí)數(shù)更多。不同的變電站稍有不同，有的變電站熔斷器級(jí)數(shù)甚至超過(guò) 6 級(jí)。下面例舉些以為熔斷器原因而引發(fā)的事故：(l)河北、山西某些電廠及供電局等發(fā)生的由于控制熔斷器越級(jí)，造成保護(hù)電源、跳合閘電源失電，擴(kuò)大事故并造成10kv開關(guān)室全部燒毀等巨大損失。(2)某110kv變電站，由于“掉牌未復(fù)歸”，沒有及時(shí)消除，造成信號(hào)回路短路，中央信號(hào)屏熔斷器沒有熔斷(15a)，低周屏和自投屏部分繼電器燒毀，主控信

25、號(hào)熔斷器(30a)未熔斷，越級(jí)到硅堆保護(hù)。(3)某220kv變電站，主控光字、信號(hào)指示燈異常，發(fā)出“高頻保護(hù)失電”高頻保護(hù)未投)、“保護(hù)失電”等信號(hào)。經(jīng)檢查，直流母線電壓220v，蓄電池出口熔斷器進(jìn)線220v，出線197v，直流母線存在交流分量57v，示波圖顯示直流母線呈鋸齒波形。分析認(rèn)為，由于熔斷器與熔座金屬接觸表面氧化，接觸電阻增大，相當(dāng)于開路，而蓄電池相當(dāng)于容性負(fù)載，使整流器輸出波形發(fā)生變化。變電站在設(shè)計(jì)、建造、或設(shè)備選型過(guò)程中，往往采用多個(gè)廠家的產(chǎn)品，每個(gè)生產(chǎn)廠家在選用熔斷器的時(shí)候，隨意性較大，熔斷器種類及型號(hào)繁多，有的使用自動(dòng)開關(guān)代替直流熔斷器，致使變電站內(nèi)的各級(jí)熔斷器熔斷特性差別很

26、大，配合困難。由于熔斷器之間是串聯(lián)關(guān)系，任何一級(jí)出現(xiàn)問(wèn)題，則會(huì)造成斷路器和保護(hù)裝置因失去直流電源而拒動(dòng)，從而影響電網(wǎng)及設(shè)備的安全運(yùn)行。為了解決熔斷器越級(jí)熔斷的問(wèn)題，國(guó)內(nèi)有的研究部門研制了直流系統(tǒng)三段式電流保護(hù)裝置，采用可控直流熔斷器代替?zhèn)鹘y(tǒng)的熔斷器，從原理上講可以做到，但是在實(shí)際工程中不宜推廣，主要問(wèn)題是：這樣做的結(jié)果是把本來(lái)簡(jiǎn)單的問(wèn)題更加復(fù)雜化了，直流整體可靠性因此而更加難以保證。3.1.5直流系統(tǒng)接地直流系統(tǒng)絕緣水平降低，比如：直流接地是常見故障，其中兩點(diǎn)接地、交直流混路對(duì)電力系統(tǒng)安全運(yùn)行有較大危害。發(fā)電廠、變電站的直流系統(tǒng)中一些回路是通過(guò)電纜線與室外配電裝置的端子箱、操作機(jī)構(gòu)相連接，發(fā)生

27、接地機(jī)會(huì)較多。直流系統(tǒng)發(fā)生一點(diǎn)接地時(shí)，由于沒有短路電流流過(guò)，熔斷器不會(huì)熔斷，仍能繼續(xù)運(yùn)行。但是這種接地故障必須及早發(fā)現(xiàn)，否則當(dāng)發(fā)生另一點(diǎn)接地時(shí)，有可能引起某些重要回路的誤動(dòng)作。2000 年，湖南省郴州電力公司鄧家塘110kv變電站就曾發(fā)生一起因直流系統(tǒng)接地故障引起的斷路器操作機(jī)構(gòu)損壞事故。電力網(wǎng)中各種類型、各種規(guī)模的發(fā)電廠、變電站都普遍存在著因直流系統(tǒng)接地故障而引起的誤停機(jī)、開關(guān)誤跳閘等事故，這些均可能造成重大的經(jīng)濟(jì)損失。也有由于地網(wǎng)問(wèn)題造成變電站事故照明回路故障，使直流系統(tǒng)絕緣降低等。正常運(yùn)行時(shí)，如果發(fā)生直流接地，進(jìn)行排查負(fù)荷饋線及充電器、蓄電池后，仍無(wú)法查找出接地點(diǎn)，只能判斷是母線發(fā)生單極

28、接地，卻無(wú)法對(duì)其進(jìn)行停電處理。直流系統(tǒng)是不允許單極接地長(zhǎng)期運(yùn)行的，如果在同一極其他點(diǎn)又發(fā)生接地時(shí)，可能造成信號(hào)裝置誤動(dòng)。4 變電站直流系統(tǒng)的改進(jìn)4.1改進(jìn)目標(biāo)以上問(wèn)題及原因說(shuō)明，要保證直流系統(tǒng)安全可靠運(yùn)行，首先必須有一個(gè)合理可靠的直流系統(tǒng)接線方式。其中，主要包括直流母線的接線、電源設(shè)備的配置和饋出網(wǎng)絡(luò)的構(gòu)成。那么，提高變電站直流系統(tǒng)安全運(yùn)行的主要目標(biāo)是:(l)通過(guò)大修改造和技術(shù)改造，改進(jìn)直流系統(tǒng)接線方式，在滿足供電可靠的前提下，接線方式盡可能簡(jiǎn)單，設(shè)備盡可能簡(jiǎn)化。(2)加強(qiáng)直流系統(tǒng)熔斷器、空氣開關(guān)的級(jí)差配合。改善直流系統(tǒng)絕緣水平，提高直流系統(tǒng)可靠性。(3)改造直流設(shè)備，滿足繼電保護(hù)、自動(dòng)裝置運(yùn)

29、行要求。(4)杜絕發(fā)生來(lái)自一次回路的電磁干擾電壓，低壓交流電穿人二次回路以及直流系統(tǒng)，避免晶體管、集成電路、微機(jī)保護(hù)元件損壞，避免邏輯狀態(tài)遭受破壞，造成保護(hù)誤動(dòng)。(5)避免交流電干擾造成直流母線電壓波動(dòng)，破壞繼電保護(hù)邏輯狀態(tài)，造成蓄電池?fù)p壞等。4.2改進(jìn)措施4.2.1設(shè)備管理原則(l)設(shè)備管理責(zé)任到人，建立直流系統(tǒng)管理網(wǎng)絡(luò)。(2)加大考核力度，提高作業(yè)人員責(zé)任心。開展大充放電工作，延長(zhǎng)蓄電池的壽命。(3)舉辦技術(shù)講座，結(jié)合實(shí)際開展現(xiàn)場(chǎng)培訓(xùn)。4.2.2改進(jìn)接線方式(l)滿足供電可靠的前提下，接線盡可能簡(jiǎn)單，設(shè)備盡可能簡(jiǎn)化。變電站二次電纜排列必須有順序，交流電源電纜在電纜夾層最下層，避免交叉重疊。

30、(2)對(duì)于500kv變電站以及220kv重要變電站，采用3臺(tái)整流器、2組蓄電池的方式接線。110kv變電站采用單母分段接線，其工作量盡可能小，為變電站實(shí)現(xiàn)無(wú)人值守提供條件。明確變電站低壓380v/220v站用系統(tǒng)的接地制式。推薦采用三相五線制tn一s接線，工作地零線n，保護(hù)地pe明確。110kv變電站改造成2+l直流系統(tǒng)(2臺(tái)充電機(jī)、1組蓄電池)，重要的220kv變電站改造成3+2直流系統(tǒng)(3臺(tái)充電機(jī)、2組蓄電池)。(3)取消尾電瓶，使用硅鏈、硅堆自動(dòng)調(diào)壓，使動(dòng)力母線與控制母線分開接線，并具有備用通道。此方式解決了蓄電池全部在線浮充方式下進(jìn)行，但是，硅鏈、硅堆回路短路使控制母線失電或電壓波動(dòng)，

31、造成晶體管保護(hù)、集成電路保護(hù)、微機(jī)保護(hù)邏輯狀態(tài)變化、死機(jī)等繼電保護(hù)裝置誤動(dòng)、失控、退出等后果，因此增加了備用通道保持其通訊的正常。晶體管保護(hù)、集成電路保護(hù)、微機(jī)保護(hù)的交流及直流引人線，先經(jīng)抗干擾電容后再進(jìn)人屏內(nèi)。(4)在沒有電磁機(jī)構(gòu)的變電站，可以使動(dòng)力控制母線合一，但必須保證電池容量足夠。在硅鏈、硅堆降壓回路中，增加一個(gè)備用通道。使用直流繼電器、接觸器投切備用通道(缺陷是有時(shí)間斷，電壓波動(dòng)大于5v。使用可控硅投切備用通道(缺陷是電壓變化大于5v。使用穩(wěn)壓斬波vmos場(chǎng)效應(yīng)管、igbt模塊等作為備用通道(降壓回路理想，缺陷是接線復(fù)雜，對(duì)管子、模塊要求可靠很高)。4.2.3熔斷器加強(qiáng)配合直流熔斷器

32、與繼電保護(hù)及自動(dòng)裝置的配置:在運(yùn)行中，必須考慮熔斷器或空氣開關(guān)與保護(hù)及自動(dòng)裝置配合。對(duì)22okv以上或110kv較重要變電站，當(dāng)有一組保護(hù)走動(dòng)幾組斷路器跳閘的情況，應(yīng)由專用的熔斷器供電。而每組斷路器的控制，應(yīng)有專用熔斷器。不允許將保護(hù)與斷路器的控制回路合用熔斷器或幾組斷路器的控制回路合用熔斷器。對(duì)配有雙重化主保護(hù)的線路、變壓器、母線，一套主保護(hù)和一套后備保護(hù)等情況的專用熔斷器配置，應(yīng)執(zhí)行有關(guān)的反措規(guī)定。所以，保護(hù)負(fù)荷側(cè)熔斷器配置的合理，才能按級(jí)差配置直流系統(tǒng)各控制饋出。4.2.4直流檢察方法改進(jìn)目前絕緣監(jiān)察檢測(cè)裝置所采用的單純利用平衡電橋技術(shù)原理,與現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際情況存在一定的差距,對(duì)于直流接地查找

33、不能做到及時(shí)、準(zhǔn)確判斷,將造成裝置的功能難以完全滿足現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際需要。我們可以以下幾種方法（1）利用平衡電橋與不平衡電橋相結(jié)合,可有效地檢測(cè)。（2）采用將電橋改為分別投入兩段母線的方法,使直流系統(tǒng)的、段母線是否并列運(yùn)行不影響本裝置的檢測(cè)和系統(tǒng)對(duì)地絕緣電阻,自動(dòng)滿足直流系統(tǒng)運(yùn)行方式變化的要求。這樣在同一時(shí)刻,兩段母線上只有一段有平衡電阻,采集數(shù)據(jù)根據(jù)投入的電橋在哪一段上就記錄此段的辦法。這樣,系統(tǒng)兩段母線是否并列運(yùn)行就不會(huì)影響到對(duì)絕緣的監(jiān)測(cè),不會(huì)降低直流系統(tǒng)對(duì)地絕緣電阻,從而實(shí)現(xiàn)了自動(dòng)滿足直流系統(tǒng)運(yùn)行方式變化的要求正、負(fù)極同時(shí)接地或延續(xù)發(fā)展正、負(fù)極接地,對(duì)地絕緣電阻不受正、負(fù)極接地電阻是否相同或接近

34、的影響。（3）采用高靈敏度的直流傳感器(精度達(dá)0.1ma),結(jié)合不平衡電橋可以測(cè)出多支路同時(shí)接地或同時(shí)平衡接地的情況,并可直接顯示接地漏電流數(shù)值。不需注入信號(hào)。通過(guò)多次實(shí)驗(yàn),將直流傳感器的抗過(guò)載能力提高,過(guò)載恢復(fù)后能即刻恢復(fù)其檢測(cè)性能。利用系統(tǒng)在絕緣良好的時(shí)候,每月進(jìn)行一次零點(diǎn)掃描,將傳感器的零點(diǎn)誤差消除。（4）在裝置中設(shè)置定檢方式,通過(guò)傳感器對(duì)報(bào)警支路的漏電流的高速檢測(cè)與監(jiān)視,直接顯示在裝置的液晶屏幕上,配合拉合報(bào)警支路的分支路熔斷器,有助于查找具體的接地支路,特別是對(duì)于多路、多點(diǎn)接地的情況。（5）對(duì)支路電流的采集,因信號(hào)小、易受環(huán)境的影響,我們用采集母線對(duì)地電壓的辦法。因電壓量是比較強(qiáng)的信

35、號(hào)量,且檢測(cè)不易受到外界的影響,用母線電壓計(jì)算出的阻抗如果正常,則支路就不可能有報(bào)警發(fā)生。我們?cè)谲浖戏怄i支路報(bào)警的輸出,但同時(shí)計(jì)算支路的信號(hào)電壓值與零點(diǎn)值的誤差。如果誤差過(guò)大,則給出支路檢測(cè)元件故障的告警信息,顯示在屏幕上,以便及時(shí)排除。4.3對(duì)新直流系統(tǒng)的認(rèn)識(shí)與應(yīng)用新直流系統(tǒng)gzdw-m30/220由高頻智能開關(guān)電源模塊組成，在安全優(yōu)先的服務(wù)狀態(tài)下能進(jìn)行資源管理、任務(wù)調(diào)度、異常處理等等工作、運(yùn)行速度快，可靠性高的一種人機(jī)界面的裝置，適用于開關(guān)分合閘及二次回路中的儀器、儀表、繼電保護(hù)和故障照明等場(chǎng)合。系統(tǒng)的運(yùn)行方式： 系統(tǒng)采取兩路交流輸入經(jīng)過(guò)交流切換控制板選擇其中一路輸入，另一個(gè)電源輸入則作

36、為備用電源。而輸入的電壓并通過(guò)交流配電單元給各個(gè)充電模塊供電。充電模塊將輸入的單相交流電轉(zhuǎn)換為直流電并經(jīng)過(guò)隔離二極管隔離后輸出，一方面給電池充電，另一方面給合閘負(fù)載供電。此外，合閘母線還通過(guò)降壓硅鏈裝置與控制模塊構(gòu)成備份系統(tǒng)，提供控制母線電源，系統(tǒng)的監(jiān)控部分對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行管理和控制，信號(hào)通過(guò)采集單元分散采集處理后，再由監(jiān)控模塊統(tǒng)一管理，在顯示屏上提供人機(jī)操做界面，還可以接入到遠(yuǎn)程監(jiān)控系統(tǒng)。系統(tǒng)還配置微機(jī)絕緣監(jiān)測(cè)儀，監(jiān)測(cè)母線支路絕緣情況。整個(gè)回路見圖4-14.3.1 gzdw-m30/220系統(tǒng)的特點(diǎn)1、 充電模塊可以帶電熱插拔，平均維護(hù)時(shí)間大幅度減少。2、 合閘母線和控制、信號(hào)母線可以由充電模塊單

37、獨(dú)直接供電，可以通過(guò)降壓裝置熱備用。3、 可靠的防雷和電氣絕緣措施，選配的絕緣監(jiān)測(cè)裝置能夠?qū)崟r(shí)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)絕緣情況，確保系統(tǒng)和人身安全。4、 模塊具有平滑調(diào)節(jié)輸出電壓和電流功能，具備電池充電溫度補(bǔ)償功能5、 蓄電池能自動(dòng)管理及保護(hù)，實(shí)時(shí)自動(dòng)監(jiān)測(cè)蓄電池的端電壓、充電放電電流，并對(duì)蓄電池的均浮充電進(jìn)行智能控制，設(shè)有電池過(guò)欠壓和充電過(guò)流聲光告警。、6、 分散多級(jí)監(jiān)控系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)監(jiān)控系統(tǒng)的簡(jiǎn)單可靠。7、 模塊化結(jié)構(gòu)，組屏簡(jiǎn)單，配置靈活8、 組件配套齊全，可以提供全方位的解決方案。4.3.2 gzdw-m30/220系統(tǒng)內(nèi)部主要元件及功能的介紹1直流系統(tǒng)接線方式 新的直流屏采用單電池、單母線分段有降壓裝置的g

38、zdw32的接線方式。見圖4-22交流電輸入方式 采用交流自動(dòng)切換單元主要實(shí)現(xiàn)兩路交流輸入電壓的采樣，輸出交流電壓的采樣信號(hào)，并實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)兩路交流電源輸入的自動(dòng)切換。以第一路為主回路，第二回路為輔助回路，當(dāng)一路交流異常（包括交、流失壓、過(guò)壓、欠壓、 缺相等）時(shí)，自動(dòng)切換到交流第二回路， 一旦交流回路電源恢復(fù)正常，則自動(dòng)切換到交流一路。為了防止兩路交流同時(shí)接入到模塊輸入端，設(shè)置機(jī)械聯(lián)鎖機(jī)構(gòu)，實(shí)踐現(xiàn)電氣互瑣。見圖4-33充電模塊主要功能是實(shí)現(xiàn)ac/dc交換。此外，還有系統(tǒng)控制、告警等功能。且具有自動(dòng)/手動(dòng)控制功能。在自動(dòng)工作方式下，充電模塊接收來(lái)自監(jiān)控模塊的指令。通常情況下，所有合閘模塊應(yīng)工作于自動(dòng)

39、狀態(tài)，實(shí)現(xiàn)監(jiān)控模塊對(duì)電池的智能管理。手動(dòng)狀態(tài)，由模塊面板上的電位器來(lái)調(diào)節(jié)模塊的輸出電壓。電壓調(diào)整范圍可以在輸出電壓下限（一般為198v/99v）和上限（一般為286v/143v）之間。為了使用監(jiān)控模塊能夠識(shí)別各充電模塊，每個(gè)模塊都應(yīng)有一個(gè)地址，地址范圍為16-31。且在充電模塊的面板上有電源指示燈，保護(hù)指示燈，故障指示燈和電壓/電流顯示表頭，這些信號(hào)指示時(shí)刻監(jiān)控著充電模塊的運(yùn)行狀態(tài)。4接地巡檢單元采用pmfs-i直流系統(tǒng)接地巡檢單元，用來(lái)監(jiān)測(cè)直流系統(tǒng)母線對(duì)地電壓及系統(tǒng)的絕緣情況。其主要功能是實(shí)時(shí)檢測(cè)母線電壓值及正負(fù)母線對(duì)地的電壓值，當(dāng)正負(fù)母線對(duì)地電壓的差過(guò)大時(shí)，自動(dòng)進(jìn)入接地阻值檢測(cè)程序，具有手動(dòng)檢測(cè)各個(gè)支路對(duì)地漏電流和絕緣電阻的功