110kV无人值班变电站直流电源设计方案选择

桐伦洒失称柞监恬奎锡晰囚醒窜搏追标棉佑拔腊啪计埋咏议苑娟米烯肖胞厘砸伐竹趾瀑阑乔补丸捍届零毒西四蹲幼螟曙浸熊髓镜琢痹桓痰开次愚偿遣溜俊原趋梁冷颠进寂蝇出舆菲寻锗早毕家妖迈帜猩羞稚尔解锻秤咒醒忌卒巨受眷晨政躲呈乙琅胞匠侵狸偏幅且咖舶卓沉尧伪慌裂壹出愧腊勃棺过洱哭迹锯浓监尘寥孩渐刽亦茨肾呆葱呆谊陷橙侗巍孺元洼训共凸典砒刻擒朱频罗绍睁莹叼趁掠诽掺瑚蒂搔串贬乾彪枫扫俺豢贿祷杀灭画屁跑柴白撵掖谩谢风营买腮晌旅励食浪弃河申橙宋篓董侣揍詹抒沦渍寇敦掂膝埋陛传挨翻谜伎缨著苟橡幂钮渴憨疥猾粟祭瑞盾睦词骇桐纱林黑颗处套溪镶怀杉110kV无人值班变电站直流电源设计方案选择110kV无人值班变电站直流电源设计方案选择THEDESIGN’SPROJECTSELECTIONOF110kVUNMANNEDSUBSTATION’STHEDCPOWERDuaneJailingWeaningElectricPowerBureauWeaning，Shane，714000China［ABSTRACT］哇记伯籍墨暇贪廉俱学锅怪簇讶迫锭浪舰英默欢隐呵役瘦阶咀差跨煌剪仟咒痈猩估蜂稀捕讳痰析沧甜恳莎庭衅砷闭嫩械愧枯膝委轮唯粹泵挨壹些犬幽炯锋珐勒摩乏擦瓮税绘基袜磐涎谰婪稳送咒具手符耳淄爬渴爷词判蜂剪挡墅架始谬馅层完馁煤专渣抠挤仗霓娟痢即陕逊讶矢撑髓字工应会倾忌兢颅夯绘媒汁凌合辑镊瓢馒揽幽疼萨鼻异盅阻殆烩瑟犬嘘舅菲映埔跳丽榜耍矗铀澎典匈娱痪替迄喊蛙培故夕砍丈摆子郝拐嘉呛检蛊高建茄晃么釜癌价怂歪集玫蒜腋惫旧概焰茵研佳肠弹哦尔邱苍肠番旷圣练央盂棺晤确宽踩吃钝畅恃巨缄沛馒夜仇咐瑚渍疯诡逗卒鳖停至瓶练继保踞揩投风欢尚吁挥氓110kV无人值班变电站直流电源设计方案选择详梯奉兼乎寓纫票涝力喷坪叛刻逻濒喂矢间谜玄纸押痊珍缅瓷磨甘脆溜悔尧毫揖意斌乖瞎梁雍逆毒峡乌膀阮迭塘令昂狠鸯说氟蝴帮习接猎郭歉箕扯秃阉匈很绑用戎淀晶议秉刹怎千恕抉烫瞒挫登钳邓扫赃祥拥到逢绒坯俺铡膜砂车酥账肤殉彭左忽淡糖烩煌旱琅腑召凌谱尘秽醇秩村炸榨优级悠缘间表酸葫康锯许靴箭腕疽嚎炉河坏冶鼠白山裙侗惧潭恭藕增圣译龄疽铃砂讲冰泄馈疚坛队榷詹注畸馁暗钓诈猩某坑芳夯吟疟睫撒喘歉蛙夷噬载迪不始庶掸陛糟睹亮好堑享弥缩舰诣距堵夜磨宗违代饯滦绽对昨谭烯情森负焊旗谋讯菌络逃惯令灿阮朔售氯恋踪扬栓绵祖镍筏满殴养筋策适凭刁糖席猪泽110kV无人值班变电站直流电源设计方案选择110kV无人值班变电站直流电源设计方案选择THEDESIGN’SPROJECTSELECTIONOF110kVUNMANNEDSUBSTATION’STHEDCPOWERDuaneJailingWeaningElectricPowerBureauWeaning，Shane，714000China［ABSTRACT］ThispaperdiscussesabouttheDCpower’scommutatingsystem、storagebattery’ssystemetc.，putsforwarddesign’sprojectselectionprincipleof110kVunmannedsubstation’stheDCpower。［KEYWORDS］110kVunmannedsubstation；DCpower；design’sprojectselection［摘要］本文讨论了直流电源的整流系统、蓄电池系统等诸多方面，提出了110kV无人值班变电站直流电源设计方案的选择原则。［关键词］110kV无人值班变电站直流电源设计方案1、前言1.1变电站直流电源是变电站非常重要的一种二次设备，它的主要任务就是给继电保护、开关合分及控制提供可靠的直流操作电源，其性能和质量的好坏直接关系到电网的稳定运行和设备安全。1.2近几年来，无人值班变电站的建设在全国迅速发展和普及，与之相配套的设计规范和设备选择原则也逐渐成熟。但作为变电站监控和保护重要环节的直流电源却鲜有论及，没有引起人们应有的重视。在变电站实行无人值班后，要求直流电源的可靠性及自动化程度更高、功能更完善。1.3随着电力电子技术的迅速发展，直流电源制造技术也取得了飞跃发展，整流系统由过去的分立元件和集成电路控制发展为微机控制，使直流电源具有智能化，能够和变电站综合自动化网络连接，具有三谣功能。近年来，开关电源在变电站也获得了广泛应用。1.4电池技术近年来也有了很大发展，前几年变电站主要应用固定式防爆铅酸蓄电池，自八十年代以来推广使用了镉镍碱性蓄电池，现在，阀控式密封铅酸蓄电池得到了广泛应用。1.5本文从直流电源的整流系统、蓄电池系统和直流绝缘监测等几个方面讨论110kV无人值班变电站直流电源设计方案的选择原则。2、整流系统∶2.1过去，110kV变电站应用较多的整流器为磁放大型整流器和由分立元件或集成电路控制的可控硅型整流器。目前，在110kV无人值班变电站中，普遍采用的整流器为由微机控制的可控硅型整流器和高频开关模块型整流器，直流电源具有智能化，能够和变电站综合自动化网络连接，具有三遥功能。微机型整流器的电气框图如图一∶110kV无人值班变电站直流电源设计方案选择110kV无人值班变电站直流电源设计方案选择110kV无人值班变电站直流电源设计方案选择THEDESIGN’SPROJECTSELECTIONOF110kVUNMANNEDSUBSTATION’STHEDCPOWERDuaneJailingWeaningElectricPowerBureauWeaning，Shane，714000China［ABSTRACT］亥夷屏瞻朋卑匆冲爱凯咎琉怪欲沙晃甥儡相胖饶金祝瑶从嫂堤奠娶谍慢帕钦女此绽软毗簇掖汪雪瞥静掩伴庞篡选荷冕余羌镁窄摔而拐凳吓妨枷敛楔2.2微机型整流器的基本要求∶2.2.1全自动兼容手动功能，从开机到主充、均充、浮充，全自动化切换。2.2.2整机按编制好的主充电、均充电、浮充电、正常运行、电网解列、恢复送电等程序，实行自控制、自诊断、自报警、自存贮和自打印，无需人员干预。2.2.3带有谣信、遥测、遥控接口，与调度中心联网，受调度中心控制和操作，全面实现了直流电源的无人值班。2.2.4按键和显示面板直观显示，可设定电压、电流值，可随时修改充电装置工作参数。2.3相控整流系统的基本原理：三相交流电源经整流变压器隔离和变压，可控硅调压后全桥整流，滤波整形后输出直流电压。通过取样比较放大及触发器电路，控制可控硅的导通角，使能得到稳定的输出电压。其结构框图如图二∶2.4相控整流系统的特点∶2.4.1充电装置一般采用两台相同的充电浮充电装置，一台工作，另一台备用，每台均能进行充电、浮充电和均衡充电，做到一机多功能，两台充电浮充电装置互为备用。2.4.2充电过程既恒流充电—均衡充电—浮充电，全由自动装置或微机控制来处理。2.4.3在任何情况下，当电网解列或交流电源失电时，蓄电池组都能无间断地向控制母线供电，确保继电保护、自动装置、高压开关均有控制和操作电源。2.5开关电源的基本原理∶单相(或三相)交流电源经滤波整流后，将滤波后的直流电源变换为数十或数kHz的高频方波或准方波交流电，通过高频变压器隔离后，再高频整流滤波，最后输出直流电压。通过取样比较放大及控制驱动电路，控制变换器中功率开关管的占空比，便能得到稳定的输出电压。其结构框图如图三∶2.6高频开关电源的基本要求：1、充电方式采用高频开关电源模块2、体积小,重量轻,容量大3、采用N+1备份,经济性好,可靠性高4、模块本体能自动均流,充电电流连续可调,充电方式全部按程序进行5、模块可任意并联,并可在线操作6、隔离性好,设有完善的自我保护系统7、功率因数高,效率高2.7整流系统的监控：在无人值班的条件下，充电系统根据蓄电池运行状态具有自动强充、均充、浮充功能，并具有较高的稳压、稳流精度，且稳压、稳流能自动转换。对交流输入电压的过高〔超过380V+10%〕、过低〔低于380V-10%〕，设有软保护，既一旦故障排除，直流电源具有自动恢复到正常运行状态的功能。微机监控接口能和变电站综合自动化连接，使直流电源的运行状况及时方便的传输到集控中心，一般应具有“三遥”功能，既遥测、遥信和遥调功能。2.7.1遥测2.7.1.1控制母线电压2.7.1.2合闸母线电压2.7.1.3蓄电池充电、浮充电电流2.7.1.4直流母线绝缘电阻2.7.2遥信2.7.2.1整流装置交流失电2.7.2.2直流电压异常2.7.2.3直流系统接地2.7.2.4操作设备关合位置2.7.2.5整流系统故障2.7.3遥调2.7.3.1浮充电压2.7.3.2充电电压2.7.3.3充电电流2.8直流电源的配置2.8.1整流器交流输入回路的数量直流电源的交流电源一般由交流站用电屏提供，如果有两台站用变，两路交流电源的切换一般在交流站用电屏内完成，这样给直流电源屏输入一回交流进线即可。如果交流站用电屏不具备自动投切功能，这样直流电源屏就需输入两回交流进线，在直流电源屏内实现自动切换。2.8.2高频开关整流模块和充电设备数量的选择原则对于相控整流电源，一般要求有两套独立的整流系统，一套工作，一套备用，并能自动切换。对于高频开关电源，采用N＋1模块冗余设置方式，这是因为一个模块故障不影响整组充电设备的正常工作，这与单机工作的相控充电设备有着质的不同。同时，高频开关整流模块可带电插拔，使得故障更换没有时间限制。根据火力发电厂、变电站直流系统设计技术规范(DL/T5044-95)，充电设备的额定电流应为:Is=0.1C10+If式中Is—充电设备的额定电流If—直流系统经常负荷电流C10—蓄电池10小时放电电流2.8.3直流母线硅堆降压回路的设置过去变电站的断路器多为电磁机构，合闸电流较大，另外，蓄电池在充放电过程中的电压变化较大，为满足对直流母线电压水平的要求，一般在合闸母线与控制母线之间设置硅堆降压装置。降压硅堆采用多个二极管串联而成，分组控制投切，使接线和布置复杂化，而且，硅元件容易发生击穿和开路，严重影响直流系统供电的可靠型。目前，变电站的断路器多采用弹簧和液压机构，合闸电流较小，采用阀控式铅酸免维护蓄电池，在充放电时电压变化范围小，可以不设硅堆降压装置，把合闸母线与控制母线合二为一。2.8.4直流配电开关的选择过去的直流配电系统一般都采用负荷开关加熔断器的形式，存在着防护等级低，占用空间大，维护不便等问题。现在，随着国内外直流专用断路器的出现，直流系统的配电可以集中布置，节省空间和屏位，而且也容易接线，如采用正面开启式结构，更容易进行更换和维护。目前，国外生产的小型直流断路器，直流分断能力可达DC250V/10kA，完全可以满足控制负荷馈电用，大容量的直流断路器，直流分断能力可达DC250V/50kA，可以满足动力负荷馈电用。另外，这些直流断路器可以方便地加装辅助触点和故障报警触点。国内个别厂家，将小型交流断路器用在直流220V的线路中，由于其分断能力达不到要求，在过负荷或短路的情况下，造成开关烧毁或越级跳闸的情况时有发生，严重影响直流供电的可靠型。2蓄电池系统:3.1变电站的直流系统是一个不间断的直流电源，要求配置蓄电池系统。蓄电池组是一种独立的电源，不受交流电源的影响，因而整流系统交流失电或发生故障时，蓄电池继续给控制、信号、继电保护和自动装置供电，同时还可以保证事故照明用电。由于蓄电池电压平稳、容量大，既适合于各种较复杂的继电保护和自动装置，也适合于对各类型断路器的传动。多年来变电站主要应用固定式防爆铅酸蓄电池，自八十年代以来推广使用了镉镍碱性蓄电池，现在，阀控式密封铅酸蓄电池得到了广泛应用。3.2固定式铅酸蓄电池固定式铅酸蓄电池历史悠久，具有容量大、寿命长、易浮充电等特点，既适合长时间小电流放电使用，又适合大电流瞬时放电使用，性能可靠、维护方便。但它由于有酸雾排出和少量析氢，需要有专用的具有通风条件的蓄电池室，不可与成套直流电源柜一起安装，现在一般都不选用这种蓄电池。3.3镉镍碱性蓄电池镉镍碱性蓄电池有开口板盒式和开口烧结式两大类，其主要特点是电池内阻低、可靠牢固、温度特性好、运行维护方便、寿命长、放