【文章內(nèi)容簡介】 id major grid accident, and power is restored as soon as possible to reduce 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 work. In case of failure of the power 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 device 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 measures, it is essential. 西南交通大學(xué) 網(wǎng)絡(luò)教育 畢業(yè)設(shè)計 （ 論文 ） 9 2 變電站直流系統(tǒng)現(xiàn)狀的概述 直流電源綜述 變電站的保護、控制及信號系統(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、測量、事故判斷、發(fā)出相應(yīng)信號。一般來講，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行均充、浮充。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，充電機和蓄電池組通過電壓調(diào)節(jié)器給母線供電，當(dāng)交流電源停電時，蓄電池組通過電壓調(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)的安全運行，而功能強弱則影響系統(tǒng)的良性運行和蓄電池的使用壽命。所以，對變電站的直流供電需要不間斷的監(jiān)控，需要對蓄電池的狀態(tài)有不間斷的監(jiān)視，以確保對不合格的電池及時充電或更換，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)、信號系統(tǒng)、繼電保護及自動裝置的工作電源，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，對其通訊的要求很高。如果出現(xiàn)故障，怎樣以最快的速度通知上位機和維修人員，以及怎樣方便工作人員隨時隨地的查看和監(jiān)控變電站的運行情況并把各項數(shù)據(jù)及時準(zhǔn)確的傳送到上位機都是變電站監(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 :正常時為變電站內(nèi)的斷路 器提供合閘直流電源 。故障時，當(dāng)廠、站用電中斷的情況下為繼電保護及自動裝置、斷路器跳閘與合閘、載波通信、發(fā)電廠直流電動機拖動的廠用機械提供工作直流電源。過去，電力系統(tǒng)的各個變電站都有人值守，可以對直流設(shè)備的運行狀態(tài)進行定期檢查，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)定運行。隨著電力系統(tǒng)自動化、計算機控制和電力電子技術(shù)的發(fā)展及實際現(xiàn)場運行和維護的需要，對直流電源裝置的要求也在相應(yīng)提高。 現(xiàn)行部分變電站直流系統(tǒng)介紹 直流系統(tǒng)裝置 其工作原理：在正常時用整流器把變電站 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西南交通大學(xué) 網(wǎng)絡(luò)教育 畢業(yè)設(shè)計 （ 論文 ） 10 用，第二組整流器僅向控制、信號回路供電。兩組整流裝置用電阻和逆止元件來隔開，逆止元件防止斷路器合閘或合閘母線故障時，整流裝置向合閘母線供電，從而保證了控制、信號電源的可靠性。電阻用來限制控制、信號母線側(cè)短路時流過逆止元件的電流 。 主要運行方式是：當(dāng)變電站故障時，變電站內(nèi)的電源消失，為讓繼電保護裝置正確動作，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，能在站用電消失時能對繼 電保護裝置及斷路器跳閘回路放電，使斷路器可靠的跳閘 。但是由于電容儲能中電容的容量只有數(shù)千微法，且存在短時性，對事故分閘的可靠性差，只承擔(dān)短時的斷開開關(guān)電源，且事故發(fā)生后不能供給事故照明。 由相當(dāng)數(shù)量的蓄電池串接成蓄電池組進行供給，采用充電放電運行方式。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。 主要運行方式：正常運行時蓄電池進行周期性的充電和放電，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 經(jīng)常性負(fù)荷 如信號燈、位置繼電器、及其長期帶電的繼電器等， 2 短時負(fù)荷。如斷路器電磁操作機構(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，蓄電池組放電時應(yīng)留有一定的余量，通常在放電至額定容量 60~70%時，就應(yīng)進行充電。雖然蓄電池組供電的優(yōu)點事故不受電網(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、運行費用高、維護工作量大 可靠性低、直流系統(tǒng)絕緣差、充電機因大電流開 關(guān)合閘經(jīng)常跳閘等一系列 缺陷。對保護要求日益精準(zhǔn)的今天，這樣的設(shè)備裝置已逐漸退出舞臺。 西南交通大學(xué) 網(wǎng)絡(luò)教育 畢業(yè)設(shè)計 （ 論文 ） 11 3 現(xiàn)行變電站直流系統(tǒng)存在問題及原因 主要問題 。 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、變電所的安全運行和事故處理 。直流系統(tǒng)管理運行、維護檢修專業(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)計不合理在運行過程中就會產(chǎn)生種種問題，比如：熔斷器越級熔斷 。硅鏈開路擊穿 。蓄電池過充欠充 。母線電壓過高 。蓄電池容量不足 。充電機參數(shù)不能滿足運行要求 等等。現(xiàn)場環(huán)境的惡劣也對蓄電池的容量產(chǎn)生影響，從而影響其使用壽命。 變電站一次設(shè)備電磁開關(guān)過多，合閘電流過大，對蓄電池容量、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，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），但在故障失電時仍需由值班員手動切換。在電網(wǎng)中發(fā)生事故的情況下，值班員很難在短時間內(nèi)完成直流電源的切換，尤其對于無人值班變電站，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)事故的同時引發(fā)直流系統(tǒng)故障，一旦蓄電池引線熔斷器越級熔斷，保護裝置或斷路器因失去直流工作電源而拒動，故障不能被及時切除，造成事故擴大，引起大面積停電 直流系統(tǒng)接線方式存在缺陷，不能滿足蓄電池充電、控制母線電壓等運行要求。 、空氣開關(guān)問題 由于熔斷器、空氣開關(guān)問題造成變電站直流熔斷器越級熔斷，控制母線失壓。目前，國內(nèi)很多變電站直流系統(tǒng)熔斷器上下級配置不合理，級數(shù)過多，直流回路有短