直流系统在220kV变电站中的运用分析

梁东昇

摘 要：随着我国社会发展总体水平的提升，人们对电力的要求越来越高。变电站为了能够满足供给控制、自动装置、信号等不间断的安全用电，就需要具备十分可靠、安全的直流电源。本文主要阐述了在220kV变电站中直流系统的组成及配置，以此希望变电站能够为人们提供更充足的电力供应。

关键词：直流系统;变电站;电压

DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2019.02.169

0 前言

直流系统作为变电站的重要组成部分，有着极大的作用。直流系统是由充电设备、蓄电池、直流屏、绝缘监测等组成，是为继电保护装置、各种信号回路以及断路器的操作提供充足的电源，其能否正常运行，关乎到继电保护装置和断路器的工作反应是否正确，对变电站及整个电网的安全运行有着极大的影响。

1 变电站直流系统概述

变电站中的直流系统，将交流电源输送到回路时，分为两个部分，一是主供电回路，此回路具有充电的功能，可以对其线路中的蓄电池组充电，并且在蓄电池上可以均充与浮充。二是供电回路，此回路主要是为了对控制母线供以220V直流电压[1]。变电站中的直流系统如图1所示。

2 直流系统的组成

（1）接线与电压。在直流系统在变电站中的接线所使用的类型是单母线，或是单母线的分段接线。由于单母线分段接线具有较高的可靠性，当某段母线发生故障或是检修都不会对供电产生影响。因此，对于220kV的变电站来说，大多会使用单母线分段接线。在220kV的变电站中，直流系统的额定电压一般为110V或是220V。对于直流系统额定电压的选择需要综合断路器的操作类型、被控对象的远近、变电站的规模及其布置方式来判断，一般直流系统在变电站中的额定电压为220V。比如：在某变电站中，其断路器的操作类型为电磁型，需对回路电源进行操作，并且其变电站有许多蓄电池组，为了减少蓄电池组及其辅助设施的建造成本，其直流系统的额定电压选择为110V。

（2）直流系统的网络及蓄电池组装。直流系统在220kV变电站中一般使用的是环形供电网络。也可以说是直流动力负荷与控制负荷都使用的是环形供电网络。在变电站中设置动力与控制小母线，使不同直流负荷形成一个环形的供电网络，并且每个环形的电源回路都要接到分段母线的两端。当需要更加可靠的直流系统时，可能会使用双重化的控制电源，供电网络的类型为辐射状供电。在蓄电池组装上，一般为了确保直流系统能够安全可靠的运行，会安装两组蓄电池，蓄电池要选择为阀控式的密封铅酸蓄电池。蓄电池的容量要按照每小时的放电时间考虑，其具体安装要综合变电站的规模、直流系统运行将其负荷综合考量，进而对其使用的蓄电池数量、容量及其充电设置的容量进行精确计算。除此之外，每组蓄电池还应配有相对的试点放电回路，并且放电回路设备要进行隔离处理，为了保护电器要与蓄电池组的出口回路进行并接[2]。

（3）装置高频开关电源、绝缘监测及电压监视。高频开关电源能够保证蓄电池在整个系统中有效运行，尤其是阀控式的蓄电池，其需要性能更高的充电装置。高频开关电源的设计原理是利用微机进行控制，进而满足蓄电池组在其初次充电、浮充电以及补充充电的需求。另外，高频开关电源有两种控制方式，一是自动控制，利用微机的控制，二是手动控制。当自动控制单元出现故障或者处于检修状态时，就会使用手动控制。对于220kV的变电站来说，其直流系统一般会设置两套高频开关电源，对于N+1个模块来说，也可以设置三套。之所以安装绝缘监测设备，是因为要检测直流系统中的绝缘水平是否符合标准。若是直流系统的两个点接地，就会使断电器做出错误反应，从而产生严重的后果。因此，务必在直流系统中安装高效率且灵敏性较高的绝缘监测设备。为了保证直流系统的电压正常，还要安装电压监视装置。近几年，绝缘监测及電压监视装置以微机型众多，并且微机型产品发展十分迅速。而且此类型产品具有较高的灵敏度，即使正负母线处在绝缘状态也能够对其进行监测。此外，有一些在线监测装置带有分支回路，此种装置能够监测出绝缘下降或是有回路出现接地故障行为，大大提升了有关人员的检修效率。

（4）设备的布置。第一，蓄电池要使用框架安装的方式放置在专有蓄电池室中。第二，直流系统的主窥屏及其充电装置要接近负荷中心，放置在专有直流间或是继电器的室内。第三，要为每个高频开关电源配备一个微机监控单元，观察直流系统的运行状态，对其产生的数据及信息进行整理分析，进而更好的控制与管理整个系统，并且要将整理出的信息通过RS-485通信口传送至其站内的监控系统中。第四，要为每个蓄电池配备一个巡检仪，对单个蓄电池的运行状况进行监测，实现对其充、放电的动态管理。第五，要在直流主屏与分屏上安装直流绝缘监测装置，实时对直流母线的电压进行监控，当电压不正常时即会发生警报，还能够对其馈线接地情况进行检测。第六，要在蓄电池的出口及高频开关电源装置上安装三种回路，一是直流侧出口回路，二是直流馈线回路，三是蓄电池试验的放电回路，并且还要装置保护电器。另外，对于蓄电池出口设置的保护电器来说，可以使用熔电器，其他装置的保护电器最适合使用专业的直流空气开关，并且要保证分馈线的开关于直流系统中的总开关保持3-4级以上的差度。最后，要在直流分电屏中安装母线电压表，对其进行电压检测。只有做得到以上要求，才能够保证直流系统能够在220kV的变电站中有效运用。

3 结束语

综上所述，直流系统对变电站的整个电网运行有着极其重要的作用。随着我国电力系统不断升级优化，人们的生活用电质量也随之提高，进而对变电站中直流系统的质量提出了更高的要求。为了提高其质量，要根据变电站的实际情况计算并分析直流系统，进而选出最优方案，以满足人们的供电需求及用电安全。

参考文献：

[1]武斌.220kV变电站直流系统的配置及其优化的相关探讨[J].电子技术与软件工程，2014（20）：165.

[2]陆萍娟.试论220kV变电站直流系统的改造[J].科技与创新，2014（02）：32-33.