２０１１年第１期 李梅丽：ｌ１０ ｋＶ站直流系统改造技术总结 ３５ １１０ ｋＶ站直流系统改造技术总结 李梅丽 （青岛碱业股份有限公司，山东青岛 ２６６０４３） 摘要：针对１１０ ｋＶ站直流系统目前已不能够适应公司发展的需要，必须对此进行改造的情况，而 又鉴于公司生产的连续性，不允许进行停电操作，提出采用不停电的改造方案，改造后，蓄电池组 放电容量充足，池电压均衡，使蓄电池组充电电流分辨率大大提高，更便于运行人员监视。 关键词：直流系统；模块；充电模式；保护 中图分类号：ＴＭ ７２１．１ 文献标识码：Ｂ 文章编号：１００５—８３７０（２０１１）Ｏ１—３５—０４ 护、合闸直流电源，为供电系统保护的可靠运行提供 １ 我公司直流系统的现状及直流系统 的发展 １．１我公司直流系统的现状 了保障，采用的是常见的带端电池调整的浮充电方 式运行。它是型号为６ＧＭ１的铅酸式固定蓄电池， 额定容量为２７５安时，由１２０只蓄电池串联组成，其 中１ ～９５ 为基本电池，９６ ～１２０ 为辅助电池，辅 助电池抽头连至电压调节器。每只单体蓄电池的额 我公司的直流系统安装于上个世纪７Ｏ年代末， 装设在１１０ ｋＶ配电站内，是全公司直流电源的核 定电压为２ Ｖ，浮充运行时单体运行电压２．２５ Ｖ（见 图１）。 绝缘监察 电匿监察 心，负责向公司各高压室输送稳定可靠的控制、保 闪光装置 … Ｉ ｌＩ １Ｉ ｊ’‘ ＋ ＨＭ ● 停 ． ７ １６Ｃ４．Ａ ｙ １６Ｃ４－Ｉ Ｉ ｆ Ｌ Ｌ ＿ — ｏ‘．１Ｏ Ｉ ＩＩ 一Ａ 。 ＫＭ ＺＯ －１５０／０１ ｌ Ｉ ＡＫＰ３－２００ ： 厂／ － ＼● ｌ＝Ｉ ： ｝ｒａ、ｒＡ …，。 Ｉ１５ 姗、， ＧＧＦ－２００ １１８只 图１ １１０ ｋＶ直流系统改造前简图 ３６ 纯碱工业 但这一设备线路结构复杂落后，操作笨重，故障 率高。特别是蓄电池的尾电池部分，因设备线路结 构原因蓄电池组长期得不到均衡充电，经常因过充 电或欠充电使蓄电池的使用寿命大大缩短，有的严 重损坏已达到了报废阶段，影响到正常操作，给电力 守的方式，直流系统也向着免维护、全自动的方向发 展，对直流系统的稳定可靠要求也越来越高。对旧 式直流系统的改造势在必行。目前，常用的有 ＧＺＤＷＫ系列电力操作电源，广泛地应用于发电厂、 水电站各类变电站和其他需要直流供电的场合中。 ＧＺＤＷＫ系列电力操作电源具有以下特点： 系统安全、可靠运行带来威胁。鉴于此，在２Ｏ０７年 对该设备进行了初步改造，针对原设计图纸安装一 １）多种容量充电模块选择实现一定容量配置的 最优性能价格比； 个简易的硅降压装置，取消原来的尾电瓶，同时将 ＫＰ３—２００端电池调节器甩掉，提出蓄电池组全充 双电压输出、双充电机双母线切换方案（见图２）。 ２）１１０ ｖ／２２０ Ｖ电压输出，方便系统的配置选型； ３）充电模块统一接口方式，设计简单，通用性强； ４）具有输出电压和电流平滑调节的功能； Ｉ Ｉ ｌ １濞压装置｝ 匝 习 一 压鬣 ５）充电模块智能控制，提供数据通讯接口； ６）充电模块硬件低差自主均流，保证系统的可 Ｉ’ Ｉ Ｉ ｌ ｌ 靠运行； Ｉ ７）分散多级监控系统，实现监控系统的简单可靠； ８）模块化结构，组屏简单，配置灵活。 『 ｒ二 二二］＿ ｒ ｆ ｉ『１ Ｋ一Ｍ １８０－３６０ｖ ３０Ａｒｔ５ｍＶ ］ＫＧ —ＶＡ－２ ２直流系统的改造情况 鉴于本公司直流系统的现状，在２００８年对直流 系统进行了改造，主要采用了ＨＤ２２０１０—３系列充 ： ｝ 图２ １１０ ｋＶ直流系统改造后简图 电模块，由三相无源ＰＦＣ和ＤＣ／ＤＣ ２个功率部分 经过以上蓄电池组全充双电压输出改造后，经 测量实验蓄电池组放电容量充足，池电压均衡，电压 组成在两功率部分之外还有辅助电源以及输入、输 出检测保护电路。图３为主要原理图。 平稳。使在蓄电池组的电池数量减少情况下，仍能 够可靠运行，满足直流系统的供电要求。但是仍存 在以下缺点或不足之处。 １）工作母线结线布置复杂：控制屏中直流母线水 平置于屏的中部，根椐控制、信号等音响的需要，屏顶 还设有８根小母线，与设备出现接触不良等缺陷时，往 往因结构复杂和设备间距小，而使缺陷难以处理。 ２）仪表和灯光信号难以维护：老式的直流屏，其 屏的正面不采用活动门的形式，这样装于屏面上的 仪表、信号等设备往往损坏后不能更换。 ３）绝缘监察装置动作灵敏度低：老式直流系统 采用电磁式绝缘监察装置反映直流系统的接地状 况，该装置能正确反映单极明显接地现象，但无法反 映出正确的接地回路。 ４）电压调节使用手动方式：调节不平滑。 ５）无法提供数据通讯接口与微机进行联接。 １．２直流系统的发展情况 前级三相无源ＰＦＣ电路由输入ＥＭＩ和无源 ＰＦＣ组成，用以实现交流输入的整流滤波和输入电 图３ ＨＤ２２０１０－－３充电模块原理图 流的校正，使输入电路的功率因素大于０．９２，以满 足ＤＬ／Ｔ７８１—２００１中三相谐波标准。 后级的ＤＣ／ＤＣ电路由ＤＣ／ＤＣ变换器及其控 制电路、整流滤波、输出ＥＭＩ等部分组成，用以实现 随着变电所越来越多的采用无人值守或少人值 ２０１１年第１期 李梅丽：１１０ ｋＶ站直流系统改造技术总结 ３７ 将前级整流电压转换成电力操作系统要求的稳定的 直流电压输出。 辅助电源在输入无源ＰＦＣ之后，ＤＣ／ＤＣ变换 器之前，利用三相无源ＰＦＣ的直流输出，产生控制 硅降压装置 １璺璺 广 ＋ＨＭ 电路所需的各路电源。 输入检测电路实现输入过欠压、缺相等检测。 ＤＣ／ＤＣ的检测保护电路包括输出电压电流的检测， 散热器温度的检测等，所有这些信号用以ＤＣ／ＤＣ 的控制和保护。 ３具体改造过程 ｌ１Ｏ ｋＶ变电站负荷较大、运行重要，由于生产 的连续性，难以全站停电进行改造。因此，直流系统 改造只能带电进行，但带电改造在新老直流装置更换 过程中，可能会使直流电源不可靠，造成系统事故（见 图４），故制订了一个简单、可靠的不停电更换直流装 置的方案，采用临时过渡装置进行了不停电更换。 ３．１ 直流装置更换的方法 为使直流系统在改造安装整个过程中不中断停 电，具体施工方法如下： 浮 控 合 主 制 闸 充 电 充 控 机 源 制机 柜 ． 柜 柜 柜 一 图４现场控制柜布置图 ¨一 １）将原直流屏所有交直流进出线电缆名称、极 性核对后做标记，并确定与盘面位置是否对应。 ２）将临时过渡装置（图５）安装于合闸控制屏 中，在控制屏下端安装５组２００ Ａ ＲＴ０，将电池组 电源移至此屏，调试、检查电压表指示。 ３）将临时过渡装置的电压调至与系统目前使用 控制电压相符合，带电接人原控制柜内的控制母线， 检查电压表计指示，并由主充机对电瓶进行充电。 将各高压室控制（合闸）母线环形联接后，拆除一组 后包好，移至控制屏新装ＲＴＯ校对相位后送电。 再用同样方法移另一组。合闸电源可以在系统不操 作时停电后移至新回路 ４）拆除¨Ｏ ｋＶ站东侧浮充机柜、控制电源柜 ＋ＫＭ ．ＫＭ ．ＨＭ 图５临时过渡装置 和部分直流屏，在原基础上安装４块二组直流屏，新 屏上全部输出直流电源，小开关均在断开位置，恢复 原直流屏负荷电缆接线，调试整套新直流系统，参数 校准正确，模拟试验运行正常，控制合闸输出电压数 据正常。在直流系统屏后侧安装电池组，组装检测 正常后，将电池组与新直流屏对接，充放电正常后， 合闸、控制母线倒至新直流屏。 ５）将ｌ１Ｏ ｋＶ站Ⅱ段正环备用电源由旧直流屏 拆下，包扎好头，移接至新直流屏，校准极性正确后 由新直流屏供电，投入运行；拆下Ｉ段正环电源，包 扎好头，移接至新直流屏，校准相极正确后，由新直 流屏供电。 ６）其它各高压室控制、合闸回路均由此法办理。 ７）将全部控制、合闸回路倒至新控制屏后，旧屏 拆除。 ３．３改造注意事项 直流系统改造是在不停电的情况下进行的，所 以在整个改造过程中应当注意以下几点： １）事先熟悉现场直流系统设备实际接线图纸、 负荷电缆出线走向，核实原直流接线合闸正母线与 控制母线是否共用（是正极还是负极共用），准备工 具及临时过渡装置，了解工作地点与其他设备运行 有无相互联系。 ２）工作前一天检查老蓄电池容量，进行一次均 衡充电。 ３）临时接线时考虑引线截面，各连接头接触良 好、牢固。 ４）注意调整控制母线电压、临时接线电压表计 指示。 ３８ 纯碱工业 ５）更换直流接线时，应急重考虑安全措施（带电 电缆线拆除后临时用绝缘带包扎），防止直流短路、 接地、中断直流电源。 发送给上位机，接受并执行上位机下发的控制命令。 ５改造后的效果 １）采用了ＬＥＤ显示面板，直接显示模块的电 ４改造后各项功能分析 ４．１保护功能 压、电流或告警信息。 ２）通过手动调压按钮，从而来调整模块在手动 １）输入过／欠压保护：模块具有输入过／欠压保 护功能。当输入电压小于３１３士１０ Ｖａｃ或者大于 ４８５±１０ Ｖａｃ，模块保护，无直流输出，保护指示灯 （黄色）亮。电压恢复到３３５±１０～４６Ｏ±１５ Ｖａｃ之 间后，模块自动恢复工作。 ２）输出过压保护／欠压告警：模块具有输出过压 保护欠压告警功能。当输出电压大于２９３±６ Ｖｄｃ 时，模块保护，无直流输出，保护指示灯（黄色）亮。 模块不能自动恢复，必须将模块断电后重新上电；当 输出电压小于１９８±１ Ｖｄｃ时，模块告警，有直流输 出，保护指示灯（黄色）亮。电压恢复后，模块输出欠 压告警消失。 ３）短路回缩：模块具有短路回缩功能。当模块 输出短路时，输出电流不大于４Ｏ ９／６额定电流。短路 因素排除后，模块自动恢复正常输出。 ４）缺相保护：模块具有缺相保护功能。当输入 缺相时，模块限功率可半载输出。在输出电压为 ２６０ Ｖ时输出５ Ａ电流。 ５）过温保护：模块的进风口被堵住或环境温度 过高导致模块内部的温度超过设定值时，模块会过 温保护，模块面板的保护指示灯（黄色）亮，模块无电 压输出。当异常条件清除、模块内部的温度恢复正 常后，模块将自动恢复为正常工作。 ６）原边过流保护：异常状态下模块整流侧出现 过流，模块保护。模块不能自动恢复，必须将模块断 电后重新上电。 ４．２其它功能 １）故障显示：模块告警信息以故障代码的形式 在ＬＥＤ上实时的闪烁显示。 ２）通信功能：模块可以ＲＳ４８５方式与上位机通 信。将模块输出电压和电流、模块保护和告警信息 状态下的输出电压。按一下左边按钮输出电压降低 １ Ｖ，按一下右边按钮输出电压升高０．５ Ｖ。 ３）通过拨码开关来实现对模块的控制方式为自 动控制还是手动控制。在自动控制方式下，模块的 输出电压、限流点、开关机均由监控模块进行控制， 人工无法进行干预。如果模块连接到合闸母线上对 电池进行充电，一般应设置为自动控制方式。在手 动控制方式下，模块的输出电压由上述介绍的手动 调压按钮进行调节。 ４）通过面板上的指示灯来显示进行模块告警。 主要通过电源指示灯（绿色）灭、保护指示灯（黄色１） 亮、故障指示灯（红色）亮这３个指示灯来显示故障 原因。 ５）完成两路交流输入电压的采样，每路输出一 路可以调节的交流采样信号和一路固定的交流电压 的采样信号。 ６）经过改造后，经测量实验蓄电池组放电容量 充足，池电压均衡，电压平稳，使蓄电池组充电电流 分辨率大大提高，更便于运行人员监视。 ６ 小 结 不停电对１１０ ｋＶ站直流系统进行更新改造的 方法，是在进行充分论证和准备后进行的，实践证明 改造的方法是合理的，这为以后直流系统的改造提 ：供了宝贵的经验。 收稿日期：２０ｌ０—０７－－２７ 作者简介：李梅丽（１９７３一），１９９４年毕业于湘潭机电高等专科学校 电机制造，工程师。青岛碱业股份有限公司电气车间，主要从事电气 管理工作。
