第八章--站用交直流系统的运行

1第八章站用交直流系统的运行第一节站用交直流系统的运行方式及运行注意事项一、交流系统运行方式及运行注意事项（一）站用交流系统的接线及运行方式交流系统是变电站保证安全可靠输送电能的基础环节，是为主变压器提供冷却电源、消防喷淋电源，为断路器提供储能电源，为隔离开关提供操作电源，为直流硅整流装置提供输入电源，以及为站内提供照明、生活用电和检修临时电源。若失去交流系统，则会影响变电所设备的正常运行，甚至引起系统全停和设备损坏事故。1.所用电电源的配置为保证交流系统的不间断供电，一般要2求站用交流系统配置两路及以上电源。一路站用电源失去时，另一路电源能快速投入运行。在110kV变电所通常配置两台所用变，并将两台所用变分别取至由两台不同主变压器低压侧分别供电的母线。而在220kV及以上变电所一般配置三台所用变，其中两台接至主变压器的低压侧母线上，第三台所用变电源则从所外10-35kV低压网络中独立引接，该路电源应尽量专线专供，以保证在变电站内发生重大事故时，能可靠的持续供电。为保证枢纽变电站交流系统的安全可靠，根据国网公司防止变电站全站停电事故的反措要求，在原有站用电系统的配置基础上，增设一套防止全站停电的应急交流系统。应急交流系统由固定式发电机或移动式发电车作为电源，并在现场设置发电机的相关接入回路。2.典型交流系统接线方式（1）所用变高压侧接线所用变高压侧因室内外安装地点的不3同和所用变容量的不同分别配置不同的保护措施。一般分为高压侧安装断路器和安装高压熔断器两种保护措施来切除所用变高压侧的短路电流；若是短路电流核算后过大，可采取下面措施限制短路电流：装设限流电阻器、串接限流电抗器。（2）所用变低压侧接线所用电低压侧母线一般采用母线断路器或者隔离开关分段运行，两台正常工作所用变分别接入两段不同的母线，独立供电。备用变压器则通过两路低压断路器分别与两路工作母线相连，正常运行时备用变处于充电状态，两路低压断路器分别处于热备用状态；当工作所用变失电时，自动或手动方式投入运行。（图1-1）I段母线II段母线1#所用变0#所用变2#所用变1#所用变低压开关低压I段开关低压II段开关2#所用变低压开关8#交流分屏5#交流分屏6#交流分屏6#交流分屏3#交流分屏1#交流分屏4#交流分屏2#交流分屏母分开关图1-14通常在变电站交流系统中，所用变低压侧装设有备用电源自投装置，当工作所用变失去时，备用电源自投装置动作将备用所用变投入运行。3.交流系统的负荷分类所用电负荷分为三类：I类负荷、II类负荷、III类负荷。I类负荷：短时停电可能影响人身或设备安全，使生产运行停顿或主变压器减载的负荷。如变压器强油风(水)冷却装置、通信电源、微机保护装置电源、计算机监控系统、消防水泵、变压器水喷雾装置。II类负荷：允许短时停电，但停电时间过长，有可能影响正常生产运行的负荷。如浮充电装置、变压器有载调压装置、生活水泵等。III类负荷：长时间停电不会直接影响生产运行的负荷。如配电检修电源、通风照明。4.交流系统的运行方式（1）变电站交流系统正常运行方式#1所用变接#1主变35kV母线运行，带5所用电Ⅰ段母线；#2所用变接#2主变35kV母线运行，带所用电Ⅱ段母线；所用电Ⅰ、Ⅱ段母线分列运行，母分开关断开；#0所用变接于外来电源线路，对#1、#2所用变进行备用自投，运行方式简图如下：图1-2（2）变电站交流系统其它非正常运行方式#1所用变检修时的所用电系统运行方式：合上所用电母线分段开关，由#2所用变带所用电Ⅰ、Ⅱ段母线运行，#0所用变低压Ⅱ段开关对所用电Ⅱ段母线进行自投。#0所用变低压Ⅱ段开关自投前，需判定所用电母6线分段开关在断开位置，以防不同电源误并列。#0所用变低压Ⅱ段开关自投成功后，再合上母线分段开关。其运行方式接线图如下:图1-3#2所用变检修时的所用电系统运行方式：合上所用电母线分段开关，由#1所用变带所用电Ⅰ、Ⅱ段母线运行，#0所用变低压Ⅰ段开关对所用电Ⅰ段母线进行自投,#0所用变低压I段开关自投前，需判定所用电母线分段开关在断开位置，以防不同电源误并列。#0所用变低压I段开关自投成功后，再合上所用电母线分段开关，运行方式接线图如下:7图1-4#1、#2所用变均检修时的所用电系统运行方式：合上#0所用变低压Ⅰ、Ⅱ段开关，所用电由#0所用变带，此时#0所用变Ⅰ、Ⅱ段自投回路应退出,运行方式接线图如下:图1-58#0所用变带所用电Ⅰ段（Ⅱ段）运行方式：断开#1所用变（#2所用变）低压开关，断开所用电母线分段开关，合上#0所用变低压Ⅰ段（Ⅱ段）开关。该方式为非长期运行方式。运行方式接线图如下：图1-6（二）交流系统的运行注意事项1.正常运行方式下，交流系统Ⅰ、Ⅱ段380V母线分列运行，当两台工作所用变高压侧未并列运行时，一般不得将两段380V母线并列运行。由于第三台所用变来自所外电源，在未经试验核算相角差不得进行低压侧并列运行，防止造成不同电源并列而引起短路故障。2.所用电系统归属变电站自行管辖，9但所用变高压侧的运行方式则由调度以操作指令或是操作许可的方式确定。3.正常所用变停复役操作，一般分为负荷不停电和负荷短时停电两种操作方法。负荷不停电的操作方法是先将所用变380V母线分段开关（隔离开关）联络上，然后再退出其中一台所用变。负荷短时停电的操作方法是直接将需要操作的所用变对应的380V电源进线断路器拉开，再拉开相应闸刀改冷备用使所在母线的负荷短时停电，然后将380V母线分段开关合上恢复负荷供电。无论采用哪种方式操作，在所用变380V侧配有备用电源自投装置的交流系统中，都必须在操作前将备用电源自投装置退出，防止备用电源自投装置误动造成不同电源的非同期并列。4.高压侧配置跌落式高压熔丝保护的所用变操作时，要佩戴好绝缘手套和护目镜；停电操作时应先拉中间相再拉两个边相；送电时则应先合两边相后合中间相。遇有大风操作时，应先操作背风相，后操作迎风相。105.所用变改为检修后，要做好防止倒送电的安全措施。特别是低压侧通过电力电缆连接的所用变改检修，必须对电缆进行多次放电，并可靠接地。6.所用变备用电源自动投装置应满足下列要求:(1)保证工作电源的断路器断开后，工作母线无电压，且备用电源电压正常的情况下，才投入备用电源；（2）自投装置应延时动作，并只动作一次；（3）当工作母线故障时，自投装置不应起动；（4）手动断开工作电源时，不起动自投装置；（5）工作电源恢复供电后，切换回路应由人工复归；（6）自投装置动作后，应发出提示信号。7.防全停应急交流系统的运行（1）防全停应急交流系统一般在发生下列三种情况时投入运行：1）当一次主系统失电造成交流系统全部11失电；2）当所用电各段380V母线均因故障不能运行时；3）部分交流重要负荷因故无法通过所用电低压并列等方式恢复送电时。（2）防全停应急交流系统投入运行时遵循的操作原则：1）正常运行时，主交流系统负责全所交流负荷，应急交流系统作备用，两者各自独立运行，不得相互影响交叉。2）当主交流系统失电无法恢复时，必须先将主交流系统与各负荷的连接点明确断开后，在验明负荷确无电压后方可将应急系统接入运行。3）当主交流系统与应急系统需要同时运行时，两者之间不得通过任何方式并列。二、直流系统运行方式及运行注意事项变电站直流系统为控制系统、继电保护、信号装置、自动装置提供电源。同时作为独立的电源，在所用电失却后，直流电源还可作为应急的备用电源，即使在全站交流系统停电的情况下，仍能保证继电保护装12置、自动装置、控制及信号装置和断路器等的可靠工作，同时提供事故照明电源。1.直流系统的组成变电站直流系统一般由蓄电池、充电设备、直流负荷三部分组成。变电所直流系统工作电压通常为220V或110V，弱电直流电压为48V。下面对蓄电池和充电设备做一简单介绍。（1）蓄电池蓄电池是把电能转变为化学能并储存起来的设备。正常通过在蓄电池两端外加电压，使得电能转换为化学能是蓄电池的充电方式。当蓄电池提供电流给外电路，将化学能转换为电能是蓄电池的放电方式。两种方式时可逆的。目前，变电站中广泛使用的是铅酸蓄电池，其中尤其以GGF型防酸隔爆式铅酸蓄电池和GFM型阀控式密封铅酸蓄电池两种类型为最普遍。富液式铅酸蓄电池GGF型有两个主要缺点：①在过充电时，水分解为氢气和氧气析出并携带酸雾，在使用过程中，需经常给电13池补加蒸馏水；②电解液多，有可能漏液。阀控式密封铅酸蓄电池GFM型克服了传统铅酸蓄电池的缺点，其正极板上析出的氧气在负极直接重新化合成水，具有可任意放置、使用中不用加蒸馏水、不溢酸、酸雾极少、不需专门的通风装置、高倍率放电容量大等优点，目前阀控式密封铅酸蓄电池已在变电所中得到广泛运用。（2）充电设备蓄电池组的充电和浮充电设备较普遍使用的是硅整流装置与高频开关电源装置两种。一种是单蓄电池组单母分段接线方式（图1-7），直流系统配置有两台充电装置，一台作主浮充，一台作备充。第二种是双蓄电池组单母分段接线方式（图1-8）直流统配置有三台充电装置，两台作浮充，一台作备充，大型变电站一般采用这种配置方式。14图1-7图1-815近几年来新建或直流系统改造的变电所普遍采用高频开关电源设备。高频开关电源设备一般包括高频开关整流模块、测量监控模块两大部分。高频开关整流模块：采用功率半导体器件作为高频变换开关，经高频变压器隔离，组成将交流转变成直流的主电路，且采用输出自动反馈控制并设有保护环节的开关变换器，用于电力工程时称为电力用高频开关整流器。测量监控模块：用于监控、管理直流系统各设备的运行参数及工作状态的测量控制装置，一般具有信息采集处理和人机对话管理功能、显示电压电流及充电方式功能、保护和故障管理功能、与自动化系统通信功能、调节充电装置和蓄电池运行方式的功能。高频开关电源具有稳压、稳流精度高，体积小、效率高，输出纹波及谐波失真小，自动化程度高等优点，同时满足遥信、遥控、遥测的三遥功能，是综合自动化和无人值班变电所监控重要模块，同时还满足对充电的16一般要求：1）整流装置能满足蓄电池的初充电、事故放电后的充电、核对性放电之后的充电以及正常浮充电及均衡充电的要求。2）整流装置的输出电压调节范围满足蓄电池组在充电、浮充电、均衡充电等运行状态下的要求，满足蓄电池在充电时所需的最高和最低电压的要求。3）整流装置输出电流能承担直流母线的最大负荷电流和蓄电池自放电电流。4）整流器具有定电流恒电压性能，能以自动浮充电、自动均衡充电、手动充电三种方式运行。5）整流器内设置必要的短路保护、缺相保护、过电压保护和故障信号。1.直流系统接线方式直流母线的接线方式和蓄电池的组数、直流负荷的供电方式以及充电、浮充电设备的配置情况等因素有关。直流母线通常采用单母分段接线方式，其优点如下。（1）接线简单、清晰。（2）容易分割成两个互不联系的直流系17统，有利于提高直流系统的可靠性。（3）查找直流系统接地方便。（4）两段母线之间有隔离开关或熔断器联络，当一组蓄电池因故退出运行时，合上分段联络隔离开关或熔断器由另一组蓄电池供两段母线负荷。在220kV枢纽变电所的直流系统则因考虑了双重化的问题。一般装设两组蓄电池，三组高频开关设备（即两组一备），直流母线分段运行。在500kV变电所中，线路和变压器保护都采用双重化配置方式，从保护配置、直流操作电源，直到断路器的跳闸线圈都按双重化原则配置，这就要求直流电源也必须是双重化的。故在500kV变电所中一般装设两组蓄电池，并且直流母线的接线方式以及直流馈电网络的结构等也相应按双重化的原则考虑，采用直流分屏，直流负荷辐射状供电方式。实际运行中，直流馈线、蓄电池组及充电、浮充电设备可以任意接到其中一段母线上。1.直流系统的运行方式18(1)在正常运行情况下，两段母线间的联络隔离开关打开，整个直流系统分成为两个没有电气联系的部分，在每段母线上都接有一组蓄电池和一台浮充电整流器，另一组备用整流器可以充母线带负荷，也可以单独对某组蓄电池进行充放电。如图1-7、1－8所示。(2)每段母线设有单独的电压监视和绝缘监察装置。(3)对配有双重化保护的重要负荷，可分别从每段母线上取