10kV变电所直流操作电源系统设计

10kV变电所直流操作电源系统设计

梁华文

惠州电力勘察设计院有限公司 广东省惠州市 516000

摘要：10kV配电网在电力系统中发挥着重要的作用，10kV变电所则是其中的核心部分，承担着极为关键的供配电任务，是决定电网整体安全性能、稳定性能以及经济性能的重要因素。由于历史条件的限制，目前运行的许多10kV变电站普遍存在着供电质量低、经济性差、占地面积大、噪声污染强、抗干扰能力弱等问题，尤其是一些化工园区、沿海地区，变电站设备污闪的现象十分常见。
关键词：变电所;直流系统；操作电源；系统设计；

引言

直流系统是电网不可或缺的组成部分，对电力系统的安全运行起着至关重要的作用。近年来，由于直流系统问题，设备无法运行，导致断电。因此，直流系统的运行管理应引起足够的重视。在发电过程中，直流系统的安全可靠运行直接与变频器的安全运行相连。如果直流系统故障，变频器中所有带电设备的运行基本上都是不安全的。所以直流系统小于电网的核心。近年来，该站控制的电网中有几个被重组为一系列直流系统，以避免直流系统随后出现故障，优化直流系统的管理以进行切换，并提高验收标准。

1系统设计的总体要求

10kV变电所供配电系统的安全性、稳定性和经济性受到许多因素的影响，例如应用场景、技术条件、工作环境、运行参数等，很难做到十全十美。但通过掌握设计过程中的一些关键环节，可以从源头上提高10kV变电所供配电系统的综合性能。在优化设计的过程中，应着重考虑控制投资成本、降低运行和维护开销、减少元器件数量、优化系统布局、提高系统的抗干扰能力，同时还要做好继电保护措施和防雷措施，保障人员和设备的安全。总结起来，就是要实现资源利用的最大化，尽量做到接线清晰、布局科学、接地可靠、远程可控、维护方便，不断朝着自动化、智能化、标准化的方向前进。

2直流系统运行管理存在的问题

长晶体管运行的电网在不同的时间间隔运行，转换、设备更换、单间隔添加、部分添加等，对电网运行引起的直流运行管理构成了重大的安全风险。DC系统长期无法运行，很容易被忽视。各发电机的设备制造商、型号和运行条件不匹配，使工作人员的操作和直流系统的复杂性更加复杂。

3直流操作电源系统的设计

3.1直流电压选择

变电所直流电源操作系统电压应根据用电设备类型、额定容量、供电距离和安装地点等确定，本变电采用控制负荷和动力负荷合并供电的直流电源系统；220V与110V额定电压相比，可减小电缆的截面面积，降低电缆投资，并且减小蓄电池容量，便于安装。故该电源系统电压选用220V。

3.2简化主接线方式

在过去，由于电力系统一、二次设备制造技术的限制，为了保障系统的稳定性并且可靠性是大多数发电厂的主要管道相对复杂。随着电子和制造方法的进步，各种电器的质量有所提高，设备级故障率大幅降低，为电厂主体布线的简化奠定了重要基础。为此，在规划10kV配电系统时应考虑简化布线。当前，我们的节能配电系统使用的布线或分段布线非常广泛。使用总线进行布线很简单，并且只需要为所有回路设置一组总线。这很简单，需要较少的设备，而且经济实惠且可扩展。电源和调试在短路故障时具有较大电流。采用隔离开关和断路器后，单线总线被划分为相对独立的段，从而通过降低硬件成本提高了电源的可靠性和灵活性。这适用于中小型发电厂。

3.3直流馈线单元

所有电路负载开关均采用开断能力大于6kA的直流断路器，以保证直流负载侧故障时对应支路的可靠开断。其容量与系统的上、下开关相匹配，保证了开关动作的可靠性和选择性。1.直流断路器直流断路器具有快断保护和过流保护功能，直流断路器的选择如下：（1）额定电压大于或等于回路的最大工作电压；（2）额定电流应大于回路的最大工作电流；（3）直流断路器的分段能力及短时耐受电流大于通过直流断路器的最大短路电流。2.断路器的额定电流1）充电装置输出回路断路器额定电流应按充电装置额定输出电流选择，即：IN≥KKIrN=1.2×9.675=11.61A（7）式中，IN为直流断路器额定电流，A；IrN为充电装置额定输出电流，A；KK为可靠性系数，取1.2。2）断路器控制、保护、信号回路IN≥K（CIcc+Icp+Ics）=0.8×4.7=3.76A（8）式中，IN为直流断路器额定电流，A；KC为同时系数，取0.8；Icc为控制负荷计算电流，A；Icp为保护负荷计算电流，A；Ics为信号负荷计算电流，A。

3.4选用高性能电气设备

电气设备是电气系统的最小单位，是电力运输和改造的载体。它们会立即影响系统效能。由于技术进步，电器的组合性能大大提高，制造商更加注重环境和效率。与石油绝缘有关的设备不太明显，取代了高同位素硫酸盐[3]。对于10kV供电的配电装置来说，六氟化二氧化硫气体绝缘组合式机组现已足够，成本正在稳步下降。为此，当新发电厂或旧设备被旧电气电源取代时，应优先选用气体绝缘组合发电机。在选择电气设备时，必须遵守下列基本原则:适当预留储备，根据当地情况适当检查设备，尽可能符合经济条件，管道导体的混合不足，以及在进入新设备之前进行彻底测试。

4变电所直流操作电源系统优化管理

4.1编制直流系统规范验收标准

为了改变目前的两性平等问题，迫切需要改变验收承诺，而直流系统的验收则是在没有标准验收承诺和标准的情况下进行的。直流系统验收规范是根据直流检测过程中的经验和纵向超车车道总结而制定的。按直流系统设备汇总验收清单，结合直流系统验收标准，明确界定验收内容和验收标准，使验收测试能够准确了解直流系统验收要求，使验收小组能够准确了解验收要求，纠正错误，同时对操作人员进行技术培训，使操作员更好地了解直流系统。结合安全活动，您将学习直流系统验收标准，就验收标准进行指导和培训，以降低直流系统在未来运行中出现问题的可能性，并帮助运输人员确定和处理日常运行中的直流异常。

4.2注意事项

使用切断电源方式检查直流接地位置，应遵循一定准则，比如通常将直流回路做以断电处理的时间，应不超过3秒，以免因断电时长过久影响变电站的其他系统正常运行。另外，如果检查的直流电源是由集成电路构成，且其保护装置由微机控制时，则断电时间应控制在10秒以上，送电间隔不宜过短，以免造成集成电路因电流运动产生回路损耗情况。但即便发现该检查线路中存在直流接地情况，也要先将闸刀关闭，再进行处理措施的实践。对外部环境进行检查，是电力维修养护机构的首要考虑对象，尤其当室外环境处于潮湿、干扰物较多时，该处发生接地故障比例较高，需要对该位置做出有效分析检查。检查中，应保障问题发现的第一时间需要及时上报，并根据经验、技术做出解决对策的实施。当阴雨天气时，应加大户外检查力度，格外关注线路磨损位置，探明该处是否因漏水导致了直流接地。另外在变电站的施工过程中，应保持施工技术与施工过程遵循施工标准下的详细要求，进行规范化施工，将是杜绝后续复查问题的牢固基础，因而电力工程直流系统施工质量应被严格要求。
结束语

随着电网自动化水平的不断提高，直流供电系统作为变电站监控和保护的重要环节越来越重要。只有依据计算电池及其充电电路的实际负载合理设计，才能使整个直流系统在可靠性、稳定性和经济性方面得到合理配置。
参考文献

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[2]宋胜菏.变电站直流系统接地的危害分析与处理措施[J].电子制作,2020(20):86-87+66.

[3]许茹斐.10kV变电所直流操作电源系统设计[J].工程建设与设计,2020(18):51-52.

[4]严俊.10kV变电所直流操作电源容量计算[J].电气技术,2016(01):131-133.

[5]王也.10kV变电所设计及施工中的常见问题[J].科技致富向导,2014(30):178+233.