2009-05-06 14:44:08 **: 網上蒐集作者:佚名
摘要：對變電站直流系統設計中的幾個主要問題進行了討論，闡述了影響直流系統額定電壓和蓄電池容量選擇的主要因素，分析了直流系統額定電壓、蓄電池容量的選取方法以及主接線、直流饋線網路的設計方法，介紹了新型的充電裝置、絕緣監測和電壓監視裝置的效能。
關鍵詞：變電站；直流系統；設計；智慧型高頻開關充電裝置；絕緣監測和電壓監視裝置
直流系統為變電站的繼電保護、控制系統、訊號系統、自動裝置、ups和事故照明等提供電源。近年來直流系統的技術和裝置發展迅速，閥控鉛酸蓄電池、智慧型高頻開關充電裝置、微機型絕緣監測裝置等，具有安全可靠、技術先進和效能優越等特點，促進了直流系統的發展。
本文就變電站設計中對直流系統設計有直接影響的因素和變電站直流系統設計方案的選擇進行**。
1直流系統接線
根據《火力發電廠和變電所直流系統設計技術規定》，發電廠和變電站的直流系統應採用單母線或單母線分段接線。單母線接線簡單、清晰，但可靠性與靈活性差，一般用在110kv以下的變電站；單母線分段接線可靠性較高，任一段母線出現故障或需要檢修都不影響供電，建議110 kv，220 kv和500 kv變電站採用單母線分段接線。
2直流系統額定電壓
在確定變電站直流系統額定電壓時，應根據變電站的具體情況，找出影響直流系統額定電壓選擇的主要因素。以往設計的220 kv及以下電壓等級的變電站，大多數為帶電磁操作機構的斷路器，需要直流動力合閘電源，在這種情況下，滿足直流動力迴路電壓的要求，降低直流動力電纜的投資，成為影響直流系統額定電壓選擇的主要因素，因此，以往設計的變電站中多數採用了220 v的直流系統。20世紀80年代以來，在220～500 kv變電站中，110 kv及以上電壓等級的斷路器多採用氣動或液壓操作機構，10 kv斷路器採用彈簧操作機構，這樣就不需要直流系統提供動力合閘電源了，因此，滿足直流動力迴路電壓的要求和降低直流動力電纜投資，就不再是確定直流系統額定電壓的主要因素。
由於500 kv變電站被控物件遠，控制迴路電纜長，所以滿足控制迴路電壓的要求，降低控制電纜的投資就成為確定500 kv變電站直流系統額定電壓的主要因素。
一般來說，當直流電壓為220 v時，若控制電纜長度在500 m以內，電纜截面面積不大於4 mm2，就不會給電纜的接線帶來困難。當直流電壓為110 v時，若電纜長度超過250 m，就要選用截面面積為6 mm2或10 mm2的電纜，一般端子排只能連線截面面積不超過6 mm2的電纜芯，要連線截面面積大的電纜芯必須採取特殊的連線方式，這給施工和維護都帶來困難；另外，500 kv變電站的控制物件多，距離遠，電纜用量大，直流電壓採用110 v，加大了控制電纜的截面面積，必然大幅度增加有色金屬的消耗，增加了在控制電纜方面的投資。基於上述技術和經濟上的考慮，在220～500 kv變電站採用集中控制的情況下，直流系統的額定電壓宜選220 v。
若220 kv變電站的規模較小，控制電纜的單根長度較短和控制電纜總量較少，或為全戶內的220 kv變電站的情況下，直流系統的額定電壓採用110 v是合理的。
若500 kv變電站採用在配電裝置上設分控室，二次裝置分散布置，在主控室和分控室中都設有獨立的直流系統，則控制電纜的長度可大大縮短，滿足控制迴路電纜電壓的要求不存在任何問題。此時，由於變電站的蓄電池組數多，所以降低每組蓄電池及其輔助設施的造價就顯得尤為突出。在這種情況下變電站的直流系統的額定電壓宜選110 v。
3直流饋線網路
為簡化裝置，220 kv變電站直流系統一般採用環形供電網路，即直流動力負荷和控制負荷都採用環形供電網路。在變電站內設動力和控制小母線，在各直流負荷之間形成環形供電網路，每個環的電源迴路接到兩段母線上。若220 kv變電站為全戶內式，220 kv及110 kv配電裝置均採用氣體絕緣金屬封閉開關裝置 (gis) ，二次裝置置於gis室內，則直流饋線應分別引至各配電裝置處各自形成環網。
由於gis二次迴路所需直流電源較多，故在設計時應考慮足夠的直流饋線數量。
500 kv變電站對直流供電網的可靠性要求更高，結合對控制電源雙重化的要求，一般採用輻射狀供電。為了簡化供電網路，減少饋線電纜數量，可在靠近配電裝置處設直流分屏，每一分屏由2組蓄電池各用1條饋線供電。
4蓄電池容量
在以往的變電站中，10 kv斷路器多採用電磁操作機構，其額定合閘電流較大，為90～245 a，所以事故放電末期承受衝擊負荷時，確保直流母線電壓在允許值範圍內，是選擇蓄電池容量的決定性因素。近年來，越來越多的10 kv斷路器採用彈簧操作機構，其合閘電流很小，則蓄電池的容量由全站的經常負荷和事故負荷決定，這樣可大大減少蓄電池容量。
以1個具有2臺150～180 mva主變壓器、8回220 kv線路、10回110 kv線路、10回10 kv線路和2組電容器的220 kv變電站為例，當變電站10 kv斷路器採用彈簧操作機構時，其額定合閘電流為3.2 a，分閘電流為0.5 a，允許的最低工作電壓為87.
5%額定電壓，選擇220 v額定電壓、104只蓄電池和400 ah容量的直流系統即可滿足要求。
5充電裝置
充電裝置是保證蓄電池可靠執行的主要裝置，特別是閥控式蓄電池對充電裝置效能的要求更高。以往的變電站的充電裝置多採用閘流體整流裝置，近年來越來越多的變電站採用智慧型高頻開關充電裝置，且運**況良好。智慧型高頻開關充電裝置具有技術先進、效能優越和體積小等優點。
表1列出了2種型別的充電裝置的技術指標。
6絕緣監測和電壓監視裝置
常用的直流絕緣監測和電壓監視裝置是根據電橋原理由繼電器組成的，近年來有些廠家生產了微機型的直流絕緣監測和電壓監視裝置，如南京自動化研究院的zyj型絕緣監測和電壓監視裝置，武漢琴台電力技術研究院的wzj型絕緣監測和電壓監視裝置，溫州星炬電控****的zjd-4型絕緣監測和電壓監視裝置等。這些產品的靈敏度高，正、負母線絕緣同時降低時也能進行監測，並帶有分支迴路**監測裝置，能指出絕緣下降或出現接地故障的迴路，大大縮短了查詢直流系統接地故障的時間。
採用單母線分段接線方式有2組蓄電池時，母線是分開執行的，以往多設1套直流絕緣監測和電壓監視裝置，經切換開關切換至2段母線，接線複雜，其中有一段母線不能監測，所以每組母線設1套直流絕緣監測和電壓監視裝置為好；只有1組蓄電池但採用單母線分段接線方式時，單分段開關通常是接通的，此時可設1套可切換的直流絕緣監測和電壓監視裝置。
7結束語
直流系統是變電站的乙個重要組成部分，對變電站的正常執行起著重要的作用，它的設計方案的合理性及其執行的可靠性直接影響著變電站的可靠性。所以在變電站直流系統的設計中，我們要根據變電站的實際情況對直流系統進行計算、分析，選擇最合理的方案。
參考文獻
［1］能源部西北電力設計院.電力工程電氣設計手冊 (2) ：電氣二次部分［m］.北京：中國電力出版社，1991.
［2］ 宋繼成.220～500 kv變電所二次接線設計［m］.北京：中國電力出版社，1996.
變電站直流系統簡介
第一章直流及不間斷電源系統 第一節概述 為供給繼電保護 控制 訊號 計算機監控 事故照明 交流不間斷電源等直流負荷，變電站內應設由蓄電池供電的直流系統。第二節站內直流母線接線方式簡介 一 變電所直流系統典型接線 變電站常用的直流母線接線方式有單母線分段和雙母線兩種。雙母線突出優點在於可在不間斷對負荷...
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