何建安
（国网福建省电力有限公司福州供电公司福建福州350000）
摘要：根据继电保护装置、断路器跳合闸控制、事故照明和交流不间断电源的需要，220kV变电站应装设由蓄电池供电的直流系统。直流系统作为保障变电站可靠运行的关键性条件之一，应该从直流系统接线、蓄电池及组数、直流充电模块的选配来实现可优化性配置，以达到电压平稳、供电可靠、容量大，适用于变电站直流负荷的目的。在整个电站系统当中，220kV变电站直流系统有着举足轻重的地位，它能够为整个电站提供充足的电力供应。本文在分析220kV变电站直流系统接线的基础上，进一步对220kV变电站直流系统的优化进行了探究，希望以此为直流供电系统的安全及稳定提供一些具有价值性的参考内容，以促进变电站的安全、稳定运行。
关键词：220kV变电站；直流系统；优化配置方案
一、220kV变电站直流系统接线
1.1、直流母线接线
以规程为依据，对变电站提出一些要求，例如多数使用单母线、单母线分段接线，或者双母线接线等。但是因为电压等级的不同，接线方式也有所不同。从220kV变电站的可靠性与经济学需求为出发点，选择单母线分段接线馈线为最佳，与双母线接线相比较起来，具有简单清晰的特点，而且方便在直流屏中布置接线。当一段母线发生故障的时候，分段断路器能够在继电保护的充分配合下自动跳闸，将故障切除，进而让非故障母线进行正常供电，并便于查寻出直流系统接地。另外，无论是从投资成本的节约方面考虑，还是从便于检查修护方面考虑，对于220kV变电站而言，便可采用单母线分段接线。
1.2、直流馈线网络
考虑现阶段辐射式供电负载率过高，分段不合理，联络数过少，无法满足N-1准则，220kV变电站直流系统馈线网络采用环网供电方式，为了满足220kV系统继电保护配置双重化的要求，两套保护的直流供电电源相互独立，两个直流分屏分别从两段分母线引入，控制直流母线分为两段，且控制直流母联开关正常运行时断开。
1.3、直流系统工作电压
对于220kV直流系统工作电压的选择，应充分考虑下述情况：第一，基于变电站，从动力负荷层面分析，它们的功率通常较大，而且供电距离比较长，如果使用110V电压，电缆截面较大，且需增加投资。无论是在技术层面考虑，还是在经济层面考虑，选择220v电压均为更加优化；第二，在相同操作功率时，220V控制电缆中的电流比110V控制电缆中的电流要小一倍，降低了控制电缆中的电压降，也降低了控制电缆方面的投资。由上可见，对于采用220V的直流系统工作电压，不仅可以选用较小的电缆截面，降低电缆的投资，还可以节省有色金属。
二、探究220kV变电站直流系统的优化
2.1、蓄电池的布置
如果容积>200Ah，便适合设置专用的蓄电池室。对于胶体式的阀控式密封铅酸蓄电池，适合立式安装。蓄电池安装社和使用钢架组合结构，并进行多层迭放。这样，能够使蓄电池方便安装、维护以及更换。台架地层与地面之间的距离维持在200mm，整体高度不应>1600mm。在通常情况下，变电站蓄电池组容积<200Ah的电池可组柜安装至主控室，或者直流电源室，利用该方法进行布置，不但能够节约投资成本与运行费用，而且还能够使直流系统供电忘了和直流负荷之间的电气距离得到优化，进一步使直流系统整体网络的优化运行得到提高。
2.2、蓄电池组的选择
对于蓄电池容量的选择需进行直流负荷统计，直流负荷按性质划为，包括经常负荷、事故负荷、冲击负荷。采用电压控制法计算来选择确定蓄电池的容量，为使得事故放电初期、放电末期蓄电池都能维持在一定的电压水平，而且能承受冲击负荷，蓄电池还应考虑适当的裕量。通过计算，220kV变电站直流系统额定电压取220V，蓄电池考虑两组，那么蓄电池的容量一般选择为150~200Ah。
2.3、220kV直流系统蓄电池组数的确定
蓄电池组数主要取决于直流负荷的性质和直流系统对可靠性、经济性的要求。
考虑220kV变电站直流负荷重要程度相对较高，由于大部分220kV变电站建设规模比较大，而且为中间变电站，全站停电后，将引起区域电网的解列。配置两组蓄电池可靠性可以得到大幅度提高。
（1）从负荷的供电方式考虑，因220kV变电站的继电保护装置是双重化的，从电流互感器二次侧到断路器跳闸线圈都是双重化，因此，直流系统应设有独立的两组蓄电池，分别对两套保护及跳闸线圈供电，以利于系统的安全运行。因此，从满足设备可靠性要求和简化母线结构、减少设备造价、节约能源、避免降压装置故障开路造成母线失压等综合考虑，220kV变电站直流系统应配置两组蓄电池。
（2）2.4、充电装置的配置
对于充电装置配置，有一定的原则要求，那便是需要以蓄电池组进行配置。因此，两字蓄电池组便可以有两组充电装置配置。对于220kV变电站，选择智能型高频开关充电装置更为适合，并且能够起到优化作用。因此，智能型高频开关充电装置具有体积小、性能优越以及技术先进等优势，并且符合直流装置输出电压纹波系统≤1%的高标准要求。鉴于此，为了使220kV变电站直流系统实现最优化，笔者建议使用智能型高频开关充电装置。
2.5、高频开关电源的设置
直流系统采用高频电源模块时，一般按N+1并联冗余设置，正常情况下，N+1模块同时供电，自动均流，当其中一个模块出现时，总负荷由其它模块均分，并且故障的高频开关整流模块可带电插拔更换，这样就使故障更换没有时间限制，大大提高了运行的可靠性，采用这种电源布设的直流系统大大简化了接线，节省了屏位，也减少了投资。
2.6、直流回路中保护装置的配置
采用专用直流断路器对直流系统各回路进行保护。相比保护功能单一、动作特性的离散性较大的直流熔断器，具有速断、过流和限流等功能的直流断路器，在动作特性曲线稳定性和瞬动区间与延时动作区间界线明确等方面具有优势，有利于直流回路上下级断路器之间的动作级差配合，提高了直流系统故障时保护动作的选择性。
2.7、专用交流UPS系统设置的配置
为了适应变电站内的大量智能装置对高质量交流不停电电源的要求，设置了变电站专用UPS系统。此UPS系统，不设置自己独立的蓄电池组，而由站用电和直流系统分别提供交直流电源，有利于系统的统一管理和运行维护。
三、结语
总而言之，直流系统是变电站中非常重要的一部分，对变电站的正常、可靠及安全运行起到了至关重要的作用。因此，在对220kV变电站直流系统进行优化过程中，便需要从多方面进行考虑，例如蓄电池系统的安装、充电装置的配置以及高频开关电源的设置等，都需要实现全面优化。这样才能够直流供电系统的安全及稳定提供依据，才能够为整个电站系统的完整得到充分的保障。
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作者简介：
何建安（1983.03.16-）；男；福建福清；汉族；硕士；工程师；运维值班长；变电站运检管理；国网福建省电力有限公司福州供电公司。