[摘要]文章針對變電站站用直流系統(tǒng)和通信系統(tǒng)共享使用統(tǒng)一的蓄電池組的一體化電源方案進(jìn)行深入分析,提出一體化電源在實(shí)現(xiàn)過程中需要注意的關(guān)鍵問題——接地和蓄電池組后備時間,并給出解決措施的建議。

    [作者簡介]李昭樺,廣東省電力設(shè)計研究院工程師,研究方向:電力系統(tǒng)通信設(shè)計,廣東廣州, 510663

　　[中圖分類號] TM63 [文獻(xiàn)標(biāo)識碼] A [文章編號] 1007-7723(2010)05-0139-0003   　　一、引言   　　變電站內(nèi)的站用直流系統(tǒng)和通信電源系統(tǒng)均配置有蓄電池組,其維護(hù)分別由電氣和通信兩個負(fù)責(zé)。變電站一體化電源典型方案是取消通信電源的蓄電池組,將站內(nèi)直流電源系統(tǒng)、通信用直流變換電源(DC/DC)組合為一體,共享使用站用直流系統(tǒng)的蓄電池組,并統(tǒng)一集中監(jiān)控的成套設(shè)備。該組合方式是以直流操作電源為核心,通信用直流變換電源DC/DC由直流輸入變換為直流輸出的電源裝置,輸出特性滿足通信電源的要求。它與直流操作電源的充電裝置和蓄電池組相配合,為電站的通信設(shè)備提供電源,可以減少蓄電池組的重復(fù)配置,提高電力通信的運(yùn)維效率,節(jié)約人力維護(hù)成本。

　　二、站用直流系統(tǒng)和通信電源

　　變電站直流系統(tǒng)由交流輸入、充電裝置、饋電屏、蓄電池組、監(jiān)控單元(含饋線狀態(tài)監(jiān)測單元)、電壓監(jiān)測、絕緣監(jiān)察(含接地選線)、硅降壓回路、蓄電池管理單元、直流饋線網(wǎng)絡(luò)等組成。站用直流系統(tǒng)作為變電站控制負(fù)荷和部分重要直流動力負(fù)荷的電源,主要任務(wù)就是給繼電保護(hù)、開關(guān)合分及控制系統(tǒng)、信號系統(tǒng)、自動裝置等提供可靠的直流電源,它在變電站中是一個獨(dú)立的電源,不受交流的影響,在全廠或全所失電的情況下,仍能保證控制信號、保護(hù)、自動裝置等電源及事故處理工作。站用直流系統(tǒng)采用不接地方式,典型的直流系統(tǒng)原理圖如圖1所示。

　　通信設(shè)備的直流供電系統(tǒng)由交流配電屏(可選)、高頻開關(guān)電源、蓄電池、直流配電屏等部分組成,通信電源的連接如圖2所示。

　　三、一體化電源的關(guān)鍵問題和解決措施

  　　站用直流系統(tǒng)為不接地系統(tǒng),通信電源為接地系統(tǒng)。一體化電源如何接地,這是技術(shù)上需要解決的問題。站用直流系統(tǒng)和通信電源的蓄電池組后備時間的規(guī)定標(biāo)準(zhǔn)不同,一體化電源的蓄電池組后備時間遵循哪個標(biāo)準(zhǔn),需要從管理和規(guī)章來分析。本文就這兩個關(guān)鍵問題展開分析,提出解決的建議方案。  

　　(一)接地問題的解決

　　1.站用直流系統(tǒng)接地

　　當(dāng)前全國變電站直流系統(tǒng)具有統(tǒng)一的規(guī)范(DL-T5044-2004)《電力工程直流系統(tǒng)設(shè)計技術(shù)規(guī)程》[1]指導(dǎo),直流電源系統(tǒng)采用不接地方式。站用直流系統(tǒng)為不接地系統(tǒng),直流系統(tǒng)發(fā)生一點(diǎn)接地,不會產(chǎn)生短路電流,亦可繼續(xù)運(yùn)行;但是必須及時查找接地點(diǎn)并盡快消除接地故障,否則當(dāng)發(fā)生另一點(diǎn)接地時,就有可能引起信號裝置、繼電保護(hù)及自動裝置、斷路器的誤動作或拒絕動作,有可能造成直流電源短路,引起熔斷器熔斷,或快分電源開關(guān)斷開,使設(shè)備失去操作電源,引發(fā)電力系統(tǒng)嚴(yán)重故障乃至事故。因此,不允許直流系統(tǒng)在一點(diǎn)接地情況下長時間運(yùn)行,必須加強(qiáng)在線監(jiān)測,迅速查找并排除接地故障,杜絕因直流系統(tǒng)接地而引起的電力系統(tǒng)故障。 信息來源:http://tede.cn

　　2.通信電源接地  

　　變電站的通信電源采用聯(lián)合接地和等電位接地系統(tǒng),它的功能如下:

　　(1)減少通信設(shè)備單元與接地系統(tǒng)的電位,以保證安全。

　　(2)防止電氣設(shè)備事故時故障電路發(fā)生危險的接觸電位并使故障電路開路。當(dāng)市電線路偶與通信設(shè)備或電纜相接觸時,使市電線路立即斷電,減小危險并減少損壞。

　　(3)保證系統(tǒng)電磁兼容的需要,保證通信系統(tǒng)功能不受干擾。  

　　(4)為使用大地作回流體的信號發(fā)送系統(tǒng)提供低阻接地回路。

　　(5)提高防雷及過電壓保護(hù)的功能,減低市電線路和通信電纜上的雷電和其他沖擊源所引起的損壞,以及提供通道將電纜屏蔽層上進(jìn)入通信局(站)的沖擊電流轉(zhuǎn)移入地。 信息請登陸:輸配電設(shè)備網(wǎng)

　　(6)將蓄電池的一個正接地,有利于防止用戶電纜金屬外皮絕緣不良時引起的串話,減少用戶電纜金屬芯線的電腐蝕。  

　　3.接地系統(tǒng)解決措施  

　　為實(shí)現(xiàn)接地系統(tǒng)與不接地系統(tǒng)的隔離,相互之間的故障隔離,根據(jù)變壓器原理,在DC/DC模塊上采用反向變壓器,相互隔離各自的接地系統(tǒng)。一體化電源接地系統(tǒng)原理如圖3所示。

　　若DC/DC模塊被擊穿,導(dǎo)致站用直流系統(tǒng)接地,由于直流系統(tǒng)大都配置接地監(jiān)測系統(tǒng),它將檢測出接地,維護(hù)人員可在短時間內(nèi)解除問題。此類故障接地系統(tǒng)理論上不會影響站用直流電的可靠性。

　　(二)蓄電池后備時間的解決

　　站用直流系統(tǒng)的每組蓄電池容量選取按全站事故放電不小于2小時計算;當(dāng)兩組蓄電池正常均分站內(nèi)全部負(fù)荷時,事故放電時間不小于4小時。

　　在通信電源方面,各規(guī)范、規(guī)定或文件中規(guī)定相關(guān)對通信電源的后備時間不一致,有4小時、8小時、12小時等各種規(guī)定   　　根據(jù)廣東電網(wǎng)公司的變電站統(tǒng)計和典型設(shè)計數(shù)據(jù),500kV站通信電源按照72A計算,負(fù)荷為72A×50V=3600W,變電二次設(shè)備經(jīng)常性負(fù)荷按照9520W計算,長期事故負(fù)荷20265W;220kV變電站負(fù)荷約為39A,負(fù)載功率約為39A×50V=1950W。變電二次設(shè)備經(jīng)常性負(fù)荷按照5025W計算,長期事故負(fù)荷12025W;典型110kV變電站通信設(shè)備功率約為700W,變電二次設(shè)備經(jīng)常性負(fù)荷按照2665W計算,長期事故負(fù)荷6665W。本文對500kV站、220kV站、110kV站點(diǎn)分別按照蓄電池組后備時間為12小時、4小時,計算電源一體化實(shí)施后,站用直流系統(tǒng)將會有所配置變化

　　可見,不同的后備時間對一體化電源影響重大,按照4小時后備時間的方案,將通信負(fù)載加入站用直流系統(tǒng)的經(jīng)常性負(fù)載中,則一體化電源的配置跟現(xiàn)有站用直流系統(tǒng)的配置變化不大,實(shí)際操作具有較高可行性;如果將站用直流系統(tǒng)按照12小時后備時間設(shè)計方案,其500kV站點(diǎn)的蓄電池容量增加了100%以上,將對機(jī)房的承重和空間帶來一定的考驗,其經(jīng)濟(jì)性也是一大問題,站用直流系統(tǒng)并不需要長達(dá)12小時的后備時間。因此,管理部門制定統(tǒng)一、合理的標(biāo)準(zhǔn),將是一體化電源實(shí)施的重要基礎(chǔ)。

　　四、結(jié)論

　　本文針對變電站一體化電源的實(shí)現(xiàn)關(guān)鍵要點(diǎn)進(jìn)行了分析,對接地和蓄電池組后備時間兩大問題給出了解決建議。變電站電源一體化是對變電站通信電源的一次創(chuàng)新性改革,已在廣東部分地區(qū)的110kV站點(diǎn)試行,在實(shí)踐中不斷檢驗。

　　[參考文獻(xiàn)]

　　[1]DL/T 5044-2004電力工程直流系統(tǒng)設(shè)計技術(shù)規(guī)程[S].2004.