苗俊杰

一起典型直流電源隱患分析及解決方案

苗俊杰

苗俊杰 趙俊蕾

河北省電力公司

直流電源對變電站安全運(yùn)行起著越來越重要的作用，它不僅為控制及信號、保護(hù)及自動裝置、智能輔助系統(tǒng)設(shè)備及事故照明等提供可靠的直流電源，還為操作提供可靠的操作電源。直流系統(tǒng)運(yùn)行可靠與否，是變電設(shè)備安全運(yùn)行的可靠保證。本文主要針對在220kV變電基建工程驗(yàn)收中發(fā)現(xiàn)的一起因直流分電屏電源接取方式不合理，將造成在某一控制、保護(hù)電源由一路直流電源切換至另一路直流電源時(shí)，產(chǎn)生該保護(hù)及控制回路短時(shí)失去直流電源的安全隱患進(jìn)行分析，并提出解決方案。

2014年6月份，國網(wǎng)河北公司在進(jìn)行220kV中鋼輸變電工程初檢驗(yàn)收過程中發(fā)現(xiàn)該站一體化電源有3面直流分屏上的保護(hù)及控制回路雙電源切換裝置由于存在切換閉鎖（雙電源切換開關(guān)為位置轉(zhuǎn)換開關(guān)），將會產(chǎn)生在分電屏上的負(fù)荷電源在兩路直流電源間切換過程中出現(xiàn)控制及保護(hù)短時(shí)失去直流電源的安全隱患。針對此問題，我公司運(yùn)檢部門立即與設(shè)計(jì)及設(shè)備廠商進(jìn)行溝通，答復(fù)采用雙投開關(guān)設(shè)計(jì)思路如下。

1.分電屏布置在GIS室，每段直流進(jìn)線如果采用不帶互鎖的兩個(gè)隔離開關(guān)，容易出現(xiàn)誤操作，將一段母線上的兩個(gè)開關(guān)同時(shí)長時(shí)間合上。此時(shí)會引起直流電源的兩組蓄電池池長時(shí)間并列運(yùn)行，這樣對蓄電池的損害會非常大（嚴(yán)重時(shí)會燒毀蓄電池，已有變電站發(fā)生此事故，后進(jìn)行設(shè)計(jì)改進(jìn)為雙投開關(guān)），雙投開關(guān)不會出現(xiàn)這種情況。廠家設(shè)計(jì)理念滿足變電站運(yùn)行要求。

2.直流分電柜根據(jù)運(yùn)行經(jīng)驗(yàn)一般接的都是一般性負(fù)荷，允許出現(xiàn)短時(shí)的斷電，且閃斷時(shí)間很短。

綜上所述，直流分電屏雙投開關(guān)滿足現(xiàn)場實(shí)際運(yùn)行要求。

根據(jù)該站直流分電屏雙電源切換互鎖問題，針對設(shè)計(jì)及廠商給出的答復(fù)，我公司查閱了有關(guān)規(guī)程及反措要求，逐條進(jìn)行分析如下。

1.根據(jù)國家電網(wǎng)公司十八項(xiàng)電網(wǎng)重大反事故措施5.1.2.6條款的要求：“兩組蓄電池組的直流系統(tǒng)，應(yīng)滿足在運(yùn)行中二段母線切換時(shí)不中斷供電的要求，切換過程中允許兩組蓄電池短時(shí)并列運(yùn)行，禁止在兩系統(tǒng)都存在接地故障情況下進(jìn)行切換”。我公司中鋼站兩套直流充電機(jī)在設(shè)計(jì)上具備以上要求，不會出現(xiàn)兩組蓄電池長時(shí)間并列運(yùn)行問題。

2.220kV直流分電屏和110kV直流分電屏上從二段母線接取的直流電源是通過切換把手在兩段母線之間進(jìn)行切換，切換期間會造成分電屏短時(shí)停電。由于我公司中鋼站直流分電屏所帶直流負(fù)荷均為控制及保護(hù)負(fù)荷，并非一般性負(fù)荷（負(fù)荷見下圖），在系統(tǒng)事故情況下失去直流電源將造成保護(hù)拒動、誤動，引起事故擴(kuò)大，甚至造成系統(tǒng)解列。

3.我公司生產(chǎn)部門作為設(shè)備運(yùn)行管理單位，在設(shè)備運(yùn)行中已明確直流分電屏雙電源切換要求，并列入現(xiàn)場運(yùn)行規(guī)程。其次，通過加強(qiáng)直流電源切換過程的操作監(jiān)護(hù)、復(fù)查制度及日常巡視檢查制度，通過管理手段完全可以避免兩路直流電源同時(shí)長時(shí)間合閘問題。

隱患整改

根據(jù)河北省電力公司運(yùn)檢部《關(guān)于開展變電站直流系統(tǒng)專項(xiàng)隱患排查行動的通知》及《國家電網(wǎng)公司十八項(xiàng)電網(wǎng)重大反事故措施》5.1.2.6款之規(guī)定，結(jié)合現(xiàn)場實(shí)際，我公司要求該項(xiàng)目設(shè)計(jì)單位出具設(shè)計(jì)變更，將該站2面220kV直流分電屏、1面110kV直流分電屏來自兩段直流母線的保護(hù)及控制直流電源控制切換把手（共6個(gè)）更換為直流空開形式（共12個(gè)）。該站直流電源供貨廠家要按照設(shè)計(jì)變更要求進(jìn)行現(xiàn)場勘查、購置合格的直流斷路器12只，并限期完成直流分電屏切換把手更換為直流斷路器改造工作。更換后的直流空開與上一級直流電源空開要滿足級差配置要求，防止因電源空開級差配置不滿足要求造成保護(hù)誤動或拒動。

效果分析

以220kV直流分電屏Ⅰ上的直流負(fù)荷“220kV保護(hù)電源Ⅰ”由“I電源切至Ⅱ電源”工作為例。

改造前切換順序

將220kV直流分電屏Ⅰ上的“220kV保護(hù)電源Ⅰ”雙投電源開關(guān)由“Ⅰ電源”切至“斷開”位置。

將220kV直流分電屏Ⅰ上的“220kV保護(hù)電源Ⅰ”雙投電源開關(guān)由“斷開”切至“Ⅱ電源”位置。

改造后切換順序

1.合上220kV直流分電屏Ⅰ上的“220kV保護(hù)電源Ⅰ”的“Ⅱ電源”開關(guān)。

2.拉開220kV直流分電屏Ⅰ上的“220kV保護(hù)電源Ⅰ”的“Ⅰ電源”開關(guān)。

改造前后效果對比

改造前，由于切換開關(guān)為互投閉鎖開關(guān)，切換過程中當(dāng)開關(guān)切至中間位置時(shí)將造成原在一段母線所帶的“220kV保護(hù)電源Ⅰ”直流負(fù)荷短時(shí)失電，可能造成保護(hù)誤動、拒動，甚至造成事故擴(kuò)大。

改造后，由于在合上備用直流電源后才斷開運(yùn)行電源，避免了保護(hù)及自動裝置短時(shí)失去電源，有效保證了保護(hù)裝置直流電源的可靠供電。

下一步措施

改造后的直流電源控制回路存在某路保護(hù)及控制電源在雙電源間切換過程中短時(shí)并列的情況，根據(jù)反措要求這是允許的，但為了避免由于人員操作失誤，忘記斷開待切換支路電源，引起直流回路長期并列問題，需要采取以下措施。

設(shè)備運(yùn)行管理單位明確直流分電屏雙電源切換要求，并列入現(xiàn)場運(yùn)行規(guī)程。

加強(qiáng)直流電源切換過程的操作監(jiān)護(hù)、復(fù)查制度，用管理手段避免兩路直流電源同時(shí)長時(shí)間合閘問題。

直流生產(chǎn)廠家需要進(jìn)一步完善直流分電屏雙電源切換裝置功能，如在回路中增加延時(shí)斷開功能，在備用電源空開合入后，延時(shí)斷開工作電源空開電源回路等措施，用技術(shù)手段解決因兩路電源同時(shí)長時(shí)間合閘造成對蓄電池的傷害問題。

10.3969/j.issn.1001-8972.2015.01.067