周立龍

摘 要：直流供電系統(tǒng)在電力系統(tǒng)中應(yīng)用廣泛，電力通訊，無(wú)人值守變電站、微機(jī)控制等電力自動(dòng)化設(shè)備的普及和應(yīng)用，電力系統(tǒng)對(duì)不間斷電源提出了更高要求。直流系統(tǒng)主要作為變電站控制負(fù)荷和采用直流的動(dòng)力負(fù)荷的電源，它的可靠性直接影響這電力系統(tǒng)的可靠性和穩(wěn)定性，因此提升直流供電系統(tǒng)穩(wěn)定性，防止和杜絕直流供電系統(tǒng)缺陷，成為了我們的工作的重要部分。直流供電系統(tǒng)運(yùn)行的穩(wěn)定和可靠也是衡量我們供電質(zhì)量的重要參考，如何保障直流供電系統(tǒng)的可靠性和穩(wěn)定性，是我們一直想要解決的難題。文章通過(guò)對(duì)直流系統(tǒng)在港口110kV及10kV電站供電系統(tǒng)中應(yīng)用的介紹，可作為港口電力系統(tǒng)中直流系統(tǒng)應(yīng)用的參考，對(duì)我們完善港口供電，滿足港口快速發(fā)展的用電需求，以及增強(qiáng)供電系統(tǒng)的安全、穩(wěn)定性具有一定的指導(dǎo)意義。

關(guān)鍵詞：直流供電系統(tǒng)；不間斷電源；逆變

引言

在電力系統(tǒng)中，無(wú)論是發(fā)電廠還是變電站，為了給電力系統(tǒng)運(yùn)行中直流負(fù)荷提供可靠的直流電源，包括電氣的控制、信號(hào)、測(cè)量和繼電保護(hù)、自動(dòng)裝置、斷路器電磁操作的合閘機(jī)構(gòu)、交流不停電電源裝置、運(yùn)動(dòng)和事故照明等負(fù)荷，絕大多數(shù)站均配備有獨(dú)立成套的直流供電系統(tǒng)，以確保滿足電力專用的不間斷直流電源，確保各繼電保護(hù)、自動(dòng)控制、載波通信及斷路器分合閘能夠在電力系統(tǒng)發(fā)生故障時(shí)繼續(xù)正常工作，以防止電力系統(tǒng)故障擴(kuò)大和設(shè)備損壞，因此確保直流電源不間斷對(duì)于電力系統(tǒng)正常運(yùn)行極其重要。作者根據(jù)多年變電站實(shí)際管理經(jīng)驗(yàn)，將直流供電系統(tǒng)實(shí)際使用情況，以及為了滿足電站不間斷電源使用要求進(jìn)行的改進(jìn)做簡(jiǎn)單匯總，供港口電力系統(tǒng)工作者參考。

1 直流供電系統(tǒng)介紹

直流供電系統(tǒng)主要由交流輸入、充電裝置、蓄電池屏、監(jiān)控單元、電壓檢測(cè)、絕緣監(jiān)測(cè)、蓄電池管理單元、母線調(diào)壓裝置及饋電屏等組成。充電裝置通過(guò)整流模塊把交流輸入整流為直流電，為直流負(fù)荷供電的同時(shí)，還會(huì)適時(shí)的給蓄電池充電；蓄電池屏由單節(jié)電壓為2V-12V的閥控式密封鉛酸蓄電池串聯(lián)組成，對(duì)應(yīng)的電壓輸出為110V或者220V，其功能是在交流輸入失壓時(shí)對(duì)直流負(fù)荷進(jìn)行實(shí)時(shí)供電；調(diào)壓裝置根據(jù)蓄電池組輸出電壓變換自動(dòng)調(diào)節(jié)串入降壓硅堆，以使直流控制母線的電壓穩(wěn)定在規(guī)定范圍內(nèi)，確保工作壓穩(wěn)定；絕緣檢測(cè)及監(jiān)控管理裝置是直流系統(tǒng)不可缺少組成部分，其主要負(fù)責(zé)在線監(jiān)測(cè)直流系統(tǒng)的正負(fù)極對(duì)地的絕緣水平，以及監(jiān)控顯示系統(tǒng)的各類運(yùn)行狀態(tài)，并控制充電模塊智能對(duì)電池進(jìn)行充電（直流系統(tǒng)原理圖1）。

直流供電系統(tǒng)工作過(guò)程主要包括交流正常工作狀態(tài)和交流失壓工作狀態(tài)，當(dāng)系統(tǒng)的交流輸入正常時(shí)，通過(guò)交流輸入給各整流模塊供電，整流模塊將交流電變換為直流電，經(jīng)過(guò)保護(hù)裝置輸出一面給蓄電池充電，一面給饋電屏直流負(fù)荷提供工作電源。系統(tǒng)交流失壓時(shí)即交流輸入停電，整流模塊停止工作，蓄電池開始放電至饋電母線，為直流負(fù)荷供電，監(jiān)控模塊實(shí)時(shí)監(jiān)控蓄電池放電電壓和電流，當(dāng)出現(xiàn)異常情況是監(jiān)控模塊會(huì)發(fā)出告警。

2 變電站直流供電系統(tǒng)應(yīng)用

本部分將介紹作者在110kV變電站及10kV電站工作過(guò)程中涉及直流供電系統(tǒng)的應(yīng)用情況，新港港務(wù)分公司110kV變電站先后于2005年和2009年進(jìn)行室內(nèi)戶外設(shè)備和主變壓器進(jìn)行了更新改造，現(xiàn)運(yùn)行方式為兩臺(tái)12500kVA主變“一主一備”方式運(yùn)行，10kV饋線側(cè)負(fù)荷兩段分列運(yùn)行，10kV變電站若干，110kV站與10kV電站通過(guò)計(jì)算機(jī)《NEMS綜合式工業(yè)監(jiān)控系統(tǒng)》進(jìn)行監(jiān)控，實(shí)現(xiàn)有遙信、遙測(cè)、遙控、遙調(diào)功能，值班人員通過(guò)“四遙“功能對(duì)電站運(yùn)行狀況進(jìn)行監(jiān)控和應(yīng)急處理。

為保障110kV電站二次設(shè)備供電可靠性，電站內(nèi)配備有兩套完整的電源電壓為：DC220V直流供電系統(tǒng)，互為備用使用，可實(shí)現(xiàn)直流負(fù)荷不斷電切換運(yùn)行，蓄電池總?cè)萘繛?00Ah；兩套裝置均設(shè)兩路交流電源進(jìn)線和兩路可自投切充電裝置，最大限度確保直流電源系統(tǒng)供電。通過(guò)聯(lián)絡(luò)開關(guān)隔離，使兩段母線上充電機(jī)或電池巡檢時(shí)可以分別進(jìn)行，互不影響。日常運(yùn)行時(shí)，一組直流系統(tǒng)供電，另一組作為備用；兩組互為備用直流系統(tǒng)會(huì)按時(shí)進(jìn)行聯(lián)絡(luò)投切，為了防止兩組電池短時(shí)并列運(yùn)行出現(xiàn)環(huán)流或沖擊，對(duì)整個(gè)直流系統(tǒng)產(chǎn)生影響，兩負(fù)荷總開關(guān)側(cè)與母線間裝逆止二極管（直流系統(tǒng)圖2）。

相應(yīng)的對(duì)于各個(gè)10kV二級(jí)電站，則分別配備有DC220V的直流電源系統(tǒng)，用于電站內(nèi)各直流負(fù)荷的供電。

3 不間斷逆變電源應(yīng)用

由于電站建造選擇產(chǎn)品設(shè)備的差異，新港110kV電站戶外設(shè)備操作電源為交流220V。電站內(nèi)除了需要保障系統(tǒng)運(yùn)行中直流負(fù)荷供電使用外，還要保證戶外設(shè)備操作交流電源的不間斷。當(dāng)電站發(fā)生全站失壓時(shí)，戶外設(shè)備交流供電電源失壓，只能通過(guò)手動(dòng)來(lái)進(jìn)行操作投切，對(duì)于事故處理和及時(shí)恢復(fù)供電造成很大影響，因此逆變不間斷電源在實(shí)際應(yīng)用中顯得同樣重要。此外，隨著電站自動(dòng)化系統(tǒng)的提高和安防監(jiān)控系統(tǒng)的加入，對(duì)供電要求有更高的要求，原有供電方式不能滿足使用要求，即在站用變失壓或整個(gè)供電系統(tǒng)失壓時(shí)，計(jì)算機(jī)《NEMS綜合式工業(yè)監(jiān)控系統(tǒng)》系統(tǒng)服務(wù)器、顯示模擬屏以及后方終端、安防監(jiān)控系統(tǒng)等設(shè)備也會(huì)同時(shí)失電，無(wú)法正常工作，不僅造成相關(guān)故障情況無(wú)法繼續(xù)記錄查看，使得故障處理停電時(shí)間增加，影響生產(chǎn)作業(yè)。因此為了確保戶外設(shè)備交流操作電源不間斷和電站計(jì)算機(jī)《NEMS綜合式工業(yè)監(jiān)控系統(tǒng)》和自動(dòng)化系統(tǒng)穩(wěn)定運(yùn)行，我們將直流供電系統(tǒng)部分負(fù)荷用逆變裝置轉(zhuǎn)換為交流220V電源，以確保全站失壓時(shí)所有設(shè)備都能夠繼續(xù)正常運(yùn)行，為實(shí)現(xiàn)快速處理事故和恢復(fù)供電奠定基礎(chǔ)。因此我們?cè)诟骷?jí)電站內(nèi)增加逆變電源，通過(guò)利用該站的直流供電實(shí)現(xiàn)直流逆變交流電源輸出220V不間斷電源。達(dá)到在非正常停電時(shí)，實(shí)現(xiàn)交流輸入與直流輸入無(wú)縫、穩(wěn)定切換，確保電站內(nèi)計(jì)算機(jī)《NEMS綜合式工業(yè)監(jiān)控系統(tǒng)》和自動(dòng)化系統(tǒng)服務(wù)器及后方終端、安防監(jiān)控系統(tǒng)等設(shè)備正常運(yùn)行（不間斷逆變電源圖3）。

4 結(jié)束語(yǔ)

文章針對(duì)110kV電站及二級(jí)電站直流供電系統(tǒng)應(yīng)用，對(duì)直流供電系統(tǒng)的主要工作原理、實(shí)際應(yīng)用以及不間斷逆變電源進(jìn)行了討論，對(duì)于如何確保電力系統(tǒng)中直流不間斷電源做了相應(yīng)的介紹。電力系統(tǒng)作為港口運(yùn)作生產(chǎn)的基礎(chǔ)設(shè)施，運(yùn)行可靠性要求越來(lái)越高，因此需要盡量減少影響系統(tǒng)運(yùn)行安全的不利因素，對(duì)提高電力系統(tǒng)安全性顯得極為重要。

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