浅析变电站交直流系统的工作原理

浅析变电站交直流系统的工作原理

张安伦,王旭,林弋凯

云南电网有限责任公司红河供电局  云南蒙自  661100

摘要：电力作为最基础的资源如今已成为我们必不可少的生活资源，而作为电力系统中最重要的组成部分之一变电站的稳定、可靠运行是保障客户安全用电的关键所在，变电站交直流系统作为变电站中不可或缺的重要系统它是变电站安全、稳定运行的重要保障之一，所以，只有变电站运行人员熟悉掌握其原理以及运维要求才能更好的维护好变电站交直流系统。本文通过对某35kV变电站交直流系统的浅析，希望能够对变电站运维人员提供一定的帮助。

关键词：变电站交直流系统、工作原理、运维要求

1、变电站交直流系统的主要组成部分

1.1、变电站交流系统

变电站交流系统主要给主变冷却系统、消防系统、交流不间断电源（UPS）、隔离开关操作电源、蓄电池充电机电源、照明、生活用电、检修试验电源等提供电源支持，以35kV拥有两台站用变的某变电站交流系统为例。其原理图如图-1所示：

图-1某35kV变电站交流系统原理图

由上图可知，其主要构成部分为:供电线路及供电母线、熔断器、站用变压器、电流互感器、断路器、低压开关以及0.4kV母线等。

变电站交流系统在变电站中的作用是无可替代的，它为变电站的稳定运行提供了可靠的安全保障。系统中各部分的主要作用如下：

（1）供电线路及供电母线：10kV某出线、35kVⅡ段母线为交流系统提供两路可靠的电源。

（2）熔断器：熔断器在交流系统中主要起到保护作用。当系统内发生故障产生的电流超过熔断器自身的额定工作电流后熔断器熔断对整个交流系统起到保护的作用。

（3）站用变压器：站用变压器主要是转换电压的作用，在此交流系统中将10kV、35kV高电压转换成0.4kV的低电压。

（4）电流互感器：电流互感器采集低压侧电流，对系统进行电流监测，当出线异常电流是发送相关的信号，为保护交流系统稳定运行提供保障。

（5）断路器：开断、关合、承载电流，进行日常停送电操作。

（6）低压开关：低压侧停送电操作。

（7）0.4kV母线：为低压侧负荷提供电源。

1.2、变电站直流系统

变电站直流系统主要为控制、信号、继电保护、自动装置、、应急电源交流不间断电源以及事故照明等提供可靠的直流电源，与此同时它还可以为操作提供可靠的操作电源。

变电站直流系统各组成部分的主要作用如下：

（1）交流配电单元：交流配电单元主要是直流屏中实现交流输入、直流输出、电压显示、电流显示等功能的作用。

（2）绝缘监察：直流系统绝缘监察单元分为：母线绝缘监察、支路绝缘监察。直流系统绝缘监察单元是监视直流系统绝缘情况的一种装置，可根据实际需要设定其对地电阻的定值。当线路对地绝缘降低到设定值时，系统发出告警信号。

（3）蓄电池组：蓄电池组正常时进行浮充或均充，当交流输入失去时，蓄电池组能够暂时提供所需的直流电源。

（4）电池监察：对蓄电池的电流电压进行监测，当产生异常时发出告警信号。

（5）调压模块：对电压进行调整，输出更加稳定、可靠的直流电源。

2、变电站交直流系统的工作原理

2.1、交流系统工作原理

如图1所示，通常变电站交流系统采用“一主二备”的模式。35kVⅡ段母线为一交流通道，10kV某出线为二通道。当变电站正常运行时站用交流系统供电主要由35kVⅡ段母线提供，相较于线路供电母线供电更加可靠故通常将其作为一通道，而出线为备用通道。当变电站交流系统正常工作时0.4kV母联断路器400、4001低压开关、402断路器在合上位置，变电站交流系统负荷由35kVⅡ段母线经#2站用变转换后提供。

当交流系统一通道出线故障时，ATS电源自动切换系统自动将二通道切入，从而保证了交流系统稳定可靠运行，当不能自动切换通道时应及时进行人工手动切换以确保变电站站用交流系统能够给主变冷却系统、消防系统、交流不间断电源（UPS）、隔离开关操作电源、蓄电池充电机电源、照明、生活用电、检修试验电源等提供稳定可靠的电源。

2.2、直流系统工作原理

图-3 某35kV变电站直流系统原理图

如图3所示，某35kV变电站直流系统采用“单电池+单充电机”模式。正常工作时交流系统电源接入直流系统的充电装置，充电装置给两段直流母线供电同时为蓄电池组充电。当交流输入一路故障时自动切换到另一路交流输入，保证了直流系统的可靠性。当两路交流都故障时，此时由蓄电池暂时给母线供电，变电站运行人员应及时上报相关情况并联系专业人员进行处理，及时恢复交流输入为直流系统提供可靠电源以避免变电站故障扩大化，使得控制、信号、继电保护、自动装置、应急电源交流不间断电源以及事故照明等失去电源给变电站带来更大的损失。

3、变电站交直流系统运行注意事项及操作原则

3.1交流系统运行注意事项及操作原则

1.站用电低压侧三相上的负载分配应尽可能平衡。

2.平时应加强对站用电系统的巡视检查，发现问题及时汇报处理，不能留有隐患

；当1号站用变停电时，备自投应能自动投入2号站用变空气断路器运行，以确保变电站用变所供的母线正常运行。

3.如果不能自动投入时应手动投入实现380V Ⅰ 、Ⅱ段母线正常并列运行。

4.站用电供给主要负荷有：主变冷却器装置，充电机装置，刀闸的操作电源，主变有载分接开关的操作电源，生活照明用电；其中主变冷却器最重要，运行中应优先保证主变冷却器正常运行。

3.2直流系统运行注意事项及操作原则

日常巡视项目：

1.直流电源设备检查:

（1）蓄电池组浮充电流；正负母线对地电压实测。

（2）直流电源系统绝缘状况是否良好；微机监控单元工作是否正常，无异常信号；辅助元器件（接触器、继电器、雷击浪涌吸收器和避雷器等）无异常信号。

2.蓄电池检查：

（1）蓄电池室通风、空调、照明及消防设备是否完好，环境温度。

（2）红外测温是否异常；蓄电池外壳是否鼓胀或开裂；

（3）蓄电池是否漏液；蓄电池是否清洁、干燥、无极柱腐蚀；蓄电池的编号是否正确，标签有无脱落；蓄电池管理单元工作是否正常，无异常信号；

4、结语

伴随着客户对稳定、可靠、安全电能资源需求的不断提升，变电站交直流系统运行的可靠与否是变电站为客户提供优质电能质量服务的关键技术点，变电站运维人员只有在日常工作过程中熟练掌握变电站交直流系统工作原理、日常运维以及操作原则等注意事项才能更好的为可靠供电提供保障。未来，我们有理由相信，在一代代电力人的努力下电力事业将会越来越好。