直流电源双重化改造不停电策略研究与实践

仇群辉， 傅 进， 费云中， 颜 彦

（1.华北电力大学电气与电子工程学院，北京 102062；2.国网浙江省电力公司嘉兴供电公司，浙江 嘉兴 314033；3.国网浙江省电力公司舟山供电公司，浙江 舟山 316021）

直流电源双重化改造不停电策略研究与实践

仇群辉1，2， 傅 进2， 费云中2， 颜 彦3

（1.华北电力大学电气与电子工程学院，北京 102062；2.国网浙江省电力公司嘉兴供电公司，浙江 嘉兴 314033；3.国网浙江省电力公司舟山供电公司，浙江 舟山 316021）

结合直流电源双重化改造实践，对一次设备停电方式、保护轮停方式和不停电方式下设备操作量、操作时间、作业人数以及改造时间进行比较分析，研究出一种不停电改造方法并建议推广应用。

不停电；直流电源；改造

0 引言

直流电源系统作为变电站重要设施，对电力系统的供电可靠性起着重要作用。随着电力系统新设备的不断增加以及旧设备的逐渐老化，原来的直流系统渐渐跟不上电网供电可靠性的要求。另外，根据电网重大反事故措施要求：直流系统对负载供电，应按电压等级设置分电屏供电方式，不应采用直流小母线供电方式；220 kV变电站双重化配置的2套保护装置的直流电源应取自不同蓄电池组供电的直流母线段[1]。因此，对不满足要求的变电站直流电源系统必须进行改造。

目前，新的直流电源系统硬件设施已能满足对负载供电要求，即采用直流分屏供电和采用辐射状供电。但是新直流电源替换原直流电源接入负载（装置电源、控制电源等）时，可能造成负载短时失去电源，对电网的供电可靠性产生很大影响。如果结合一次设备停电来完成直流电源改造，将造成此项改造工作周期延长，且延长周期不可控制。采用不停电策略完成直流电源双重化改造的方法能缩短改造周期，大大提高供电可靠性。

1 直流系统供电方式探讨

220 kV及以上变电站二次设备多采用双重化配置，因此其直流电源系统也应按双重化配置。

1.1 直流小母线供电方式

目前，一些老旧变电站，其直流电源系统采用1套直流充电设备和蓄电池，均通过屏顶小母线供电，未真正实现双重化。直流电源先通过电缆引至继电保护屏顶小母线，所有屏顶小母线都是跨接连通的，每套装置均通过自己的屏顶小母线引接电源。该供电方式特点是投资小、施工简单，缺点是容易造成整段直流失电，回路复杂，后期增容容易形成环路供电，为直流接地查找带来不便，对电源负载的供电可靠性带来很大影响。因此，这种供电方式将逐渐被淘汰。

1.2 直流分电屏供电方式

在220 kV变电站，对于具有双重化控制和保护回路要求双电源供电的负荷，分电屏应采用2段母线，2回直流电源应来自不同蓄电池组，并应防止2组蓄电池并联运行[2]。该供电方式直接从分电屏将直流电源供给负载装置，其优点是采用辐射供电方式，可靠性高，各电源回路不会相互影响；接线方式简单明了，不会形成寄生回路；真正实现直流的双重化配置要求。实践证明此供电方式安全可靠，并已得到广泛应用。

2 直流电源双重化改造方案

早期投产的变电站多采用1组蓄电池和1套充电装置，并采用直流小母线供电方式。随着电力系统供电可靠性要求的不断提高，在新的反事故措施的要求下，各地电力部门正在陆续开展变电站直流电源双重化改造，具体改造方案不尽相同。表1给出了不同方式下直流电源双重化改造方案的比较。

（1）无论从供电可靠性还是从设备操作量来看，仅仅为了直流电源双重化改造而停用一次设备是不可取的。因此，直流电源双重化改造工作应结合相应一次设备停电工作进行，管理人员必须随时了解一次设备的停电计划才能做出相应改造计划，从而增加了管理难度。

（2）继电保护双重化配置的优点在于，一套继电保护装置停运，不影响另一套装置的运行[1]，因此采用保护装置轮停的方法比较可取。但是这种方法适用于密集型、供电可靠性较高的电网。

（3）不停电策略的改造方案，不影响供电可靠性，在任何时间、任何设备状态下均可开展。

嘉兴供电公司在改造实践中，针对难题难点进行研究创新，提出了一种新的不停电策略下实现直流电源双重化改造的方法。

3 一种新的不停电策略下直流电源双重化改造方法

目前，直流电源负载的接线方式基本相同。直流电缆进入屏柜后先经过端子排，通过端子排内部配线到直流空气开关（以下简称空开）上桩头，再由空开下桩头引入装置，如图1所示。直流改造的难题在于如何在不停电的情况下更换直流电缆，使其源头引自新的直流系统。

图1 直流电源负载接线

表1 不同方式下直流电源双重化改造比较

在条件允许的情况下，可以采用插接法[3]在端子排上实现新旧直流电源的替换。但是，此法必须有可以并接的中间连接片和空端子使用，否则无法实施。

针对无法采取插接法情况而研制的不停电直流改接装置能够可靠实现在直流空开上并接直流电源。该装置分为专用接线工具和不停电直流改接装置本体，如图2所示。装置本体的直流电流表起到监视的作用，保证整个更换工作可控。

图2 不停电直流改接装置

图3 不停电直流改接装置并接后接线

进行不停电直流改接的步骤如下：

（1）在需改接的直流电源空开的下桩头并接专用接线工具，并完成回路接线，如图3所示。（不停电直流改接装置的输入电源线接入直流分屏的任意一路备用支路，不停电直流改接装置的空开应在断开位置）。

（2）分别测量并确认不停电直流改接装置空开的输入、输出端均有直流电压。测量输入端正极与输出端正极、输入端负极与输出端负极，确认压差满足要求后，合上不停电直流改接装置空开，此时不停电直流改接装置的直流电流表应有数值显示，表示临时电源工作正常。

（3）断开需改造装置电源空开，不停电直流改接装置的直流电流表应仍有数值显示。

（4）拆除原直流电源电缆，接入新的直流电源电缆，合上直流分屏上的新直流电源空开，对需改造直流电源空开的输出和输入端进行核相，满足要求后，合上该空开。

（5）断开不停电直流改接装置空开，负载装置应工作正常，拆除不停电直流改接装置。

表2 某220 kV变电站直流电源双重化改造工作量

表3 不同方式下更换直流电源方法比较

这种方法可靠、便捷、高效，不需要停用负载装置，不需要对设备进行操作，节省了人力物力，并且在任何情况下都能进行直流电源改造。

4 3种更换直流电源方法的比较

以某220 kV变电站直流电源双重化改造为例，对一次设备停电方式、保护轮停方式和不停电方式下设备操作量、操作时间、作业人数以及改造时间进行比较。该变电站220 kV主接线为双母线接线方式，配有4个220 kV线路间隔、2台220 kV主变压器和1个220 kV母联间隔。其直流电源双重化改造工作量如表2所示。在此工作量的基础上，表3对3种更换直流电源方式进行比较，可以发现，不停电方式下进行直流电源改造在作业人数和改造时间上得到了极大的优化。

5 结论

目前，许多老旧变电站都已进入了改造阶段，特别是直流电源已逐渐不能适应新的综合自动化变电站的要求，直流电源改造已陆续开展。

本文通过对不停电直流电源双重化改造方式的分析比较，研究了一套最佳改造方案，从工作量、人力和耗时上都得到极大的优化。这种方法不仅适用于不停电直流电源改造，也可在应用于其他要求不停电的工作中。

[1]国家电网公司.国家电网公司十八项电网重大反事故措施（修订版）[Z].北京：国家电网公司，2011.

[2]DL/T 5044-2004电力工程直流系统设计技术规程[S].北京：中国电力出版社，2004.

[3]姜明占.不停电改造220 kV变电站直流系统几点体会[J].科技论坛，2012（23）∶41-42.

（本文编辑：方明霞）

Research and Practice of DC Power Double Renovation without Power Outage

QIU Qunhui1，2，FU Jin2，FEI Yunzhong2，YAN Yan3
（1.School of Electrical and Electronic Engineering，North China Electric Power University，Beijing 102062，China；2.State Grid Jiaxing Power Supply Company，Jiaxing Zhejiang 314033，China；3.State Grid Zhoushan Power Supply Company，Zhoushan Zhejiang 316021，China）

Through double renovation of DC power，equipment operation amount，operation time，number of operators and renovation time of primary equipment outage，alternate outage of relay protection and non-outage are compared and analyzed.In the final，a non-outage scheme is developed and widely applied.

non-outage；DC power；renovation

TM732

B

1007-1881（2015）12-0031-03

2015-04-23

仇群辉（1977），男，高级工程师，本科，从事继电保护管理工作。