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一種變電站直流系統(tǒng)使用的模塊化分電屏

遲旭東陳學(xué)海辛向君
（國網(wǎng)煙臺供電公司，山東煙臺264000）

摘要：直流分電屏是變電站直流電源系統(tǒng)的重要組成部分，屏內(nèi)安裝直流輸出開關(guān)、微機(jī)型絕緣監(jiān)察裝置及其互感器；直流電源經(jīng)分電屏分別向繼電保護(hù)、遠(yuǎn)動裝置、自動裝置及斷路器操作提供電源，因此運(yùn)行后幾乎沒有停電的機(jī)會。目前在運(yùn)的分電屏由于固有結(jié)構(gòu)的問題要更換屏內(nèi)元件十分困難，且危險(xiǎn)很大。通過努力我們開發(fā)了一種模塊化的產(chǎn)品，克服了現(xiàn)有設(shè)備的不足，滿足安全運(yùn)行的要求。

關(guān)鍵詞：直流系統(tǒng)；分電屏；模塊化

目前變電站直流系統(tǒng)的分電屏均采用以下結(jié)構(gòu)（如圖1所示、如圖2所示）。

屏內(nèi)布局緊湊，元件擺放緊密，間隙很小，空間狹窄，回路很多（最多可有60條饋出回路）。其接線方式是每路饋線由母線經(jīng)微型直流斷路器，穿過直流絕緣監(jiān)察裝置互感器到端子排，然后經(jīng)電纜輸出。但在現(xiàn)場實(shí)際應(yīng)用中存在較多問題，如當(dāng)有直流斷路器或直流絕緣監(jiān)察裝置互感器損壞需要更換時(shí)，就面臨很大的困難，主要原因是：（1）帶電作業(yè)：直流電源主要為變電站的繼電保護(hù)、自動化裝置供電，任何時(shí)候不能中斷供電，更換時(shí)勢必要求帶電作業(yè)，嚴(yán)重威脅工作人員人身安全；（2）環(huán)境狹窄：屏內(nèi)空間小，易誤碰相鄰的運(yùn)行斷路器，影響安全供電；斷路器的輔助接點(diǎn)小，接線多，易造成短路。（3）耗時(shí)長：筆者統(tǒng)計(jì)了本單位自2010年以來更換斷路器共有3次，平均耗時(shí)2小時(shí)以上，其中一次誤碰了相鄰的運(yùn)行斷路器，造成一條110kV線路保護(hù)裝置失去工作電源，幸好及時(shí)恢復(fù)未造成大礙；更換絕緣監(jiān)察裝置互感器8次，平均耗時(shí)4小時(shí)以上。我公司在運(yùn)部分變電站微機(jī)型絕緣監(jiān)察裝置的互感器質(zhì)量差，經(jīng)常誤發(fā)接地信號，而其中一些互感器因輸出回路不能停電無法更換，這樣就導(dǎo)致直流系統(tǒng)發(fā)生接地?zé)o法準(zhǔn)確定位，給接地消缺工作造成很大的困難。

以上問題根本原因是由于直流分電屏的固有結(jié)構(gòu)造成的，不能滿足變電站直流系統(tǒng)檢修和安全運(yùn)行的需要。筆者一直想對直流分電屏進(jìn)行改造，以滿足安全運(yùn)行和方便檢修的需要。后來從高頻直流電源熱插拔充電模塊中獲得啟發(fā)，對目前分電屏的結(jié)構(gòu)進(jìn)行了改進(jìn)，研制出一種帶檢修旁路且將饋出回路模塊化的直流系統(tǒng)分電屏，達(dá)到不中斷供電，安全、快速更換有故障的斷路器或微機(jī)絕緣監(jiān)察裝置互感器的目的。

圖1　直流分電屏前視圖

圖2　直流分電屏后視圖

圖3　饋出模塊單元照片（前）

圖4　饋出模塊單元照片（后）

圖5　熱插拔連接器（后）

我們在保持原屏體框架結(jié)構(gòu)、強(qiáng)度和防護(hù)等級及安全可靠運(yùn)行的情況下，經(jīng)過大量的實(shí)踐調(diào)查、論證，我們提出分電屏的改進(jìn)方案。改進(jìn)后模塊化分電屏主要有三大單元：（1）饋出模塊單元；（2）檢修旁路單元；（3）饋出端子單元。下面進(jìn)行詳細(xì)介紹。

一、饋出模塊單元

目前分電屏使用的微型直流斷路器和絕緣監(jiān)察裝置互感器以分散方式安裝在屏內(nèi)框架上，我們改為將二者封裝到一個(gè)模塊里（圖3、圖4）。模塊采用與分電屏相同的鋼板，外表噴塑，重量7kg，有兩只把手，一個(gè)人可以搬運(yùn)和安裝。每個(gè)模塊可安裝8個(gè)饋出回路（即有8個(gè)直流斷路器和8個(gè)傳感器），每面屏可安裝6-7個(gè)模塊，完全滿足要求。模塊前板上的電壓表監(jiān)測模塊輸入電源。

模塊的輸入和輸出元件，我們選用了目前直流系統(tǒng)廣泛采用的、充電模塊電源接口專用連接器（圖5），可帶電插拔。該系列產(chǎn)品采用了技術(shù)先進(jìn)的冠簧（Crown）插孔接觸件，因而使產(chǎn)品具有高動態(tài)接觸可靠性。一個(gè)連接器提供5對輸入（出）插孔和7個(gè)信號插孔，每對輸（入）出插孔可通過最大電流為20A，而目前變電站直流每條饋出回路電流都小于1A，完全滿足要求。每個(gè)饋出模塊需要一路輸入、8路輸出和6個(gè)信號插孔，因此一個(gè)饋出模塊安裝2個(gè)連接器即可。

圖6　phoenix可連試驗(yàn)端子

圖7　檢修旁路單元

圖8　phoenix雙層端子及接線圖

圖9

二、檢修旁路單元

變電站直流電源所帶負(fù)載多為繼電保護(hù)、安全自動裝置等，一路饋出有時(shí)帶幾個(gè)甚至十幾個(gè)負(fù)載，所以直流電源送電后幾乎沒有停電的機(jī)會。為此，獨(dú)創(chuàng)了檢修旁路單元設(shè)計(jì)，當(dāng)饋出模塊單元內(nèi)的直流斷路器或絕緣監(jiān)察裝置互感器故障需要更換時(shí)，由檢修旁路為模塊內(nèi)所有的饋出回路供電，每個(gè)饋出模塊單元設(shè)一個(gè)檢修旁路單元。檢修旁路單元由一只直流斷路器和16只phoenix可連試驗(yàn)端子，安裝在饋出模塊單元的后面，一一對應(yīng)，避免誤操作。檢修旁路單元的直流斷路器選擇了額定電流為C25A的，比饋出直流斷路器的額定電流大兩個(gè)級差，保證安全輸出。由于每個(gè)饋出模塊設(shè)一個(gè)檢修旁路，所以饋出模塊檢修時(shí)模塊內(nèi)的8條饋出回路都集中由一個(gè)檢修旁路直流斷路器帶路，正常運(yùn)行時(shí)8條饋出回路必須完全斷開，之間沒有任何連接。我們采用在繼電保護(hù)回路中看到phoenix可連試驗(yàn)端子，其可打開和閉合的特點(diǎn)正好滿足要求（如圖6所示）。

圖7是檢修旁路的實(shí)物照片，每個(gè)旁路斷路器兩側(cè)各8只phoenix可連試驗(yàn)端子（現(xiàn)連片為打開狀態(tài)），分別接正電源和負(fù)電源。

三、饋出端子單元

由于模塊化分電屏的饋出端子既要與饋出模塊單元連接，又要與檢修旁路單元連接，所以選擇了phoenix雙層端子（如圖8所示），輸入1、2和輸出1、2互通，這種端子排接線滿足要求。

組裝后的模塊化分電屏的前、后實(shí)物圖如圖9所示。整體與現(xiàn)在使用的分電屏相差不大，只是在屏后由于增加了檢修旁路單元而顯得接線多了一些。

使用模塊化分電屏整個(gè)工作除切換電源外，其余均不帶電工作，安全系數(shù)大大提高，工作時(shí)間較以前縮短4-5倍以上，大大提高了工作效率。

模塊化分電屏徹底解決了目前更換直流分電屏內(nèi)的直流斷路器或絕緣監(jiān)察裝置互感器需要帶電作業(yè)甚至無法更換的難題，且工作效率大大提高，從而保證了直流系統(tǒng)供電的可靠性，保證了變電站的安全運(yùn)行，我們對直流系統(tǒng)分電屏的模塊化改造獲得極大的成功，該項(xiàng)目獲得了國家發(fā)明專利專利（ZL201110413083.3）。

參考文獻(xiàn)

[1]林冠新．變電站直流系統(tǒng)設(shè)計(jì)運(yùn)行維護(hù)分析與改進(jìn)[D]．華南理工大學(xué)，2007．

中圖分類號：TM63

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