一起典型直流電源隱患分析及解決方案

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(duì)變電站安全運(yùn)行起著越來(lái)越重要的作用，它不僅為控制及信號(hào)、保護(hù)及自動(dòng)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(duì)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(guó)網(wǎng)河北公司在進(jìn)行220kV中鋼輸變電工程初檢驗(yàn)收過(guò)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(kāi)關(guān)為位置轉(zhuǎn)換開(kāi)關(guān)），將會(huì)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(guò)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(duì)此問(wèn)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(kāi)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(kāi)關(guān)，容易出現(xiàn)誤操作，將一段母線上的兩個(gè)開(kāi)關(guān)同時(shí)長(zhǎng)時(shí)間合上。此時(shí)會(huì)引起直流電源的兩組蓄電池池長(zhǎng)時(shí)間并列運(yùn)行，這樣對(duì)蓄電池的損害會(huì)非常大（嚴(yán)重時(shí)會(huì)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(kāi)關(guān)），雙投開(kāi)關(guān)不會(huì)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(kāi)關(guān)滿足現(xiàn)場(chǎng)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(wèn)題，針對(duì)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(guó)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(guò)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(huì)出現(xiàn)兩組蓄電池長(zhǎng)時(shí)間并列運(yùn)行問(wèn)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(guò)切換把手在兩段母線之間進(jìn)行切換，切換期間會(huì)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(jiàn)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(dòng)、誤動(dòng)，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(chǎng)運(yùn)行規(guī)程。其次，通過(guò)加強(qiáng)直流電源切換過(guò)程的操作監(jiān)護(hù)、復(fù)查制度及日常巡視檢查制度，通過(guò)管理手段完全可以避免兩路直流電源同時(shí)長(zhǎng)時(shí)間合閘問(wèn)題。

隱患整改

根據(jù)河北省電力公司運(yùn)檢部《關(guān)于開(kāi)展變電站直流系統(tǒng)專項(xiàng)隱患排查行動(dòng)的通知》及《國(guó)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(chǎng)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(lái)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(kāi)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(chǎng)勘查、購(gòu)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(kāi)與上一級(jí)直流電源空開(kāi)要滿足級(jí)差配置要求，防止因電源空開(kāi)級(jí)差配置不滿足要求造成保護(hù)誤動(dòng)或拒動(dòng)。

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(kāi)關(guān)由“Ⅰ電源”切至“斷開(kāi)”位置。

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

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

改造前后效果對(duì)比

改造前，由于切換開(kāi)關(guān)為互投閉鎖開(kāi)關(guān)，切換過(guò)程中當(dāng)開(kāi)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(dòng)、拒動(dòng)，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(kāi)運(yùn)行電源，避免了保護(hù)及自動(dòng)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(guò)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(kāi)待切換支路電源，引起直流回路長(zhǎng)期并列問(wèn)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(chǎng)運(yùn)行規(guī)程。

加強(qiáng)直流電源切換過(guò)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(zhǎng)時(shí)間合閘問(wèn)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(kāi)功能，在備用電源空開(kāi)合入后，延時(shí)斷開(kāi)工作電源空開(kāi)電源回路等措施，用技術(shù)手段解決因兩路電源同時(shí)長(zhǎng)時(shí)間合閘造成對(duì)蓄電池的傷害問(wèn)題。

10.3969/j.issn.1001-8972.2015.01.067