淺析直流供電系統(tǒng)在港口電力系統(tǒng)的應用

周立龍

摘 要：直流供電系統(tǒng)在電力系統(tǒng)中應用廣泛，電力通訊，無人值守變電站、微機控制等電力自動化設備的普及和應用，電力系統(tǒng)對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荷和采用直流的動力負荷的電源，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)運行的穩(wěn)定和可靠也是衡量我們供電質量的重要參考，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。文章通過對直流系統(tǒng)在港口110kV及10kV電站供電系統(tǒng)中應用的介紹，可作為港口電力系統(tǒng)中直流系統(tǒng)應用的參考，對我們完善港口供電，滿足港口快速發(fā)展的用電需求，以及增強供電系統(tǒng)的安全、穩(wěn)定性具有一定的指導意義。

關鍵詞：直流供電系統(tǒng)；不間斷電源；逆變

引言

在電力系統(tǒng)中，無論是發(fā)電廠還是變電站，為了給電力系統(tǒng)運行中直流負荷提供可靠的直流電源，包括電氣的控制、信號、測量和繼電保護、自動裝置、斷路器電磁操作的合閘機構、交流不停電電源裝置、運動和事故照明等負荷，絕大多數站均配備有獨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、自動控制、載波通信及斷路器分合閘能夠在電力系統(tǒng)發(fā)生故障時繼續(xù)正常工作，以防止電力系統(tǒng)故障擴大和設備損壞，因此確保直流電源不間斷對于電力系統(tǒng)正常運行極其重要。作者根據多年變電站實際管理經驗，將直流供電系統(tǒng)實際使用情況，以及為了滿足電站不間斷電源使用要求進行的改進做簡單匯總，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、絕緣監(jiān)測、蓄電池管理單元、母線調壓裝置及饋電屏等組成。充電裝置通過整流模塊把交流輸入整流為直流電，為直流負荷供電的同時，還會適時的給蓄電池充電；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，對應的電壓輸出為110V或者220V，其功能是在交流輸入失壓時對直流負荷進行實時供電；調壓裝置根據蓄電池組輸出電壓變換自動調節(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，確保工作壓穩(wěn)定；絕緣檢測及監(jiān)控管理裝置是直流系統(tǒng)不可缺少組成部分，其主要負責在線監(jiān)測直流系統(tǒng)的正負極對地的絕緣水平，以及監(jiān)控顯示系統(tǒng)的各類運行狀態(tài)，并控制充電模塊智能對電池進行充電（直流系統(tǒng)原理圖1）。

直流供電系統(tǒng)工作過程主要包括交流正常工作狀態(tài)和交流失壓工作狀態(tài)，當系統(tǒng)的交流輸入正常時，通過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，經過保護裝置輸出一面給蓄電池充電，一面給饋電屏直流負荷提供工作電源。系統(tǒng)交流失壓時即交流輸入停電，整流模塊停止工作，蓄電池開始放電至饋電母線，為直流負荷供電，監(jiān)控模塊實時監(jiān)控蓄電池放電電壓和電流，當出現異常情況是監(jiān)控模塊會發(fā)出告警。

2 變電站直流供電系統(tǒng)應用

本部分將介紹作者在110kV變電站及10kV電站工作過程中涉及直流供電系統(tǒng)的應用情況，新港港務分公司110kV變電站先后于2005年和2009年進行室內戶外設備和主變壓器進行了更新改造，現運行方式為兩臺12500kVA主變“一主一備”方式運行，10kV饋線側負荷兩段分列運行，10kV變電站若干，110kV站與10kV電站通過計算機《NEMS綜合式工業(yè)監(jiān)控系統(tǒng)》進行監(jiān)控，實現有遙信、遙測、遙控、遙調功能，值班人員通過“四遙“功能對電站運行狀況進行監(jiān)控和應急處理。

為保障110kV電站二次設備供電可靠性，電站內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，可實現直流負荷不斷電切換運行，蓄電池總容量為300Ah；兩套裝置均設兩路交流電源進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。通過聯(lián)絡開關隔離，使兩段母線上充電機或電池巡檢時可以分別進行，互不影響。日常運行時，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)會按時進行聯(lián)絡投切，為了防止兩組電池短時并列運行出現環(huán)流或沖擊，對整個直流系統(tǒng)產生影響，兩負荷總開關側與母線間裝逆止二極管（直流系統(tǒng)圖2）。

相應的對于各個10kV二級電站，則分別配備有DC220V的直流電源系統(tǒng)，用于電站內各直流負荷的供電。

3 不間斷逆變電源應用

由于電站建造選擇產品設備的差異，新港110kV電站戶外設備操作電源為交流220V。電站內除了需要保障系統(tǒng)運行中直流負荷供電使用外，還要保證戶外設備操作交流電源的不間斷。當電站發(fā)生全站失壓時，戶外設備交流供電電源失壓，只能通過手動來進行操作投切，對于事故處理和及時恢復供電造成很大影響，因此逆變不間斷電源在實際應用中顯得同樣重要。此外，隨著電站自動化系統(tǒng)的提高和安防監(jiān)控系統(tǒng)的加入，對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供電系統(tǒng)失壓時，計算機《NEMS綜合式工業(yè)監(jiān)控系統(tǒng)》系統(tǒng)服務器、顯示模擬屏以及后方終端、安防監(jiān)控系統(tǒng)等設備也會同時失電，無法正常工作，不僅造成相關故障情況無法繼續(xù)記錄查看，使得故障處理停電時間增加，影響生產作業(yè)。因此為了確保戶外設備交流操作電源不間斷和電站計算機《NEMS綜合式工業(yè)監(jiān)控系統(tǒng)》和自動化系統(tǒng)穩(wěn)定運行，我們將直流供電系統(tǒng)部分負荷用逆變裝置轉換為交流220V電源，以確保全站失壓時所有設備都能夠繼續(xù)正常運行，為實現快速處理事故和恢復供電奠定基礎。因此我們在各級電站內增加逆變電源，通過利用該站的直流供電實現直流逆變交流電源輸出220V不間斷電源。達到在非正常停電時，實現交流輸入與直流輸入無縫、穩(wěn)定切換，確保電站內計算機《NEMS綜合式工業(yè)監(jiān)控系統(tǒng)》和自動化系統(tǒng)服務器及后方終端、安防監(jiān)控系統(tǒng)等設備正常運行（不間斷逆變電源圖3）。

4 結束語

文章針對110kV電站及二級電站直流供電系統(tǒng)應用，對直流供電系統(tǒng)的主要工作原理、實際應用以及不間斷逆變電源進行了討論，對于如何確保電力系統(tǒng)中直流不間斷電源做了相應的介紹。電力系統(tǒng)作為港口運作生產的基礎設施，運行可靠性要求越來越高，因此需要盡量減少影響系統(tǒng)運行安全的不利因素，對提高電力系統(tǒng)安全性顯得極為重要。

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