110KV變電所直流電源系統(tǒng)的安全改進(jìn)

周思炳

摘要：110KV變電所直流電源主要用于110KV、35KV及6KV設(shè)備的保護(hù)裝置與操作控制用電，一旦直流電源失電，電氣設(shè)備的保護(hù)器停止工作，供電系統(tǒng)保護(hù)監(jiān)控功能癱瘓，故障時(shí)保護(hù)跳閘指令得不到執(zhí)行，電氣故障不能及時(shí)切除，因此造成故障范圍擴(kuò)大，影響設(shè)備與人身安全。針對(duì)110KV變電所設(shè)備保護(hù)與操作電源比較集中、多種設(shè)備的保護(hù)與操作電源由同一電源供電的狀況，為避免一臺(tái)設(shè)備出現(xiàn)故障引起其直流電源短路跳電后，其他設(shè)備會(huì)因此失去直流電源而在出現(xiàn)故障時(shí)不能及跳電而造成越級(jí)跳電擴(kuò)大事故的發(fā)生，需要將不同類設(shè)備、不同用途的直流電源進(jìn)行徹底分開，實(shí)現(xiàn)直流獨(dú)立控制，保證了設(shè)備出現(xiàn)故障后能及時(shí)可靠被切除而不影響整個(gè)供電系統(tǒng)的安全運(yùn)行，從而大大提高供電系統(tǒng)的安全可靠性。

關(guān)鍵詞：直流系統(tǒng);工作電源;操作電源;獨(dú)立控制

1、引言

110KV變電所為全礦供電系統(tǒng)的心臟、供電電源的源頭，所內(nèi)110KV、35KV、6KV設(shè)備采用集控室集中監(jiān)控，全部采用數(shù)字式保護(hù)與監(jiān)控裝置;所內(nèi)集控室內(nèi)安裝了三臺(tái)主變保護(hù)柜、一臺(tái)線路測(cè)控柜與一臺(tái)分段測(cè)控柜，主變保護(hù)柜主要用于主變保護(hù)與監(jiān)控、故障時(shí)斷開主變高低壓側(cè)開關(guān)及正常的主變遠(yuǎn)方操作。集控室內(nèi)安裝一套直流電源屏，專門為110KV、35KV及6KV設(shè)備提供保護(hù)裝置工作與操作控制用電。因110KV變電所保護(hù)與操作電源比較集中、多種設(shè)備的保護(hù)與操作電源由同一電源供電，一旦其中一臺(tái)設(shè)備出現(xiàn)故障引起其直流電源短路跳電后，同一直流電源供電的其他設(shè)備將因此失去直流電源，若此時(shí)再次出現(xiàn)故障，將因故障線路不能及時(shí)切除造成越級(jí)跳電使事故擴(kuò)大，同時(shí)延遲斷電會(huì)大大損傷供電設(shè)備本身，因此直流電源的安全可靠直接影響到所內(nèi)供電設(shè)備的安全運(yùn)行，影響全礦井的安全。本文結(jié)合110KV變電所直流系統(tǒng)存在的安全隱患，進(jìn)行針對(duì)性的安全改進(jìn)。

2.改進(jìn)前110KV變電所直流電源系統(tǒng)狀況

2.1 6KV設(shè)備直流系統(tǒng)：6KV室設(shè)備分三段運(yùn)行，每一段設(shè)備東、西兩側(cè)安裝。6KV室開關(guān)設(shè)備直流電源來自柜頂小母線，東側(cè)6KVⅠ、Ⅱ、Ⅲ段開關(guān)柜柜頂小母線并聯(lián)運(yùn)行，共分兩路，一路為控母（KM）、一路為合母（HM），每一路小母線兩端各有一路直流電源來自集控室直流電源屏，一路運(yùn)行、一路備用;北側(cè)6KVⅠ、Ⅱ、Ⅲ段開關(guān)柜柜頂小母線也并聯(lián)運(yùn)行，共分兩路，一路為控母（KM）、一路為合母（HM），每一路小母線兩端各有一路直流電源來自集控室直流電源屏，一路運(yùn)行、一路備用。其中控母（KM）主要為保護(hù)器工作與開關(guān)操作電源，合母（HM）為開關(guān)電機(jī)儲(chǔ)能電源，但6KVⅠ、Ⅱ、Ⅲ段進(jìn)線開關(guān)柜操作電源分別來自1#、2#、3#主變保護(hù)屏、儲(chǔ)能電源仍來自6KV柜頂合母（HM）。

2.2 35KV室直流系統(tǒng)：35KV室9臺(tái)開關(guān)柜分兩段運(yùn)行，Ⅰ、Ⅱ段柜頂小母線有兩路且并聯(lián)運(yùn)行，一路為控母（KM）、一路為合母（HM），每一路小母線兩端各有一路直流電源來自集控室直流電源屏，一路運(yùn)行、一路備用;其中控母（KM）主要為保護(hù)器工作與開關(guān)操作電源，合母（HM）為開關(guān)電機(jī)儲(chǔ)能電源，但35KVⅠ、Ⅱ段進(jìn)線開關(guān)柜操作電源分別來自1#、3#主變保護(hù)屏、儲(chǔ)能電源仍來自35KV柜頂合母（HM）。

2.3集控室主變保護(hù)屏直流系統(tǒng)：

（1）集控室3臺(tái)主變保護(hù)屏柜頂小母線并聯(lián)運(yùn)行，小母線分兩路，一路為三臺(tái)主變保護(hù)器工作電源，一路三臺(tái)主變高中低三側(cè)開關(guān)操作電源，每一路小母線兩端各有一路直流電源來自集控室直流電源屏，一路運(yùn)行、一路備用。

（2）集控室3臺(tái)測(cè)控柜頂小母線并聯(lián)運(yùn)行，小母線分兩路，一路為三臺(tái)測(cè)控柜裝置工作電源與故障錄波裝置工作電源，一路為進(jìn)線887、888及810開關(guān)操作電源，每一路小母線兩端各有一路直流電源來自集控室直流電源屏，一路運(yùn)行、一路備用。

3、改造前110KV變電所直流電源系統(tǒng)存在的安全隱患

從直流系統(tǒng)改造前狀況可知，110KV變電所保護(hù)與操作電源比較集中、多種設(shè)備的保護(hù)與操作電源由同一電源供電，如6KVⅠ、Ⅱ、Ⅲ段開關(guān)共用一路直流電源，其中Ⅰ段（或Ⅱ、Ⅲ段）因故障導(dǎo)致直流電源跳電后，其他兩段開關(guān)將同時(shí)失去電源，若再有開關(guān)故障發(fā)生，將不能及時(shí)進(jìn)行斷電保護(hù)。

如三臺(tái)主變保護(hù)屏內(nèi)電源也非常不合理，因?yàn)槿_(tái)主變的保護(hù)裝置工作電源由同一電源開關(guān)供電、三臺(tái)主變的高中低壓側(cè)開關(guān)的保護(hù)跳閘與操作電源也為同一直流電源開關(guān)供電，若6KV側(cè)出現(xiàn)故障導(dǎo)致電源開關(guān)斷電時(shí)，三臺(tái)主變的保護(hù)跳閘與操作電源全部失去，一旦主變某一側(cè)出現(xiàn)故障，主變的各側(cè)開關(guān)都不會(huì)跳閘，故障嚴(yán)重時(shí)直接導(dǎo)致110KV變電所總進(jìn)線跳電，造成全礦井停電。

因此，直流電源系統(tǒng)的安全可靠直接影響到所內(nèi)供電設(shè)備的安全運(yùn)行，影響全礦井的安全，其安全合理性是供電系統(tǒng)安全運(yùn)行的基本保證。

4、直流電源系統(tǒng)改進(jìn)方案

要解決直流系統(tǒng)存在的安全隱患，避免單臺(tái)設(shè)備故障時(shí)對(duì)其他設(shè)備的影響，徹底減小單臺(tái)設(shè)備的事故影響范圍，必須在保證直流電源系統(tǒng)自身安全的基礎(chǔ)上，進(jìn)行科學(xué)合理的安全改進(jìn)。改進(jìn)方案如下：

4.1 6KV室直流系統(tǒng)改進(jìn)：新安裝一臺(tái)直流電源屏于6KV室，專供6KV室設(shè)備。6KVⅠ、Ⅱ、Ⅲ段間直流系統(tǒng)分開，每段的東、西兩側(cè)再次分開，每側(cè)雙回路供電，一路運(yùn)行、一路備用。

4.1.1 6KVⅠ段直流系統(tǒng)改造：

（1）KM電源：直流屏供4路電源到6KVⅠ段柜頂小母線，東側(cè)兩路、西側(cè)兩路直流，東、西兩側(cè)KM電源獨(dú)立。

（2）HM電源：直流屏供2路電源到6KVⅠ段，東側(cè)一路、西側(cè)一路直流，6KVⅠ段東、西兩側(cè)HM小母線并列運(yùn)行。

4.1.2 6KVⅡ段直流系統(tǒng)改造：

（1）KM電源：直流屏供4路電源到6KVⅡ段柜頂小母線，東側(cè)兩路、西側(cè)兩路直流，東、西兩側(cè)KM電源獨(dú)立。

（2）HM電源：直流屏供2路電源到6KVⅡ段，東側(cè)一路、西側(cè)一路直流，6KVⅡ段東、西兩側(cè)HM小母線并列運(yùn)行。

4.1.3 6KVⅢ段直流系統(tǒng)改造：

（1）KM電源：直流屏供4路電源到6KVⅢ段柜頂小母線，東側(cè)兩路、西側(cè)兩路直流，東、西兩側(cè)KM電源獨(dú)立。

（2）HM電源：直流屏供2路電源到6KVⅢ段，東側(cè)一路、西側(cè)一路直流，6KVⅢ段東、西兩側(cè)HM小母線并列運(yùn)行。

4.2 35KV室直流系統(tǒng)改進(jìn)：35KV室Ⅰ、Ⅱ段柜頂小母線有兩路且并聯(lián)運(yùn)行，一路為控母（KM）、一路為合母（HM）。

（1）KM電源：直流屏供2路電源到35KVⅠ、Ⅱ段柜頂小母線，兩路直流電源一路運(yùn)行、另一路備用。

（2）HM電源：直流屏供2路電源到35KVⅠ、Ⅱ段柜頂小母線，兩路直流電源一路運(yùn)行、另一路備用。

4.3集控室主變保護(hù)屏與測(cè)控屏直流系統(tǒng)：

4.3.1 主變保護(hù)屏直流系統(tǒng)改進(jìn)：

（1）柜頂有兩組小母線，其中一組小母線并聯(lián)運(yùn)行有兩路直流電源，用于三臺(tái)主變保護(hù)屏保護(hù)裝置的工作電源;另一組小母線并聯(lián)運(yùn)行由一路直流電源供電，用于三臺(tái)主變保護(hù)屏開關(guān)操作備用電源。

（2）直流屏再供6路電源到主變保護(hù)屏，一路電源用于三臺(tái)主變110KV側(cè)開關(guān)操作電源、一路電源用于兩臺(tái)主變35KV側(cè)開關(guān)操作電源、一路電源用于三臺(tái)主變6KV側(cè)開關(guān)操作電源，另三路將單獨(dú)用于1#、2#、3#主變開關(guān)量電源。

（3）集控室3臺(tái)測(cè)控柜柜頂有兩組小母線，其中一組小母線并聯(lián)運(yùn)行，有兩路直流電源供電，用于三臺(tái)測(cè)控柜的裝置工作電源，另一組小母線并聯(lián)運(yùn)行，由一路直流電源供電，用于三臺(tái)測(cè)控柜操作用的備用電源，再供四路直流電源到線路測(cè)控柜分別作為887、888開關(guān)操作電源與開關(guān)量電源，供兩路電源到分段測(cè)控柜作為810開關(guān)操作電源與開關(guān)量電源。

5.結(jié)束語

按照上述方案改進(jìn)后，110KV變電所直流電源系統(tǒng)獨(dú)立性較強(qiáng)，安全系數(shù)增大，將單臺(tái)設(shè)備故障對(duì)整個(gè)系統(tǒng)的影響降到了最低，如三臺(tái)主變跳閘電源的相互獨(dú)立，使供電系統(tǒng)因跳閘電源失電而發(fā)生的越級(jí)跳電現(xiàn)象被徹底解決，真正地杜絕了二級(jí)負(fù)荷造成礦井大面積停電安全隱患，保證了礦井供電系統(tǒng)的安全穩(wěn)定運(yùn)行。