1 直流系統(tǒng)改造的目的和必要性

　　變電站內(nèi)的繼電保護(hù)为鳄、自動裝置裳仆、信號裝置、事故照明和電氣設(shè)備的遠(yuǎn)距離操作孤钦，一般采取直流電源歧斟，所以直流電源的輸出質(zhì)量及可靠性直接關(guān)系到變電站的安全運行和平穩(wěn)供電。變電站的直流系統(tǒng)被人們稱為變電站的“心臟”偏形，可見它在變電站中是多么的重要静袖。煤氣化公司的供電系統(tǒng)始建于20世紀(jì)80年代初觉鼻，因受當(dāng)時技術(shù)條件的限制，陸續(xù)建起的變電站直流系統(tǒng)設(shè)備有的為硅整流電容補償直流電源队橙，有的為帶有鉛酸蓄電池的KGCA-50/98～360坠陈、KGCFA-75/200～360型硅整流直流電源，有的為BZGN-20/220型鎘鎳電池直流屏淮辕。部分投運較早蘸错、運行時間較長的變電站直流設(shè)備老化嚴(yán)重，給變電站的安全俯炮、可靠運行帶來了嚴(yán)重的威脅冬溯。如某35 kV變電站就曾因直流系統(tǒng)故障，造成越級跳閘敦浅，導(dǎo)致全站失電的惡性事故录教。其它各站雖未發(fā)生大的事故，總因直流系統(tǒng)經(jīng)常發(fā)生問題赛琢，缺陷較多字瘫，有的缺陷無法處理，致使直流系統(tǒng)長期處于“帶病”運行狀態(tài)悴碳，導(dǎo)致給用戶無法正常供電借街。

　　隨著電力工業(yè)的迅速發(fā)展，為提高電網(wǎng)的供電質(zhì)量灾囊，使電網(wǎng)安全伶丐、經(jīng)濟(jì)運行，并實現(xiàn)電力系統(tǒng)的自動化疯特，從而對電力控制系統(tǒng)的關(guān)鍵設(shè)備一控制電源的要求也越來越高哗魂。而原來的直流設(shè)備均采取傳統(tǒng)的相控電源，效率低漓雅、紋波系數(shù)大录别，在電磁輻射、熱輻射邻吞、噪聲等方面都不盡人意组题。另外，監(jiān)控系統(tǒng)不完善抱冷，采取1+1備份方式崔列，對二次電路越來越先進(jìn)的儀器儀表、控制旺遮、自動化設(shè)備很難滿足其技術(shù)要求赵讯。此外由于相控電源浮充電壓易波動，會出現(xiàn)蓄電池脈動充放電現(xiàn)象耿眉，對免維護(hù)蓄電池?fù)p害極大边翼，影響電池壽命淳某。加之其它設(shè)備改造和新設(shè)備的投入，原來的相控電源已遠(yuǎn)遠(yuǎn)不能滿足中原油田電力系統(tǒng)的需要徽七，急需進(jìn)行改造更換馍上，才能保證電氣設(shè)備的安全運行和平穩(wěn)供電。而智能高頻開關(guān)電源由于其體積小蛹柔，重量輕哑暮，技術(shù)指標(biāo)優(yōu)越，模塊化設(shè)計电尖，N+1熱備份方式掘鱼，便于“四遙”等優(yōu)點，已在諸多領(lǐng)域得到廣泛應(yīng)用丛幌。為了使煤氣化供電設(shè)備達(dá)到同行業(yè)先進(jìn)水平的目標(biāo)，根據(jù)系統(tǒng)實際情況抢纹，在近幾年的變電站改造中直流系統(tǒng)設(shè)備采用目前先進(jìn)的智能高頻開關(guān)電源系統(tǒng)懒碍。

　　2 智能高頻開關(guān)電源系統(tǒng)的性能特點

　　為了保證智能高頻開關(guān)電源系統(tǒng)的質(zhì)量，我們組織了多名技術(shù)人員對多個生產(chǎn)廠家進(jìn)行了考察谚剿，了解廠家的生產(chǎn)工藝缝驳、規(guī)模和實驗測試手段等情況，經(jīng)過“貨比三家”后归苍，技術(shù)改造決定使用GZDW-200/220型操作電源用狱。它是專為電力系統(tǒng)研制開發(fā)的新型“四遙”高頻開關(guān)電源，采取高頻軟開關(guān)技術(shù)拼弃，模塊化設(shè)計夏伊，輸出標(biāo)稱電壓為220 V，配有標(biāo)準(zhǔn)RS-232接口吻氧，易于與自動化系統(tǒng)對接溺忧，適用于各類變電站、發(fā)電廠和水電站使用盯孙。此設(shè)備有下列性能特點：

　　(1)模塊化設(shè)計鲁森，N+1熱備，可平滑擴(kuò)容振惰。

　　(2)監(jiān)控功能完善歌溉，高智能化，采取大屏幕液晶漢字顯示骑晶，聲光告警痛垛。

　　(3)監(jiān)控系統(tǒng)配有標(biāo)準(zhǔn)RS-232接口，方便接入自動化系統(tǒng)梁促，實施“四遙”及無人值守修扁。

　　(4)對蓄電池自動管理及自動維護(hù)保養(yǎng)诀烫，實時監(jiān)測蓄電池組的端電壓，充峡逆、放電電流勃拢，自動控制均、浮充以及定期維護(hù)性均充念弧。

　　(5)具有電池溫度補償功能后涛。

　　(6)模塊可帶電插拔，更換安全方便依播。

　　(7)降壓方式采取新型高頻軟開關(guān)無級雙向調(diào)壓口愁，摒棄傳統(tǒng)硅堆降壓方式，輸出電壓精度高娱必，動態(tài)響應(yīng)速度快鸿挠。

　　(8)采用最新軟開關(guān)電源技術(shù)，采用進(jìn)口器件姻蚓。

　　3 智能高頻開關(guān)電源系統(tǒng)的組成及各部分作用

　　智能高頻開關(guān)電源系統(tǒng)由交流配電宋梧，絕緣檢測，監(jiān)控模塊狰挡、整流模塊捂龄、調(diào)壓模塊，直流饋電等組成加叁。系統(tǒng)工作原理框圖如圖1所示倦沧。

　　交流配電為系統(tǒng)提供三相交流電源，監(jiān)測三相電壓它匕、電流及接觸器狀態(tài);判斷交流輸入是否滿足系統(tǒng)要求展融，在交流輸人出現(xiàn)過壓、欠壓豫柬、不平衡時自動切斷有故障的一路愈污，并切換到另一路供電，系統(tǒng)發(fā)出聲光告警轮傍。裝有每相通流量40 kA暂雹、響應(yīng)速度為25 μs的三相避雷器，能有效地防止雷擊對設(shè)備造成的損壞抱典。

　　絕緣監(jiān)測采用進(jìn)口非接觸式直流微電流傳感器衔耕，利用正負(fù)母線對地的接地電阻產(chǎn)生的漏電流，來測量母線對地的接地電阻大小绵另，從而判斷母線的接地故障悬鲜。這一技術(shù)無須在母線上疊加任何信號，對直流母線供電不會有任何不良影響，徹底根除由直流母線對地電容所引起的誤判和漏判厉源，對于微機(jī)接地監(jiān)測技術(shù)是一重要突破既蛙。

　　監(jiān)控模塊是整個直流系統(tǒng)的控制、管理核心豆蝠，其主要任務(wù)是對系統(tǒng)中各功能單元和蓄電池進(jìn)行長期自動監(jiān)測蓖社，獲取系統(tǒng)中的各種運行參數(shù)和狀態(tài)，根據(jù)測量數(shù)據(jù)及運行狀態(tài)實時進(jìn)行處理赛羡，并以此為依據(jù)對系統(tǒng)進(jìn)行控制衍止，實現(xiàn)電源系統(tǒng)的全自動精確管理，從而提高電源系統(tǒng)的可靠性词祝，保證其工作的連續(xù)性园担、安全性和可靠性。具有 “遙測枯夜、遙信弯汰、遙控、遙調(diào)”四遙功能湖雹，配有標(biāo)準(zhǔn)RS-232接口咏闪，方便納入電站自動化系統(tǒng)。

　　整流模塊為合閘母線劝枣、控制母線提供正常的負(fù)荷電流，本身具有LCD漢字顯示织鲸、操作鍵盤舔腾，模塊工作狀態(tài)和工作參數(shù)一目了然，可以帶電插拔搂擦，具有軟件較準(zhǔn)稳诚，自主均流、ZVS軟開關(guān)技術(shù)瀑踢。

　　調(diào)壓模塊無論合閘母線電壓如何變化扳还，輸出電壓都被穩(wěn)定控制在220(1土0.5%)V，具有帶電拔插技術(shù)咱茂、軟開關(guān)技術(shù)和雙向調(diào)壓特性掰废。

　　直流饋電設(shè)有控制輸出、合閘輸出缴碉、電池輸入敢添、閃光、事故照明叁乍、48 V電源輸出等季训。控制母線有三種途徑供電则沃，確备斡梗控制母線供電安全可靠锡跺。配有智能直流監(jiān)控單元，可測量母線電壓吓死、電流及開關(guān)狀態(tài)等渴甜。

　　電池巡檢儀對電池電壓進(jìn)行實時監(jiān)測，將信息及時反饋到監(jiān)控模塊统岭。

　　蓄電池全密閉蟋定、免維護(hù)、無污染草添、無腐蝕驶兜，任何方向可放置使用，使用溫度范圍寬(-40℃～60℃);深放電至零伏远寸，24 h內(nèi)充電可恢復(fù);可大電流放電抄淑，起動電流大，自放電率極低驰后，具有安全防爆排氣系統(tǒng)肆资，是理想的操作、控制不問斷電源灶芝。

　　4 直流系統(tǒng)設(shè)備改造中改進(jìn)的問題

　　(1)改進(jìn)了新設(shè)備直流饋出線部分的不合理布置郑原。為節(jié)省投資，我們利用原來直流系統(tǒng)的控制夜涕、信號及合閘電路的出線犯犁，但與新設(shè)備饋出線的位置及大小都不相適應(yīng)，為此女器，我們對新設(shè)備直流饋出線部分按現(xiàn)場實際情況進(jìn)行了改造口迟，使安裝更加容易，布線更為合理巨脚，運行更加可靠保蒲。

　　(2)添加了蓄電池的放電電路。

　　5 智能高頻開關(guān)電源系統(tǒng)應(yīng)用情況

　　改造后的直流系統(tǒng)設(shè)備經(jīng)過近幾年來的運行敢弟，技術(shù)指標(biāo)合理贼卿，各項參數(shù)顯示正確，操作方便捅振、直觀正脸，自動化程度高，維護(hù)工作量大幅度減少呀琢，設(shè)備保護(hù)功能齊全鄙叼，能可靠動作。反映故障及時且準(zhǔn)確無誤，對電池能自動管理無須專人維護(hù)群娃，設(shè)備運行穩(wěn)定可靠衅侥，從未發(fā)生影響正常供電的現(xiàn)象。改造后的直流系統(tǒng)與原來的直流系統(tǒng)相比較劫瞳，性能穩(wěn)定倘潜，精度高，安全志于、可靠涮因，保證了公司的連續(xù)化大生產(chǎn)，降低了噪音伺绽，改善了值班人員的工作環(huán)境养泡，確保了變電設(shè)備安全可靠運行，產(chǎn)生了明顯的經(jīng)濟(jì)效益和社會效益奈应，主要體現(xiàn)在以下幾個方面：

　　(1)原來的相控電源紋波系數(shù)大澜掩，其輸出含有的交流成份較大。尤其是趙村變電所最為明顯杖挣，交流成份含量更高肩榕，對二次設(shè)備影響最大，造成二次設(shè)備誤動惩妇、損壞株汉、甚至有的設(shè)備無法正常工作。而改造后的智能高頻開關(guān)電源紋波系數(shù)很小撤掀，輸出特別穩(wěn)定狱槽。

　　(2)原來的相控電源采用硅堆調(diào)壓，硅降壓響應(yīng)速度慢颅唇，反應(yīng)時間為幾十毫秒申广，輸入電壓突變時在輸出上會產(chǎn)生很大的沖擊限匕，因沖擊不穩(wěn)定而易燒壞二次設(shè)備西练。而改造后的高頻開關(guān)電源采用無級調(diào)壓方式，響應(yīng)速度快困荤，輸入電壓突變時然板，模塊在200μs內(nèi)調(diào)整完成，過沖小于5%捎鹤。

　　(3)原來的相控電源充電機(jī)秃标、浮充機(jī)等噪音較大，且無降溫措施亡荞，有的變電站浮充機(jī)發(fā)熱嚴(yán)重篡话。而改造后的智能高頻開關(guān)電源噪音小，模塊采用優(yōu)質(zhì)風(fēng)機(jī)降溫，保證了模塊元器件正常工作镰矿，使值班人員的工作環(huán)境大大改善琐驴。

　　(4)原來用的是鉛酸電池或鎘鎳電池，既需要專門設(shè)置蓄電池工進(jìn)行維護(hù)秤标、保養(yǎng)绝淡，還需要配備維護(hù)電池用的有關(guān)容器、儀表苍姜、原料牢酵、蒸餾鍋、蒸餾水等衙猪。而改造后用的是免維護(hù)電池馍乙，平時不需要進(jìn)行一系列的維護(hù)工作，減少了人力物力屈嗤。

　　(5)原來的相控電源功率因數(shù)低潘拨，一般在0.7以下，效率在60%左右饶号，而改造后的智能高頻開關(guān)電源功率因數(shù)達(dá)0.9以上铁追，效率高達(dá)94%以上。

　　(6)原來的相控電源經(jīng)常出現(xiàn)故障对轴，有時因無法操作送電而造成焦炭生產(chǎn)損失溺硼，如2005年年5月12日某35 kV變電所因直流系統(tǒng)故障造成越級跳閘，全站失電亮史，燒毀焦?fàn)t的管道邪涕、儀器儀表等，其經(jīng)濟(jì)損失高達(dá)400多萬元;近幾年直流系統(tǒng)經(jīng)常出現(xiàn)各種故障給焦炭生產(chǎn)造成了很大的損失哩敞，同時也給居民用戶生活帶來不便椭集、給工業(yè)用戶帶來巨大的經(jīng)濟(jì)損失。而改造成智能高頻開關(guān)電源后点级，直流系統(tǒng)至今未發(fā)生任何事故咳龄，供電更加可靠。

　　(7)改造后的智能高頻開關(guān)電源具有48 V電源出口宽缴，為變電站的通訊網(wǎng)絡(luò)等提供了電源迎反，不必另外購置專門的48 V電源，減少了設(shè)備的投資和占用空間趾迈。

　　(8)改造后的控制母線有下述三種途徑供電旷似，確保了控制母線供電安全可靠，做到了萬無一失乔煞。

　　——在交流電正常時吁朦，控制母線可由整流模塊直接供電;

　　——在交流失電時柒室，由降壓模塊供電;

　　——從電池90%電壓處通過二極管供電到控制母線。

　　6 結(jié)語

　　由于改造后的智能高頻開關(guān)電源系統(tǒng)性能穩(wěn)定逗宜，精度高伦泥，安全、可靠性更強(qiáng)锦溪，創(chuàng)新點多不脯，收到了良好的效果，取得了明顯的社會和經(jīng)濟(jì)效益刻诊，為煤氣化的焦炭防楷、煤炭生產(chǎn)及其它負(fù)荷提供了可靠的電力保障。同時也為變電站實現(xiàn)自動化奠定了基礎(chǔ)则涯。

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