220kV变电站直流系统改造方案

1、*220kV 变电站直流系统改造方案通过对我局 5 座 220kV 变电站直流系统排查工作以后，变检工 区、设计室根据检查结果，查阅相关技术规定及标准要求，进行了大 量的计算工作，现提出各变电站的直流系统整改方案如下：* 变1、*变直流设备配置现状：全站设有直流充电装置屏 1 面、馈线屏 1 面，*变直流充电装置 为单套高频开关电源，深圳奥特讯公司产品， 1999 年投运；配置蓄 电池 1 组，现有一组蓄电池共 107 节，单节 2伏， 300Ah ，1999 年投运。两台充电机， 其中一台为相控充电机； 一台为高频开关电源； 正常时高频开关电源带蓄电池浮充并带全站负荷运行， 相控充电机备 用

2、。进线为 QA 隔离加 300A 熔断器，其熔断时间为 200ms 左右， 不具备瞬时脱扣。2、接线方式：直流母线为单母线分段并列运行，直流负荷由两 段母线引出，环网开环运行，开环点设在直流馈线开关处。直流回路保险配置为四级。保护设备有空气开关、熔断器、保险 丝等。3、直流负荷统计*变共有220kV线路5回、110kV线路6回、10kV电容器6组, 主变2台，220kV及110kV接线方式为双母线带旁路方式，10kV为 单母线分段方式。断路器操作机构 220kV、 110kV 为液压、 气动、弹簧或液压气动 操作机构， 10kV 为弹簧操作机构，保护装置除商 2变、 10kV 电容 器保护外，

3、其余为微机保护，控制方式为有人值班常规方式。负荷统计情况：总正常工作电流实际测量为10.9A；4、改造方案1、加一组蓄电池。蓄电池选 200AH单节12伏共17节。屏装并放 置在继电器室内。（最好选德国阳光，与原来的蓄电池品牌一样 ）加 一台充电机，选高频开关电源。 10 安模块选 4 只，原有的相控充电 机拆除。增加一面馈线屏（含母线及母联开关） 。此屏配合新增充电 机和新增蓄电池使用。 将原来直流屏上单母分段改造成单母线， 并将 一部分负荷转移至新增直流母线上。 将原来的合闸母线、 控制母线合 并为一条母线。将原直流系统作为一段，新直流系统作为二段，新增 联络柜作为分段。改造后的 * 变直

4、流电源系统配置为： 两台充电机分别带各自的蓄 电池和直流母线运行， 母联开关处于断开位置。 符合国网公司的反措 要求。2、主控室内的直流控制母线现为一组，本次改造在控制室第一排控 制屏上增加一组直流控制母线， 第一组控制母线分别从老直流馈线屏 和新增直流馈线屏引出， 第二组控制母线也分别从老直流馈线屏和新 增直流馈线屏引出。220KV线路的第一组控制电源和第一组保护电源 均从第一组控制母线引出， 第二组控制电源和第二组保护电源均从第 二组控制母线引出。3、前商 2、商 222 开关均为一组操作回路，各增加一组操作回路。4、直流屏上的各直流出线和各保护屏的保护电源用的均为空气开关， 而控制屏上各

5、间隔的控制用的大部分为保险，只有商张 1、开商 2、 商健 1、商 221 间隔的第二组控制回路用的是空气开关，同一个直流 回路中既有保险又有空气开关， 不便于相互之间的配合。 为便于上下 级间的配合， 对于既有空气开关又有保险的直流回路， 将保险全部换 成空气开关 , 空开型号按计算结果。5、将直流回路中的交流空气开关全部换成直流空气开关。6、将控制屏后的“主控室南”和“主控室北”刀闸去掉，只保留直 流屏上的“主控室南”和“主控室北”两个空气开关。7、合闸回路中各间隔的保险全部换成空气开关，并实现上下级间的 配合。根据计算得出结论：1、根据计算结果，原直流馈线开关在末端短路时很多分路都有 可

6、能误动，建议更换开关为 GMB32-20卅关（带短延时）。2、改造合闸电源分路保险为直流断路器， 110kV 断路器为液压 机构，跳合闸回路电流均为 2A,因此取3A空开即可。同时经过 计算，合闸回路中20A熔断器位置并不合适，对保护也无法整定， 建议取消现场总熔断器，并且合闸母线跳接的开关仅做分断用， 不设立保护。3、站用变室已全面改造， 变成全部低压设备， 不需要直流电源， 取消本回路。4、110kV南区、220kV南区20A保护瞬动保护在网络末端不能实 现，即时改成16A仍不能满足整定倍数及灵敏性要求， 因此有两 种解决方案， 一、保留此开关， 利用直流断路器延时特性在线路 末端短路时延

7、时跳闸。二、更换开关仍为20A开关，但短路电流 整定倍数改为 5 倍。5、110kV北区、220kV北区20A保护瞬动保护在网络末端不能满 足灵敏性要求， 再小又不符合额定电流大小， 因此有两种解决方 案，一、保留此开关， 利用直流断路器延时特性在线路末端短路 时延时跳闸。二、更换开关仍为20A开关，但短路电流整定倍数 改为 5 倍。6、10kV电容器室东西均有负荷，按反措要求形成了环网，必须改正，仅用一路送电。且经过计算，东线灵敏度达不到，西线短 路电流整定就达不到，因此都有问题。改造方案同第3、 4条。7、所有保护回路较乱，有熔断器亦有交直流断路器，根据反措 要求，坚决更换直流回路中交流断

8、路器， 因此从保护班提供图纸 中，110kV8个C1Muliti9型断路器拆除（根据要求，一般保护 柜上断路器均短接不用），1#主变221控制二C6更换。根据负 荷电流220kV 110kV及10kV电容器控制回路改为3A。8、反措中 14.2.1.2 两套保护装置及重要负荷的直流电源应取自 不同蓄电池组供电的直流母线段，因此220KV两套保护中的一套及重 要负荷应重新调整至这次技改新上直流装置中。9、更换10kV电容器200A开关为20A开关。10、根据220kV保护反措，新增保护控制小母线，所有保护装置电源 均引自保护小母线。11、取消控制回路中前排刀闸的保护性能，仅保留断合功能。12、原

9、直流柜单母分段改为单母线。13、对于事故预告总信号回路，因图纸找不到，未定论14、110kV控制回路与保护电源回路分开。F面列表说明各回路总体结论:馈线名称结论远动电源合适载波电源合适远切电源利用20A开关的反延时特性，20A开关的动作电流大于3A的动作时间110kV北区不能满足灵敏性要求。一、保留此开关，利用直流断路 器反时限特性在线路末端短路时延时跳闸。 二、更换开 关仍为20A开关，但短路电流整定倍数改为 5倍。110kV南区不能满足整定倍数及灵敏性要求，一、保留此开关，利 用直流断路器反时限特性在线路末端短路时延时跳闸。二、更换开关仍为20A开关，但短路电流整定倍数改为 5倍。220k

10、V北区不能满足灵敏性要求。一、保留此开关，利用直流断路 器反时限特性在线路末端短路时延时跳闸。 二、更换开关仍为20A开关，但短路电流整定倍数改为 5倍。220kV南区不能满足整定倍数及灵敏性要求，一、保留此开关，利 用直流断路器延时特性在线路末端短路时延时跳闸。二、更换开关仍为20A开关，但短路电流整定倍数改为 5倍。10kV电容器东不能满足灵敏性要求。一、保留此开关，利用直流断路 器延时特性在线路末端短路时延时跳闸。二、更换开关 仍为20A开关，但短路电流整定倍数改为 5倍。10kV电容器西不能满足整定倍数及灵敏性要求，一、保留此开关，利 用直流断路器延时特性在线路末端短路时延时跳闸。二、

11、更换开关仍为20A开关，但短路电流整定倍数改为 5倍。控制北利用20A开关的反延时特性，20A开关的动作电流大于3A的动作时间控制南利用20A开关的反延时特性，20A开关的动作电流大于3A的动作时间保护北利用20A开关的反延时特性，20A开关的动作电流大于3A的动作时间保护南利用20A开关的反延时特性，20A开关的动作电流大于3A的动作时间事故照明不详控制电源二不详逆变电源不详通过上述计算结论，距离长短是决定开关的瞬动保护是否成立的 关键条件， 但往往很难在长距离中实现， 因此就必须了解直流断 路器的工作特性， 它可以按照整定倍数瞬动， 也可以在瞬动保护 不动的情况下， 利用过负荷长延时跳闸，

12、 这同时也就是各种反措 中为什么未要求必须进行计算， 而仅仅要求必须满足级差 2-4 级 的原因。* 变1、*变直流配置现状：现有一组蓄电池共 107 节，单节 2 伏，300AH ；两台充电机，其中一台为相控充电机；一台为高 频开关电源； 正常时高频开关电源带蓄电池浮充并带全站 负荷运行，相控充电机备用。进线为 QA 隔离加 300A 熔 断器，其熔断时间为 200ms 左右，不具备瞬时脱扣。2、接线方式：直流母线为单母线分段并列运行，直流负荷由两段母线引出，环网开环运行，开环点设在直流馈线开关 处。直流回路保险配置为四级。保护设备有空气开关、熔断器、保险 丝等。3、直流负荷统计*变共有22

13、0kV线路4回、110kV线路10回、10kV电容器4 回，主变2台，220kV及110kV接线方式为双母线带旁路方式，10kV 为单母线分段方式。断路器操作机构 220kV、 110kV 为液压、 弹簧、气动或液压气动 操作机构， 10kV 电容器为弹簧操作机构，保护装置除 220kV 失灵保 护、 110kV 母线保护、 10kV 电容器保护为电磁式保护外，其余为微 机保护，控制方式为有人值班常规方式。负荷统计情况：总正常工作电流实际测量为 9.4A；改造方案1、增加一组蓄电池。蓄电池选 200AH单节12伏共17节。屏装并 放置在继电器室内。 （最好选德国阳光，与原来的蓄电池品牌一样）

14、增加一台充电机，选高频开关电源。 10 安模块选 4 只，原有的一台 相控充电机保留作为备用。 将原来的合闸母线、控制母线合并为一 条母线。将原直流系统作为一段，新直流系统作为二段，新增联络柜 作为分段。改造后的 * 变直流电源系统配置为： 两台充电机分别带各自的蓄 电池和直流母线运行， 母联开关处于断开位置。 第三台充电机处于备 用状态，其可在两段母线之间切换，任何一台充电装置退出运行时， 投入第三台充电装置。符合国网公司的反措要求。2、* 变电站现在仍是一组直流控制小母线，两组跳闸线圈共用一组控制电源，不符合反措要求。在#5控制屏与# 9控制屏之间（220KV区）装设第二组直流控制小母线。

15、在直流屏 14P上引出至# 5控制屏 顶第二组直流控制小母线。在直流屏 15P上引出至# 9控制屏第二组 直流控制小母线。 在直流屏顶采取有效绝缘措施， 防止误碰其他直流 母线。3、拆掉直流屏 15P 至 II 光梁保护屏的保护电源。 II 光梁保护屏的 第一组保护电源取自第一组控制电源， 第二组保护电源取自第二组控 制电源，采取有效措施防止保护失去电源。4、 将梁 22 旁保护电源自本间隔的控制电源引出。（原直接从控制小 母线引出）采取有效措施防止保护失去电源。5、在220KV控制屏各间隔，跳通屏顶第二组控制小母线与第二组控 制保险之间的连线，再拆除 201 与 101， 202与 102之

16、间的短接线。 防止直流失压。6、在中心控制屏上增加一组 220KVPT重动继电器动作直流保险，增加一组110KVPT重动继电器动作直流保险。保险配置为6A。采取有效措施，防止PT二次电压回路失压。7、将部分保护装置交流空气开关换为直流空开。空开容量的大小等 待设计结果。8、合闸网络保险配置等待设计结果。 根据计算结果得出结论：（1）、原直流系统馈线开关为 20A 的熔断器，建议更换为GMB32-20A直流断路器（带短延时），除10kV南段为电磁机构，合闸电流较大，馈线开关经过计算，选择 100A。（ 2 ） 、根据保护班直流负荷统计表看出，所有负荷电流均较小，除10kV电磁机构合闸电流较大，按

17、40A选择外，其余均不大于 3A,因此末端负荷开关均按3A考虑。4、为统一管理，所有回路均可以按三级考虑，若中间有增加开 关，取消其保护性能，仅作为断合线路用。5、根据220kV保护反措，新增保护控制小母线，所有保护装 置电源均引自保护小母线。6、反措中 14.2.1.2 两套保护装置及重要负荷的直流电源应取 自不同蓄电池组供电的直流母线段，因此 220K V两套保护中的 一套及重要负荷应重新调整至这次技改新上直流装置中。 （从 计算表中可以看出）7、所有保护回路较乱，有熔断器亦有交直流断路器，根据反 措要求，坚决更换直流回路中交流断路器。8、通过计算表同样可以得到，远距离送电时瞬动保护整定很

18、难 配合，灵敏度和 10倍整定值较难全不满足，因此必须了解直流 断路器的工作特性， 它可以按照整定倍数瞬动， 也可以在瞬动保 护拒动的情况下，利用过负荷长延时跳闸（20ms左右）。9、直流系统中去10kV配电室电源多达9路，不知是何原因。*变1、*变直流配置现状：现有一组蓄电池共 103 节，单节 2伏， 370AH ； 两台充电机，皆为相控充电机，一台为主充电机，另一台为备用；正 常时主充电机带蓄电池浮充并带全站负荷运行， 备用充电机处于热备 用状态。2、接线方式直流母线为单母线分段并列运行，直流负荷由两段母线 引出，环网开环运行，开环点设在直流馈线开关处。直流回路保险配置为四级。保护设备有

19、空气开关、熔断器、保险 丝等。3、直流负荷统计*变共有220kV线路4回、110kV线路9回、10kV电容器6回， 主变2台，220kV及110kV接线方式为双母线带旁路方式，10kV为 单母线分段方式。断路器操作机构 220kV、 110kV 为液压、弹簧或气动操作机构， 10kV 为弹簧操作机构， 保护装置除 220kV 失灵保护、 110kV 母线保 护、 10kV 电容器保护为电磁式保护外，其余为微机保护，控制方式 为有人值班常规方式。负荷统计情况：总正常工作电流实际测量为10.0A；改造方案其现状为两台充电机， 一套蓄电池， 必须新增一套蓄电池。 将原 电池带在 1 号充电机上，新增

20、电池带在二号充电机上，利用原 分段开关实现分段。1 、原直流系统馈线开关为 25A 的熔断器，建议更换为 GMB32-20A 直流断路器（带短延时）。进线为QA隔离加300A熔断器接线， 其熔断时间为200ms左右，不具备瞬时脱扣。2、根据保护班直流负荷统计表看出，所有负荷电流均较小，因 此末端负荷开关均按3A考虑。3、根据短路计算，m点选择300A熔断器，其熔断时间为200ms 左右，不具备瞬时脱扣。 在下一级 f 点短路时， 远距离送电时瞬 动保护整定很难配合，灵敏度和 10 倍整定值较难满足，因此若 不更换开关， 开关在短路时瞬时保护拒动的情况下， 可以利用过 负荷长延时跳闸（20ms左

21、右）。或更换开关，降低短路电流倍数。4、根据保护反措，新增保护控制小母线，所有保护装置电源 均引自保护小母线。5、反措中 14.2.1.2 两套保护装置及重要负荷的直流电源应取自不同蓄电池组供电的直流母线段，因此 220K V两套保护中的 一套及重要负荷应重新调整。6、所有保护回路较乱，有熔断器亦有交流断路器，根据反措 要求，坚决更换直流回路中交流断路器与熔断器。1、*变直流配置现状：现有一组蓄电池共 103 节，单节 2 伏， 400AH ；一台充电机，为高频开关电源，含 20 安模块 4只； 正常时高频开关电源带蓄电池浮充并带全站负荷运行。 接线方式直流母线为单母线分段并列运行， 直流负荷

22、由两段母线 引出，环网开环运行，开环点设在直流馈线开关处。直流回路保险配置为三级。保护设备为空气开关、熔断器，多为 空开，少数熔断器。3、直流负荷统计*变共有220kV线路3回、110kV线路7回、10kV电容器4回， 主变2台，220kV及110kV接线方式为双母线方式，崔 220、110 作母联开关，10kV为单母线分段方式。断路器操作机构 220kV、 110kV 为液压或弹簧操作机构， 10kV 为弹簧操作机构，全部为微机保护，控制方式为有人值班常规方式。负荷统计情况：总正常工作电流实际测量为 9A； 改造方案：其现状为两台充电机，一套蓄电池，必须新增一套蓄电池。 将原电池带在 1 号充电机上，新