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1、 变电站直流系统简介第一章 直流及不间断电源系统第一节 概述为供给继电保护、控制、信号、计算机监控、事故照明、交流不间断电源等直流负荷，变电站内应设由蓄电池供电的直流系统。 第二节 站内直流母线接线方式简介一、变电所直流系统典型接线变电站常用的直流母线接线方式有单母线分段和双母线两种。双母线突出优点在于可在不间断对负荷供电的情况下，查找直流系统接地。但双母线刀开关用量大，直流屏内设备拥挤，检查维护不便，新建的220-500kv变电站多采用单母线分段接线。220kv变电所直流系统典型接线：（如下图10-1）220kv变电所直流系统典型接线：（如下图10-2）二、 站内直流电压特点的简介：变电所的
2、强电直流电压为：110V或220V，弱电直流电压为48V。强电直流采用110V的优点：1）蓄电池个数少，降低了蓄电池组本身的造价，减少蓄电池室的建筑面积，减少蓄电池组平时的维护量。2）对地绝缘的裕度大，减少直流系统接地故障的机率，在一定程度上提高直流系统的可靠性。3）直流回路中触点的断开时，对连接回路产生干扰电压，直流用110V时，能降低干扰电压幅值。4）对人员较安全，减少中间继电器的断线故障。强电直流采用110V的缺点：1） 变电站占地面积大，电缆截面大，给施工带来困难。2） 一般线路的高频保护的收发信机输出功率大小与直流电压有关，对长线路的保护不利。3） 交流的220V照明电源和110V的
3、直流电源无法直接切换，需增加变压器和逆变电源，增加事故照明回路的复杂性。4） 在站内有大容量直流电动机的情况下，增大电缆截面，增加投资。基于技术和经济上的考虑，对于采用集中控制（电缆线较长）的220-500kV变电站，强电直流系统的工作电压宜选用220V。当变电站规模较小或全户内的220kV变电所情况下，控制电缆长度较小时，强电直流系统的工作电压宜选用220V。500KV变电所多采用分布式控制方式，二次设备分部控制，在主控室和分控室都设有独立的直流系统控制，电缆的长度大大缩短，变电所的蓄电池组数多。这种情况下变电所强电直流系统的工作电压宜选用110V。三、 变电站弱电直流系统的电压：按我国的惯
4、例，变电所弱电系统的工作电压一般采用48V，这一电压等级也符合国际标准。第三节 直流系统的绝缘监察和电压监察一、提高直流系统直流系统的绝缘水平，直接影响到直流系统乃至变电所的安全运行。当变电所的绝缘降低造成接地或极间短路时，将造成严重后果。为防止直流系统绝缘水平下降危及安全运行，可采用以下对策：（1） 对于直流系统直接连接的二次设备绝缘水平有严格的要求。（2） 在有条件的情况下，将保护、断路器控制用直流和其他设备用直流分开。（3） 户外端子箱、操作机构，要采用具有防水、防潮、防尘、密封的结构。（4） 户外电缆沟及电缆隧道要有良好的排水设施。（5） 主控室内的控制、保护屏宜采用前后带门的封闭式结
5、构。（6） 对直流系统的绝缘水平要进行经常性的监视。（7） 采用110V的直流系统。二、直流系统的绝缘监察1电磁式绝缘监查装置 利用电桥原理构成的电磁型直流系统绝缘监查装置的接线如图10-13所示。这种装置具有发出绝缘下降的信号和测量绝缘电阻值两种功能。2电子型直流系统绝缘监察装置：电子型直流系统监视装置的原理接线如图10-14所示。装置内有低频信号发生器，产生一低频正弦信号家在直流母线与地之间。当某一直流馈线回路对地绝缘下降或接地时，低频信号回路沟通，可使信号装置动作报警。四、 直流系统的电压监察直流母线电压应保持在85110%范围之间。电压过高，将使信号装置的灯泡寿命降低，经常励磁的继电器
6、线圈过热。电压过低，信号灯亮度不够，继电器和断路器的机构动作不正常。第四节 变电所的不间断电源系统交流不间断电源系统的印文缩写为：UPS（Uninterrupted power supply），简称为UPS系统。一、对UPS系统的基本要求：（1） 保证在变电所正常运行和事故停电状态下为计算机、自动化仪表、继电保护设备提供不间断的交流电源。（2） 在变电所全所停电的情况下，UPS满负荷、连续供电的时间不得少于半小时。（3） UPS的负荷侧与其交流电源间应设有抗干扰的隔离措施，防止用电系统的暂态干扰进入负荷侧。（4） UPS应配备有效的过电流保护、过电压保护、指示仪表、就地信号和远方信号的空触点。
7、（5） UPS应密封、防尘、防潮、通风，适应在040度室温下连续工作。（6） UPS应有良好的电磁屏蔽措施。（7） UPS应有较高的电压输出指标。二、UPS的构成及工作原理。UPS是由整流器、逆变器、旁路隔离变压器、逆止二极管、静态开关、手动切换开关、同步控制电路、直流输入电路、交流输入电路等部分组成。（1） 整流器。它的作用是将所用电系统的交流整流后与蓄电池系统的直流并联，为逆变器提供电源。（2） 逆变器。它的作用是将整流器输出的直流或来自蓄电池组的直流变换成正弦交流，它是UPS装置中的核心部件。（原理见图10-19、10-20）（3） 旁路隔离变压器。它的作用是当逆变回路故障时能自动地将U
8、PS负荷切换到旁路回路。（4） 静态开关。它的作用是将来自变压器的交流电源和旁路交流电源选择其一送至UPS负荷。（5） 手动切换开关。它的作用是在维修或需要时将UPS的负荷再逆变回路和旁路回路之间进行手动切换。（6） 信号及保护回路。UPS屏上设多种信号，以便监视其运行状态。第二章 变电站直流控制系统第一节 变电站控制系统的设计一、变电站控制系统的设计1 控制回路的设计：是指从控制指令的发出到执行元件动作，全部电气回路接线设计。包括控制回路工作电压的选择，控制回路接线设计，闭锁回路、监视回路、信号回路、电源回路的设计。2 控制回路的选择：包括控制屏、操作继电器屏、接线端子屏、控制开关、操作中间
9、继电器、信号指示设备、闭锁设备、计量表计、变送器、控制回路电缆、熔断器等设备的选择。3 控制回路的布置：包括住控制室的布置，继电器室、计算机室的布置，控制屏、各种继电器屏、电度表屏、变送器屏的屏面布置。二、对控制系统的基本要求。1 要有高的可靠性。2 要有适应各种运行方式的完整的控制功能。3 控制操作要简单方便。4 要提高控制系统的经济性。5 控制系统应留有与继电保护和自动装置的接口。6 控制系统要有灵活性。7 要有抗干扰措施和防误操作的闭锁。第二节 变电站断路器控制回路在发电厂和变电站中对断路器的跳、合闸控制是通过断路器的控制回路以及操动机构来实现的。控制回路是连接一次设备和二次设备的桥梁，
10、通过控制回路，可以实现二次设备对一次设备的操控。通过控制回路，实现了低压设备对高压设备的控制。一、控制信号传送过程（一）常规变电站控制信号传输过程某线路高压开关控制信号传递过程保护屏操作插件断路器跳合闸线圈远动屏母差、低周减载、备自投、主变等控制屏就地操作通信设备通道由上图可以看出，断路器的控制操作，有下列几种情况：主控制室远方操作：通过控制屏操作把手将操作命令传递到保护屏操作插件，再由保护屏操作插件传递到开关机构箱，驱动跳、合闸线圈。就地操作：通过机构箱上的操作按钮进行就地操作。遥控操作：调度端发遥控命令，通过通信设备、远动设备将操作信号传递至变电站远动屏，远动屏将空接点信号传递到保护屏，实
11、现断路器的操作。开关本身保护设备、重合闸设备动作，发跳、合闸命令至操作插件，引起开关进行跳、合闸操作。母差、低频减载等其他保护设备及自动装置动作，引起断路器跳闸。可以看出，前三项为人为操作，后两项为自动操作，因此断路器的操作据此可分为人为操作和自动操作。根据操作时相对断路器距离的远近，可分为就地操作、远方操作、遥控操作。就地通过开关机构箱本身操作按钮进行的操作为就地操作，有些开关的保护设备装在开关柜上，相应的操作回路也在就地，这样通过保护设备上操作回路进行的操作也是就地操作，保护设备在主控室，在主控室进行的操作为远方操作，通过调度端进行的操作为遥控操作。（二）综自站控制信号传输过程某线路高压开
12、关控制信号传递过程保护屏操作插件断路器跳合闸线圈母差、低周减载、备自投、主变保护等就地操作通信屏后台机测控屏远动通信屏屏通信设备远动通信屏屏通信设备通道操作方式与常规变电站相比，仅在远方操作和遥控操作时不同。在主控室内进行远方操作，一般是通过后台机进行，操作命令传达到测控装置，启动测控装置跳、合闸继电器，跳、合闸信号传递到保护装置操作插件，启动操作插件手跳、手合继电器，手跳、手合继电器触点接通跳、合闸回路，启动断路器跳、合闸。当后台机死机或其它原因不能操作时，可以在测控屏进行操作。遥控操作由调度端（或集控站端）发送操作命令，经通讯设备至站内远动通讯屏，远动通讯屏将命令转发至站内保护通讯屏，然后
13、保护通讯屏将命令传输至测控屏，逐级向下传输。需要指出，有些老站遥控命令是通过后台机进行传输的，如虚线图所示，但由于后台机死机时，将不能进行遥控操作，现在新上站，遥控通道不再经后台机，提高了遥控操作可靠性。二、常规断路器控制回路原理下图为最简单的断路器控制回路原理图KK控制开关 HC合闸线圈或合闸接触器线圈（电磁机构）TQ跳闸线圈 DL断路器辅助接点 1ZJ保护及自动装置接点BCJ保护出口继电器接点 HQ电磁机构中的断路器合闸线圈（一）合闸回路断路器合闸回路由以下几部分组成合闸启动回路 断路器辅助接点（常闭） 合闸线圈手动合闸或自动合闸时，合闸启动回路瞬时接通，合闸线圈励磁，启动断路器操动机构，
14、开关合上后，串于合闸回路的断路器常闭接点打开，断开合闸回路。（二）跳闸回路断路器跳闸回路由以下几部分组成跳闸启动回路 断路器辅助接点（常开） 跳闸线圈手动跳闸或自动跳闸时，跳闸启动回路瞬时接通，跳闸线圈励磁，启动断路器操动机构，开关跳开后，串于跳闸回路的断路器常开接点打开，断开跳闸回路。（三）断路器辅助接点的作用在操作回路中串入断路器辅助接点的作用：（1）跳闸线圈与合闸线圈厂家是按短时通电设计的，在跳、合闸操作完成后，通过DL触点自动地将操作回路切断，以保证跳、合闸线圈的安全；（2）跳、合闸启动回路的触点（操作把手触点、继电器触点）由于受自身断开容量限制，不能很好地切断操作回路的电流，如果由它
15、们断开操作电流，将会在操作过程中拉弧，致使触点烧毁。断路器辅助接点断开容量大，由断路器辅助接点断开操作电流，可以很好地灭弧，保护控制开关及继电器接点不被烧毁。（四）断路器防跳回路以上只是最简单的断路器控制回路示意图，在生产过程中，有时由于控制开关原因或自动装置触点原因，在断路器合闸后，上述启动回路触点未断开，合闸命令一直存在，此时，如果继电保护动作，开关跳闸，但由于合闸脉冲一直存在，则会在开关跳闸后重新合闸，如果线路故障为永久性故障，保护将再次将开关跳开，持续存在的合闸脉冲将会使开关再次合闸，如此将会发生多次的“跳合”现象，此种现象被称为“跳跃”。断路器的多次跳跃，会使断路器毁坏，造成事故扩大。因此，必须对操作回路进行改进，防止“跳跃”发生。防跳继电器就是专门用于防止断路器跳跃的。（有些开关机构本省设计有防跳功能）在操作回路中增加
