特高壓換流站直流電源系統(tǒng)方案設計

1、特高壓換流站直流電源系統(tǒng)方案設計摘要：電源的安全直接關系到變電站甚至電網(wǎng)的正常運行。本文首先分析了變 電站、發(fā)電廠直流電源系統(tǒng)，原架構模式簡介，最后分析了 五充三電三母線直 流電源系統(tǒng)。關鍵詞：特高壓；換流站；電源系統(tǒng)一、變電站、發(fā)電廠直流電源系統(tǒng)電源好比變電站的心臟”，對變電站的安全可靠運行至關重要。電源的可靠穩(wěn)定是保護 裝置、自動化設備安全穩(wěn)定運行的前提。特別是隨著無人值班變電站、綜合自動化變電站的 廣泛采用，程序化變電站、數(shù)字化變電站的推廣應用，智能電網(wǎng)、智能變電站的發(fā)展和變電 站自動化水平的不斷提高，電源系統(tǒng)的問題日漸顯現(xiàn)，重要性越來越突出。變電站電源系統(tǒng)應以其對整個變電站甚至電網(wǎng)（系

2、統(tǒng)）的影響來衡量，應按變電站的綜合 要求來配備，并應加強對其監(jiān)測以安全、可靠運行，減少因變電站電源系統(tǒng)故障擴大為事故， 導致大型設備損壞或引起電網(wǎng)事故的可能性。二、原架構模式簡介直流電源系統(tǒng)的“兩充兩電和“三充兩電”的架構模式中，后者在前者的基礎上多配置了 1 套公用充電機。下面選取“三充兩電的直流電源系統(tǒng)模式進行分析說明。（一）三充兩電雙母線”直流電源系統(tǒng)“三充兩電雙母線”直流電源系統(tǒng)是電力標準中推薦的系統(tǒng)組合方式，在對直流電源系統(tǒng) 可靠性要求較高的變電站、發(fā)電廠中較為常見。（二）“三充兩電三母線”直流電源系統(tǒng)“三充兩電三母線直流電源系統(tǒng)是為了適應特高壓變電站對直流電源系統(tǒng)的新需求，在 三充

3、兩電雙母線系統(tǒng)的基礎上衍生出來的解決方案，C段母線的電源切換裝置分為手動和 自動2種。手動切換可進行先合后分操作，C段母線不會失電。自動切換會導致C段母線短 暫失電，失電時間由切換元件類型決定。（三）三母線系統(tǒng)分析“三充兩電雙母線”直流電源系統(tǒng)是經(jīng)過時間和實踐檢驗的成熟直流電源系統(tǒng)方案，不多 做討論。三充兩電三母線直流電源系統(tǒng)是在三電兩充雙母線”直流電源系統(tǒng)的基礎上衍生 出來的解決方案。兩條獨立母線A和母線B加上經(jīng)過雙電源切換產(chǎn)生母線C，形成三充兩電 三母線”直流電源系統(tǒng)。這個直流電源系統(tǒng)架構是存在風險的。1、沒有接入獨立的蓄電池它是由A、B段母線切換產(chǎn)生，依賴于母線A、B存在。一旦出現(xiàn)交流失

4、電的情況，C段 母線會使用A段或者B段的電池進行供電。這會使兩組蓄電池放電速率不一致，在A、B兩 段母線之間產(chǎn)生壓差，導致兩段母線無法進行倒閘操作，C段母線也不能在不停電的情況下 進行電源切換。2、故障易擴大和傳導正常運行時，C段母線會投入A、B兩段母線中的1段，一旦相應母線段出現(xiàn)故障，必然 會影響到C段母線的穩(wěn)定運行；C段母線一旦出現(xiàn)故障，也必然會波及A或B母線。C段母 線的電源切換裝置分為手動和自動2種，下面分類舉例說明。（1）手動切換。當C段母線投入A段運行時，一旦A段母線出現(xiàn)失電或者電壓波動等狀況， C段母線也會出現(xiàn)同樣狀況；當C段母線出現(xiàn)接地故障、交流竄入等狀況時，會影響到A段 母線

5、，情況嚴重時會出現(xiàn)保護誤動等。投入B段時亦然。（2）自動切換。當C段母線投入A段運行時，一旦A段母線出現(xiàn)失電的狀況，C段母線就 會自動投入B段母線。而如果A段母線失電是由C段母線導致的，那么就可能會使B段母線 也失電，導致故障擴大化。另外接地故障、交流竄入等狀況也同樣會在母線之間傳導。三、“五充三電三母線”直流電源系統(tǒng)（一）系統(tǒng)結構在典型的三充兩電雙母線”直流電源系統(tǒng)基礎上，將系統(tǒng)的基本功能模塊拆分、重新組 合，演化形成了 五充三電三母線”直流電源系統(tǒng)。（二）系統(tǒng)原理五充三電三母線”直流電源系統(tǒng)是由兩套三充兩電雙母線”直流電源系統(tǒng)組成的，它由 充電機1、3、4號和蓄電池組1、3號以及母線A、母

6、線C組成第1套三充兩電雙母線”直流 電源系統(tǒng)；由充電機2、3、5號和蓄電池組2、3號以及母線B、母線C組成第2套三充兩 電雙母線”直流電源系統(tǒng)。三充兩電雙母線”直流電源系統(tǒng)是經(jīng)過運行實踐考驗的典型設計和 標準設計，其2個子系統(tǒng)的運行是可靠且穩(wěn)定的。（三）運行方式及倒閘操作步驟1、正常運行1號充電機與A段母線接通（即1QS1左側接通），1號蓄電池組與A段母線接通（即1QS2 接通），A段母線接入1號充電機和1號蓄電池組，處于正常運行狀態(tài)。2號充電機與B段母 線接通（即2QS1右側接通），2號蓄電池組與B段母線接通（即2QS2接通），B段母線接入2號 充電機和2號蓄電池組，處于正常運行狀態(tài)。3號充

7、電機與C段母線接通（即3QS1右側接通）， 3號蓄電池組與C段母線接通（即3QS2接通），C段母線接入3號充電機和3號蓄電池組，處 于正常運行狀態(tài)。2、充電機檢修1號充電機進行檢修時，先將4號備用充電機組投入（即4QS1左側接通），后將1號充電 機退出（即1QS1處于中間位置），即可對1號充電機進行檢修。A段母線接入4號備用充電機 和1號蓄電池組運行。2號充電機進行檢修時，先將5號備用充電機組投入（即5QS1右側接通），后將2號充電 機組退出（即2QS1處于中間位置），即可對2號充電機進行檢修。B段母線接入5號備用充電 機和2號蓄電池組運行。3號充電機進行檢修時，先將4號（5號）備用充電機組投

8、入，即4QS1右側（5QS1左側）接 通，后將3號充電機組退出（即3QS1處于中間位置），即可對3號充電機進行檢修。C段母線 接入4號（5號）備用充電機和3號蓄電池組運行。3、蓄電池組退出如需將1號蓄電池組退出，先將A段母線與C段母線接通（即6QS1接通），后將A段母 線與1號蓄電池組斷開（即1QS2斷開），由3號充電機及3號蓄電池組帶A、C段母線并列運 行。而1號充電機可以連接A段母線（即1QS1左側接通）或者退出（即1QS1處于中間位置）， 此時可對1號蓄電池組進行核對性放電等工作。如需將2號蓄電池組退出，先將B段母線與C段母線接通（即6QS2接通），后將B段母線 與2號蓄電池組斷開（即2

9、QS2斷開），由3號充電機及3號蓄電池組帶B、C段母線并列運行。 而2號充電機可以連接B段母線（即2QS1右側接通）或者退出（即2QS1處于中間位置），此時 可對2號蓄電池組進行核對性放電等工作。4、特殊運行方式當出現(xiàn)需要2組蓄電池組同時退出的極端情況時，該系統(tǒng)也具有保證3條母線在一定時 間內(nèi)不間斷供電的能力。如果需要將2、3號蓄電池組同時退出，那么先將A段母線與B、C 段母線接通（即6QS1、6QS2接通），后將B、C段母線與各自蓄電池組斷開（即2QS2、3QS2斷 開）。需要注意的是，此時要根據(jù)3條母線總的負荷情況來決定2、3號充電機能否脫離各自 母線，使1號充電機和1號蓄電池帶載3條母線。如1號充電機能夠滿足負荷需求，那么2、 3號充電機退出（即2QS1、3QS1處于中間位置）；如1號充電機不能滿足負荷需求，那么2、3 號充電機需要至少保留1套在系統(tǒng)內(nèi)。參考文獻鄧旭，王東舉，沈揚，周浩，陳錫磊，孫可.1100kV特高壓換流站直流操作過電壓研 究J.電力自動化設備，2014，34（01）:141-147 +167.龐錯.800kV特高壓換流站直流側操作過電壓仿真與避雷器配置方案研究D.重慶大學， 2007.宋海龍，史磊，劉若鵬.特高壓換流站直流穿墻套管故障動作策略優(yōu)化