变电站直流系统

第九章 变电站直流系统

第二节 概 述

变电站中主要给二次回路供电的电源称为操作电源。操作电源不但给变电站中的控制、信号、继电保护、监控计算机、自动装置、断路器的操作等提供可靠、稳定的工作电源，保证其正常工作，在交流电源中断时，还可以给事故照明及交流不停电电源等负荷供电。操作电源十分重要，其可靠性是保证变电站安全运行的重要条件之一。按电源的性质，操作电源可分为交流操作电源和直流操作电源两种。

一、交流操作电源

交流操作电源直接使用交流电作为二次系统的工作电源，可由电流互感器、电压互感器、站用变压器和邻近的低压电网等提供电源。由电压互感器或站用变压器给控制回路、信号回路等供电，断路器的合闸线圈也可由站用变压器等供电。由于电流互感器的二次电流只有在电气设备发生短路事故或负荷电流大于过电流继电器整定值时，才能起动继电器动作，因此电流互感器通常给反映短路故障的继电器和断路器的跳闸线圈供电。

采用交流操作电源有利于简化二次接线，节约投资，减少运行维护工作。但是其可靠性比直流操作电源低，而且交流操作的继电器还不够成熟，断路器交流合闸操动机构也不如直流可靠，因此一般仅用于小型变电站。

二、直流操作电源

直流操作电源分为带电容储能的硅整流直流电源、复式整流直流电源、蓄电池组直流电源和电源变换式直流电源等几种。其中蓄电池组直流电源和电源变换式直流电源属于独立式直流操作电源，其直流输出不受交流电源的影响。带电容储能的硅整流直流电源和复式整流直流电源则属于非独立式直流操作电源，当一次交流系统发生故障时，将直接影响其直流输出，有可能使其不能满足直流负荷的要求，其应用较少。

1．带电容储能的硅整流直流电源

带电容储能的硅整流直流电源装置由硅整流设备、储能电容器、隔离变压器以及有关的开关、电阻、二极管、熔断器等构成。硅整流设备和储能电容器并接在供电母线上，一般装设两台硅整流器，可以接至两个不同的交流电源，为了防止控制母线电压降低对控制和保护回路供电可靠性的影响，两台硅整流器可以一台用于合闸回路，另一台用于控制信号回路和保护回路。

正常运行时，由整流装置将交流电变换为直流电作为操作电源，同时向电容器充电以存储电能。当发生故障时，交流电压大大降低甚至消失，则整流后的直流电压也降得很低，这时存储了电能的电容器放电，给保护装置和断路器跳闸线圈等直流负荷提供电源。带电容储能的硅整流直流电源结构简单，硅整流器和电容器等主设备和辅助设备的投资低寸：蓄电池组直流系统的投资，对充电整流设备的技术要求也比较低，占地面积少，维护比较方便。但采用这种直流电源，送电操作时无法电动合闸，全站失压时可能失去事故照明，而且由于受到

第222页

储能电容器容量的限制，再加上电容具有自放电现象，能量储存时间较短，在交流电源消失后，只能在短时间内向继电保护、自动装置和断路器跳闸回路等供电，难以满足一次系统和继电保护复杂的变电站的要求，因此带电容储能的硅整流直流电源常用于35kV及以下电压等级的小容量变电站。

2．复式整流直流电源

复式整流直流电源包括两部分；由站用交流电源经整流后作为一路电源，这是电压源部分，电压源一般由两条独立的回路供电，例如分别取自站用变压器和外接高压系统电源的变压器；电流互感器(例如变电站电源进线断路器的套管电流互感器)的输出经电压变换及整流后作为另一路电源，这是电流源部分。这两部分需合理配合，要有一定工作重合区域，电压源因电压降低退出工作前，电流源应进人工作，从而能够不问断地给直流负荷提供电源，保证供电的可靠性。

在正常情况下，电流源变换后的电压较低，主要由电压源供电。在事故情况下，一次系统电压将降低或消失，电压源输出也会下降或消失，但此时一次系统将流过很大的短路电流，电流互感器的二次电流也会随之增大，经变换整流后输出直流电压。考虑到短路电流变化范围很大，为了获得稳定的直流输出，电流一般需经铁磁谐振