这一节了解站内的通信电源和不间断电源,并对变电站电源系统做梳理和总结。
首先介绍通信电源。
通信电源用于给站内通信设备(如:光端机)提供48V直流电源。
对于运行时间比较久的变电站,通信电源系统的结构和直流系统较为类似。
来自站用电屏的两路交流输入经空开接至整流模块输入,整流模块将400V交流输入整流为48V直流输出。
这是整流模块:

这是交流进线空开和整流模块进线电源空开:

输出有两个方向。
一方面,48V直流输出通过空开馈出至各个需要通信电源的地方。
图上为馈线空开:

另一方面,48V直流输出给通信蓄电池组充电。
这是通信蓄电池组:

对于近年新投运的变电站,大多采用一体化电源系统,其中的通信电源系统接线图大致是下图这样的:

来自直流馈线屏的两路直流输入经进线空开接至充电模块的输入。充电模块的作用是将220V或110V的直流输入转换为48V的直流输出。
充电模块长这样:

图上的“48.0”表示输出电压是48V。
充电模块后的接线如图:


充电模块的输出经熔断器接至母线,再通过空开接至位于屏内左右两边的端子排,馈出至各个需要通信电源的地方。
可以在通信电源屏后看到熔断器:

注意到,现在的通信电源没有了单独的蓄电池组,而是和直流系统共享蓄电池组。这是一体化电源系统的一个特征。
接下来介绍不间断电源UPS。
UPS为站内较为重要的交流电源供电设备(比如监控电脑)提供恒压恒频的不间断电源。要求UPS在交流电失电后,不间断供电维持时间不小于60分钟。
不间断电源长这样:

UPS大致结构示意图如下:

直流输入接直流母线,交流输入和旁路输入接在一起,都接同一条交流母线。
我们可以在逆变电源屏上看到直流输入空开、交流输入空开和旁路输入空开。
对于我所在的运维站所管辖的变电站,运行方式是这样的:
正常情况下,直流输入空开处于合位,交流输入空开和旁路输入空开处于分位,由直流电源供电给逆变器,逆变器将直流逆变成交流后输出。

若断开直流输入空开,合上交流输入空开,则由交流电源供电给整流器,整流器将交流电转换为直流电,再供给逆变器,逆变器将将直流电转换为交流电后输出。

若UPS需要进行检修,则可以断开直流输入和交流输入空开,合上旁路输入空开,此时由交流电源直接供应交流电给负载,可安全地对UPS进行检修。

UPS的输出经屏上的交流输出空开馈出至各个需要UPS电源供电的负载。
还存在一种运行方式:站内共两台UPS,一主一备。正常情况下UPS用交流供电;如果整流器故障,UPS用直流供电;如果逆变器故障,UPS用旁路供电;如果UPS1故障,用UPS2供电。
(个人觉得这种运行方式比较正常。然而在我见到过的站,UPS正常都是由直流供电。)
UPS面板上的指示灯指示UPS此时的运行状态。对于上图中的UPS,指示灯指示UPS此时运行在交流和直流供电模式。
除了不间断电源,部分站内还安装有逆变电源(INV)。逆变电源长这样:

逆变电源和UPS相比少了整流器,相当于只有UPS结构示意图中的直流输入和旁路输入部分,没有交流输入。
至此,变电站电源系统已全部介绍完毕。我们已经知道,变电站电源系统分为交流系统、直流系统、通信电源和UPS。
在以前,每一个系统都是独立而分散的,由不同的厂家生产,各个电源系统只能监控自己的运行状态,不能监控到其他系统的运行状态,运行维护比较不方便。所以自然就有了这样的需求:能不能提供一种解决方案,对电源系统的每个组成部分实现集中组屏,统一监控?
于是一体化电源应运而生,并成为了变电站电源系统的发展趋势。
那么什么是一体化电源?
国家电力行业标准《电力用直流和交流一体化不间断电源设备》(DL/T 1074-2007)给出了电力用一体化操作电源的准确定义:
将直流电源、电力用交流不间断电源(UPS)和电力用逆变电源(INV)、通信用直流变换电源(DC/DC)等装置组合为一体,共享直流电源的蓄电池组,并统一监控的成套设备。
该组合方式是以直流电源为核心,直流电源与上述任意一种电源及一种以上电源所构成的组合体,均称为一体化电源设备。
下图是一体化电源基本组成框图,来自某个站的一体化电源说明书:

下图是一体化电源原理图,来自某个站的一体化电源厂家白图(从下向上,从左向右看):

可以翻阅现场的一体化电源说明书、厂家白图、竣工图了解实际现场的一体化电源组成和接线。
我们可以在配置有一体化电源的变电站发现:
⒈交流、直流、通信、UPS电源系统集中组屏。我们在配置一体化电源的站可以看到,所有和电源系统有关的屏都集中在一起,不会出现直流系统在左上方组屏,交流系统在右下方组屏的情况;


⒉所有电源系统共享直流电源的蓄电池组;
⒊除各个电源系统各自的监控外,站内还有一个一体化监控,监视整个电源系统的运行状态。

变电站电源系统部分到此告一段落,我们已经对变电站电源系统是什么样的有了一个基本的概念。下一节让我们走进继保的世界,了解110kV终端变电站的典型保护配置。
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