摘要：电源的安全直接关系到变电站甚至电网的正常运行。本文首先分析了变电站、发电厂直流电源系统，原架构模式简介，最后分析了“五充三电三母线”直流电源系统。
关键词：特高压；换流站；电源系统
一、变电站、发电厂直流电源系统
电源好比变电站的“心脏”，对变电站的安全可靠运行至关重要。电源的可靠稳定是保护装置、自动化设备安全稳定运行的前提。特别是随着无人值班变电站、综合自动化变电站的广泛采用，程序化变电站、数字化变电站的推广应用，智能电网、智能变电站的发展和变电站自动化水平的不断提高，电源系统的问题日渐显现，重要性越来越突出。
变电站电源系统应以其对整个变电站甚至电网(系统)的影响来衡量，应按变电站的综合要求来配备，并应加强对其监测以安全、可靠运行，减少因变电站电源系统故障扩大为事故，导致大型设备损坏或引起电网事故的可能性。
二、原架构模式简介
直流电源系统的“两充两电”和“三充两电”的架构模式中，后者在前者的基础上多配置了1套公用充电机。下面选取“三充两电”的直流电源系统模式进行分析说明。
（一）“三充两电双母线”直流电源系统
“三充两电双母线”直流电源系统是电力标准中推荐的系统组合方式，在对直流电源系统可靠性要求较高的变电站、发电厂中较为常见。
（二）“三充两电三母线”直流电源系统
“三充两电三母线”直流电源系统是为了适应特高压变电站对直流电源系统的新需求，在“三充两电双母线”系统的基础上衍生出来的解决方案，C段母线的电源切换装置分为手动和自动2种。手动切换可进行先合后分操作，C段母线不会失电。自动切换会导致C段母线短暂失电，失电时间由切换元件类型决定。
（三）“三母线”系统分析
“三充两电双母线”直流电源系统是经过时间和实践检验的成熟直流电源系统方案，不多做讨论。“三充两电三母线”直流电源系统是在“三电两充双母线”直流电源系统的基础上衍生出来的解决方案。两条独立母线A和母线B加上经过双电源切换产生母线C，形成“三充两电三母线”直流电源系统。这个直流电源系统架构是存在风险的。
1、没有接入独立的蓄电池
它是由A、B段母线切换产生，依赖于母线A、B存在。一旦出现交流失电的情况，C段母线会使用A段或者B段的电池进行供电。这会使两组蓄电池放电速率不一致，在A、B两段母线之间产生压差，导致两段母线无法进行倒闸操作，C段母线也不能在不停电的情况下进行电源切换。
2、故障易扩大和传导
正常运行时，C段母线会投入A、B两段母线中的1段，一旦相应母线段出现故障，必然会影响到C段母线的稳定运行；C段母线一旦出现故障，也必然会波及A或B母线。C段母线的电源切换装置分为手动和自动2种，下面分类举例说明。
(1)手动切换。当C段母线投入A段运行时，一旦A段母线出现失电或者电压波动等状况，C段母线也会出现同样状况；当C段母线出现接地故障、交流窜入等状况时，会影响到A段母线，情况严重时会出现保护误动等。投入B段时亦然。
(2)自动切换。当C段母线投入A段运行时，一旦A段母线出现失电的状况，C段母线就会自动投入B段母线。而如果A段母线失电是由C段母线导致的，那么就可能会使B段母线也失电，导致故障扩大化。另外接地故障、交流窜入等状况也同样会在母线之间传导。
三、“五充三电三母线”直流电源系统
（一）系统结构
在典型的“三充两电双母线”直流电源系统基础上，将系统的基本功能模块拆分、重新组合，演化形成了“五充三电三母线”直流电源系统。
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（二）系统原理
“五充三电三母线”直流电源系统是由两套“三充两电双母线”直流电源系统组成的，它由充电机1、3、4号和蓄电池组1、3号以及母线A、母线C组成第1套“三充两电双母线”直流电源系统；由充电机2、3、5号和蓄电池组2、3号以及母线B、母线C组成第2套“三充两电双母线”直流电源系统。“三充两电双母线”直流电源系统是经过运行实践考验的典型设计和标准设计，其2个子系统的运行是可靠且稳定的。
（三）运行方式及倒闸操作步骤
1、正常运行
1号充电机与A段母线接通(即1QS1左侧接通)，1号蓄电池组与A段母线接通(即1QS2接通)，A段母线接入1号充电机和1号蓄电池组，处于正常运行状态。2号充电机与B段母线接通(即2QS1右侧接通)，2号蓄电池组与B段母线接通(即2QS2接通)，B段母线接入2号充电机和2号蓄电池组，处于正常运行状态。3号充电机与C段母线接通(即3QS1右侧接通)，3号蓄电池组与C段母线接通(即3QS2接通)，C段母线接入3号充电机和3号蓄电池组，处于正常运行状态。
2、充电机检修
1号充电机进行检修时，先将4号备用充电机组投入(即4QS1左侧接通)，后将1号充电机退出(即1QS1处于中间位置)，即可对1号充电机进行检修。A段母线接入4号备用充电机和1号蓄电池组运行。
2号充电机进行检修时，先将5号备用充电机组投入(即5QS1右侧接通)，后将2号充电机组退出(即2QS1处于中间位置)，即可对2号充电机进行检修。B段母线接入5号备用充电机和2号蓄电池组运行。
3号充电机进行检修时，先将4号(5号)备用充电机组投入，即4QS1右侧(5QS1左侧)接通，后将3号充电机组退出(即3QS1处于中间位置)，即可对3号充电机进行检修。C段母线接入4号(5号)备用充电机和3号蓄电池组运行。
3、蓄电池组退出
如需将1号蓄电池组退出，先将A段母线与C段母线接通(即6QS1接通)，后将A段母线与1号蓄电池组断开(即1QS2断开)，由3号充电机及3号蓄电池组带A、C段母线并列运行。而1号充电机可以连接A段母线(即1QS1左侧接通)或者退出(即1QS1处于中间位置)，此时可对1号蓄电池组进行核对性放电等工作。
如需将2号蓄电池组退出，先将B段母线与C段母线接通(即6QS2接通)，后将B段母线与2号蓄电池组断开(即2QS2断开)，由3号充电机及3号蓄电池组带B、C段母线并列运行。而2号充电机可以连接B段母线(即2QS1右侧接通)或者退出(即2QS1处于中间位置)，此时可对2号蓄电池组进行核对性放电等工作。
4、特殊运行方式
当出现需要2组蓄电池组同时退出的极端情况时，该系统也具有保证3条母线在一定时间内不间断供电的能力。如果需要将2、3号蓄电池组同时退出，那么先将A段母线与B、C段母线接通(即6QS1、6QS2接通)，后将B、C段母线与各自蓄电池组断开(即2QS2、3QS2断开)。
需要注意的是，此时要根据3条母线总的负荷情况来决定2、3号充电机能否脱离各自母线，使1号充电机和1号蓄电池带载3条母线。如1号充电机能够满足负荷需求，那么2、3号充电机退出(即2QS1、3QS1处于中间位置)；如1号充电机不能满足负荷需求，那么2、3号充电机需要至少保留1套在系统内。
参考文献
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论文作者:郭宝锤,白龙生,张源
论文发表刊物:《电力设备》2018年第24期
论文发表时间:2019/1/9
标签：母线论文; 蓄电池论文; 系统论文; 变电站论文; 直流电源论文; 充电机论文; 电源论文; 《电力设备》2018年第24期论文;