ZH2-DC220V直流浪涌保护器典型应用案例

时间：2026-05-12作者：扬州中恒电气有限公司浏览：20

扬州中恒ZH2-DC220V直流浪涌保护器在500kV变电站综自改造中的选型与应用解析

供稿：扬州中恒电气有限公司 技术部 王工

扬州中恒变电站综自改造中的直流浪涌保护器选型与应用解析

一、引言：背景与需求

近年来，随着电网数字化和智能化建设的推进，全国大量的500kV、220kV、110kV及35kV变电站正在进行综合自动化改造（简称“综自改造”）以及交直流系统一体化升级。在改造过程中，直流操作电源系统的可靠运行至关重要——它承担着继电保护、自动装置、断路器操作等核心二次设备的供电任务。

然而，在实际运行中，由于开关操作、雷电侵入波以及系统故障引发的瞬态过电压，常常导致直流屏内的模块损坏或保护误动。尤其是在老旧变电站改造中，原有屏柜空间紧凑、电磁环境复杂，对浪涌保护器（SPD）的安全性、可靠性和易维护性提出了极高要求。

扬州中恒电气有限公司的ZH2-DC系列直流电源电涌保护器，凭借其全面的电压等级覆盖（24V、48V、110V、220V）、温控断路技术以及模块化插拔结构，在全国多个电压等级的变电所改造、直流系统升级、交流屏一体化改造项目中积累了大量的成功应用经验。本文将以某500kV变电站直流系统综自改造为例，详细解析ZH2-DC系列的选型要点与实施方法。

二、系统构成与项目背景

1. 项目概况

某500kV枢纽变电站，原有直流系统已运行15年，直流屏采用两段母线供电，电压等级为220V DC。由于设备老化，且原设计未考虑浪涌保护措施，近年来多次因开关操作引发直流接地和模块击穿故障。改造目标是在不更换主屏柜的前提下，对直流馈出回路和母线侧增加二级浪涌保护，同时将状态信号接入综自后台。

2. 被保护系统构成

直流母线：220V DC，两段独立运行。

馈出回路：保护装置电源、断路器操作电源、自动化设备电源。

接地方式：直流不接地系统（浮空），但需对正极对地、负极对地分别防护（即2P保护模式）。

三、产品选型与功能说明

针对上述系统构成，我们采用了扬州中恒ZH2-DC系列产品。该系列的主要特点与系统需求的对应关系如下：

系统需求    ZH2-DC系列解决方案 功能说明

高安全性：具有内置温控断路+过流保护，当SPD因老化或异常过电压导致过热时，自动脱扣断开，彻底避免火灾风险 。

状态可视化：窗口颜色指示（绿/红），绿色正常，红色故障。运维人员在屏前巡检，一眼判断健康状况，无需带电测量。

维护便捷性：插拔式模块+35mm导轨，若模块失效，直接拔下旧模块更换新模块，无需拆卸接线，适合改造项目时间紧、空间小的特点。

远程监控：可选带“-R”遥信功能，将SPD失效的干接点信号接入综自系统，实现在主控室远程报警，满足无人值守要求。

电压匹配：Uc=320V DC（220V系统用），最大持续工作电压留有充足余量，避免直流系统正常波动（如充电机浮充电压变化）导致SPD误动作。

本次改造选用型号：

直流母线侧（一级防护）：ZH2-C40-DC220-R（Imax=40kA，带遥信）

重要馈线侧（二级防护）：ZH2-D20-DC220-R（Imax=20kA，带遥信）

四、实施方法与安装要点

在变电所改造中，安装工艺直接决定了防护效果。以下是本次项目实施中严格遵循的要点：

1. 安装位置与布局

母线侧：在两段直流母线的输出端（蓄电池出口之后，馈出开关之前）分别并联安装一组ZH2-C40-DC220-R（2P）。

馈线侧：在保护室内的分电屏进线端，以及重要线路（如远动装置、故障录波器）的电源入口，安装ZH2-D20-DC220-R。

2. 接线规范

导线截面积：严格按照厂家要求，电源连接线采用10mm²铜导线，接地线采用16mm²铜导线，确保雷电流泄放通畅。现场特别注意将接地线直接连接到直流屏的专用接地铜排上，且引线长度控制在0.5米以内，以降低残压。

接线方式（2P模式）：由于系统为正负母线浮空，我们采用两片模块分别接于正极对地和负极对地。模块的中线（接地端）并联后接至地排 。

前置保护：在SPD前端串联16A专用熔断器（或小型断路器），既不影响主回路供电，又能在SPD故障时提供可靠的过流隔离保护。

3. 信号接入

将“-R”模块的遥信触点（常开/常闭可选）接入综自系统的开关量采集模块。设置后台报警语：“直流屏# SPD故障，请检查”。这一细节在后期运维中被证明非常实用。

五、经验分析与应用效果

该500kV变电站自改造投运以来，已稳定运行两年，经历了多次雷雨季节和开关操作冲击，未发生一起因浪涌导致的二次设备损坏事件。主要经验总结如下：

1. 分级防护效果显著

母线侧采用40kA通流容量的C40系列，承受住了大概率的外部侵入能量；馈线侧20kA的D20系列则有效箝位了内部操作过电压。残压实测均低于1.2kV，远低于保护装置电源模块的耐受极限 。




2. 遥信功能提升了运维效率

在一次雷击事故中，后台监控发出报警，运维人员迅速定位到某馈线回路的SPD模块故障（窗口变红）。由于是插拔式结构，备件更换在5分钟内完成，且无需停电，极大缩短了设备带病运行的时间。

3. 恶劣环境适应性验证

变电所室内环境虽较好，但部分地区湿度大、粉尘多。ZH2-DC系列采用阻燃PBT外壳，防护等级IP20，且在－40～＋85℃宽温范围内表现稳定，未出现老化开裂或接触不良现象。

4. 改造项目中的避坑提示

空间问题：老式直流屏空间紧凑，安装前需确认导轨长度和模块厚度（36mm/2P），必要时可增加转接底座。

电压确认：部分老系统可能存在电压偏高现象（如浮充电压达230V），必须选用Uc≥320V的型号，以防SPD长期承受过电压而加速老化。

六、结论

扬州中恒ZH2-DC系列直流浪涌保护器在500kV变电站综自改造项目中的成功应用，证明了其高安全性（温控断路）、高适用性（全电压覆盖）、高维护性（插拔结构+遥信） 的特点。无论是新建的直流屏，还是改造的交流系统、一体化电源，该系列都能提供可靠的过电压防护。

在选型时，建议遵循“先定电压，再定通流，后定遥信”的原则，并严格按照规范接线。对于电力系统、轨道交通、数据中心等对可靠性要求极高的直流供电场合，ZH2-DC系列是一个值得考虑的选择。




 扬州中恒电气有限公司

公司长期提供直流24V、48V、110V、220V及交流220V浪涌保护器，欢迎咨询产品选型及改造方案。

 

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