直流設(shè)計作業(yè)指導(dǎo)書

1、 直流系統(tǒng)設(shè)計指導(dǎo)書思路：按照高頻開關(guān)直流操作電源系統(tǒng)的構(gòu)成進(jìn)行設(shè)計編寫，對在設(shè)計中的常用設(shè)備選型及方案做簡單說明（依據(jù)規(guī)程DLT5044-2004）。電氣設(shè)計部分 高頻開關(guān)直流操作電源系統(tǒng)是由：交流配電單元、高頻開關(guān)整流模塊、蓄電池組、硅堆降壓單元、電池巡檢裝置、絕緣監(jiān)測裝置、集中監(jiān)控等部分組成。1、交流配電部分充電裝置的交流輸入回路裝設(shè)交流斷路器保護(hù)，并裝設(shè)吸收浪涌電壓的D級防雷器產(chǎn)品。、 首先需要計算的是充電機(jī)交流輸出開關(guān)及接觸器型號的選擇。第一種選擇方式遵循的是功率守恒定律。計算公式如下：IxNx均xµ=3UIcos公式中I:充電機(jī)輸出額定電流：蓄電池個數(shù)均：蓄電池均充電壓（

2、2V電池一般取2.35V,12V電池一般取14.1V）µ：1.05U：充電機(jī)輸入交流三相相電壓所允許的線電壓的欠壓值（根據(jù)不同的充電機(jī)取不同數(shù)值，英可瑞的充電機(jī)取320V） GB/T 12325-2008電能質(zhì)量 供電電壓偏差中規(guī)定：35kV及以上供電電壓正、負(fù)偏差的絕對值之和不超過標(biāo)稱電壓的10；20kV及以下三相供電電壓偏差為標(biāo)稱電壓的土7；220V單相供電電壓偏差為標(biāo)稱電壓的+7，-10）。實際中估計是不會達(dá)到這種電壓值。這個數(shù)值只是針對充電機(jī)保護(hù)做計算。 I：三相輸入交流電源的線電流cos -功率因數(shù)（一般取0.9）第二種選擇方式：可按充電裝置最大輸入功率計算的額定電壓下的1

3、.25倍額定輸入電流選擇。2、防雷器在做設(shè)計時選型按照地區(qū)要求與投標(biāo)配置做即可。2、 高頻開關(guān)整流模塊（在設(shè)計方案中，我們所遇到的計算主要是充電模塊的數(shù)量和額定電流的選擇，以及蓄電池輸出口的保護(hù)設(shè)備選擇，故只對以下兩點(diǎn)做詳細(xì)介紹）1、充電裝置的額定輸出電流選擇應(yīng)滿足下列條件：a) 有初充電要求的蓄電池，滿足初充電時輸出電流為1.0 I101.25I10選擇：Ir1.0 I101.25I10(A)b) 滿足蓄電池浮充電時，輸出電流為蓄電池自放電電流與經(jīng)常負(fù)荷電流之和：Ir0.01I10Ijc(A)c) 滿足蓄電池均衡充電時，輸出電流為蓄電池限流充電電流與經(jīng)常負(fù)荷電流之和：Ir(1.0 I101.

4、25I10)Ijc(A)注：當(dāng)蓄電池脫開直流母線進(jìn)行均衡充電時，可不計入經(jīng)常負(fù)荷電流。式中：Ir-充電裝置輸出額定電流；I10-鉛酸蓄電池10h放電率放電電流；Ijc-直流系統(tǒng)的經(jīng)常負(fù)荷電流。2、高頻開關(guān)整流模塊個數(shù)選擇a) 1組蓄電池配置1組充電裝置或2組同容量的充電裝置，及2組蓄電池配置2組或3組相同容量的充電裝置，其整流模塊選擇計算方法如下：N(1.0 I101.25I10)IjcIme1式中：N-高頻開關(guān)整流模塊個數(shù)；I10-鉛酸蓄電池10h放電率放電電流；Ijc-直流系統(tǒng)的經(jīng)常負(fù)荷電流；Ime-單個整流模塊的額定電流。b) 2組蓄電池配置2小1大不同容量的充電裝置，其整流模塊選擇計算

5、方法如下：N1(0.01I10Ijc)Ime1N2(1.0 I101.25I10)IjcIme1式中：N1-小容量充電裝置高頻開關(guān)整流模塊個數(shù)；N2-大容量充電裝置高頻開關(guān)整流模塊個數(shù)；I10-鉛酸蓄電池10h放電率放電電流；Ijc-直流系統(tǒng)的經(jīng)常負(fù)荷電流；Ime-單個整流模塊的額定電流。3、 充電機(jī)輸出口設(shè)備選擇：可按照下列表格進(jìn)行選擇：充電機(jī)出口設(shè)備選擇表充電裝置額定電流202531.540506380100125160180200250315400熔斷器及刀開關(guān)額定電流63100160200250300400630直流斷路器額定電流3263100225400630電流表測量范圍03005

6、00800100015002000300040005003、蓄電池組（在設(shè)計方案中，蓄電池容量基本上都已經(jīng)確定，所以在這里不多做介紹，蓄電池輸出口的保護(hù)設(shè)備選擇依照下列表中所列進(jìn)行選擇）蓄電池出口設(shè)備選擇表蓄電池容量（AH）10020030040050060080010001200140016001800 回路電流（A）55110165220275330440550660770880990熔斷器及刀開關(guān)額定電流（A）10020031540050063080010001250直流斷路器額定電流（A）1001602002503154005006308001000電流測量范圍±100

7、77;200±300±400±600±800±1000±1250放電試驗回路電流（A）10203040506080100120140160180主母線銅排截面mm250x460x680x8主母線銅排截面mm（待定）230*440x450*550*660x680x8注:容量為100AH以下的蓄電池，其母線最小截面不宜小于30X4蓄電池放電開關(guān)按照規(guī)程選擇：1.1-1.3倍的蓄電池10h放電率電流。4、硅降壓裝置 對于閥控式鉛酸蓄電池組的個數(shù)選擇大于104只(110V系統(tǒng)大于52只)的直流系統(tǒng)，由于在對蓄電池進(jìn)行均衡充電時，與蓄電池組并聯(lián)

8、的直流母線電壓超出控制直流負(fù)荷電壓不大于10的要求，因此需要一個降壓裝置把直流母線的電壓調(diào)節(jié)到控制直流負(fù)荷要求的范圍內(nèi)。硅堆降壓就是這種調(diào)壓裝置，它可自動或手動調(diào)節(jié)母線電壓，從而使控制直流母線的電壓穩(wěn)定在規(guī)定的范圍內(nèi)。 1 、當(dāng)選擇的蓄電池個數(shù)在正常浮充狀態(tài)下，其整組出口端電壓大于1.05倍直流系統(tǒng)的標(biāo)稱電壓值時，應(yīng)裝設(shè)硅堆降壓裝置。 2 、硅堆降壓裝置的每級調(diào)節(jié)電壓值按不大于直流系統(tǒng)標(biāo)稱電壓值的5來確定：對于220V系統(tǒng)，硅堆降壓裝置的每級調(diào)節(jié)電壓值一般可取10V或者5V；對于110V系統(tǒng)，硅堆降壓裝置的每級調(diào)節(jié)電壓值一般可取5V。 3 、硅堆降壓裝置的調(diào)節(jié)級數(shù)按蓄電池組在均衡充電時直流母線

9、電壓不大于1.05倍直流系統(tǒng)標(biāo)稱電壓值來確定。例如：108個單體的閥控式鉛酸蓄電池組系統(tǒng)，在均衡充電時其蓄電池組出口端電壓為253.8V，則：調(diào)節(jié)電壓253.8V230V23.8V,調(diào)節(jié)級數(shù)23.8÷102.38(取整數(shù)3) 4、硅堆降壓裝置的額定電流按所在回路的最大持續(xù)負(fù)荷電流來選擇，并具有承受短時過載沖擊電流和承受反向電壓的能力。 5、硅堆降壓裝置應(yīng)具有防止硅元件開路的措施。（設(shè)計中此項不考慮）5、 電池巡檢裝置電池巡檢裝置在設(shè)計方案的時基本都已經(jīng)確定，需要注意的是產(chǎn)品性能的區(qū)別，因為現(xiàn)在許多電廠及變電站都需要電池巡檢裝置測試電池的內(nèi)阻，所以，在做方案時這一條需要與設(shè)計院溝通。6

10、、 絕緣監(jiān)測裝置絕緣監(jiān)測裝置在設(shè)計方案時也是已經(jīng)確定好的，需要根據(jù)不同的絕緣監(jiān)測裝置的性能做接線即可，一般的絕緣裝置都是大同小異的，需要提到的一點(diǎn)是一段母線在監(jiān)測母線對地正負(fù)電壓值數(shù)據(jù)時需要只能投入一組不平衡電橋。7、 集中監(jiān)控部分1、測量a) 直流系統(tǒng)在直流屏柜上應(yīng)裝設(shè)以下測量表計：l 充電裝置輸出回路和蓄電池組出口回路的直流電流表。l 充電裝置輸出回路、蓄電池組出口回路和直流主母線的直流電壓表。b) 直流屏柜上的測量表計宜采用四位半精度的數(shù)字式表計。c) 直流主母線應(yīng)裝設(shè)絕緣監(jiān)測裝置，以在線監(jiān)視直流系統(tǒng)對地的絕緣狀況。d) 蓄電池組可選擇裝設(shè)電壓巡檢裝置，以在線監(jiān)視電池組單體的電壓水平。2

11、、信號 a) 充電裝置的交流輸入回路裝設(shè)電源監(jiān)視模塊，當(dāng)交流電源失壓或缺相時，應(yīng)發(fā)出報警信號到微機(jī)監(jiān)控單元。 b) 充電裝置的交流輸入回路裝設(shè)防雷器監(jiān)視模塊，當(dāng)防雷器失效時，應(yīng)發(fā)出報警信號到微機(jī)監(jiān)控單元。 c) 充電裝置的整流模塊在交流輸入電壓過高或過低、直流輸出過壓或過流及溫度過高保護(hù)時，應(yīng)發(fā)出報警信號到微機(jī)監(jiān)控單元。 d) 充電裝置直流輸出回路和蓄電池組出口回路的熔斷器熔斷或斷路器跳閘時，應(yīng)發(fā)出報警信號到微機(jī)監(jiān)控單元。 e) 直流饋電回路的斷路器保護(hù)跳閘時，應(yīng)發(fā)出報警信號到微機(jī)監(jiān)控單元。 f) 對直流絕緣監(jiān)測裝置，當(dāng)直流母線對地的絕緣電阻過低時，應(yīng)發(fā)出報警信號到微機(jī)監(jiān)控單元。 g) 對裝設(shè)

12、硅降壓裝置的系統(tǒng)，當(dāng)降壓硅堆故障時，應(yīng)發(fā)出報警信號到微機(jī)監(jiān)控單元。h) 對裝設(shè)電池巡檢裝置的系統(tǒng)，當(dāng)單體電池電壓過高或過低及蓄電池開路或短路時，應(yīng)發(fā)出報警信號到微機(jī)監(jiān)控單元。3、自動化要求a) 直流系統(tǒng)宜按每組蓄電池組設(shè)置一套微機(jī)監(jiān)控裝置。b) 直流系統(tǒng)微機(jī)監(jiān)控裝置應(yīng)具有下列基本功能：l 參數(shù)顯示：實時顯示各個下級設(shè)備的各種信息，包括采集數(shù)據(jù)、設(shè)置數(shù)據(jù)等。通過鍵盤和LCD，可以隨時查看整個電源系統(tǒng)的運(yùn)行狀態(tài)和參數(shù)，包括直流母線電壓、絕緣電阻；蓄電池組均浮充狀態(tài)、充電電壓和電流及環(huán)境溫度；充電裝置直流輸出電壓和電流。l 信號報警：直流系統(tǒng)中各設(shè)備產(chǎn)生的報警信號應(yīng)上傳到監(jiān)控單元，監(jiān)控裝置可實時地顯

13、示當(dāng)前的告警內(nèi)容。監(jiān)控裝置也能根據(jù)所采集的數(shù)據(jù)自行判斷，并產(chǎn)生相應(yīng)的報警信息。所有的這些報警信息應(yīng)具有對應(yīng)的繼電器觸點(diǎn)輸出(無源干結(jié)點(diǎn))。l 電池管理：自動控制調(diào)節(jié)蓄電池的充電電壓和電流，以蓄電池的充電電流、充電時間為依據(jù)，完成電池狀態(tài)檢測和容量計算，并根據(jù)檢測結(jié)果進(jìn)行均浮充轉(zhuǎn)換控制；如果系統(tǒng)配置有溫度傳感器，其均浮充電壓可自動補(bǔ)償調(diào)節(jié)。 l 后臺通信：通過RS232、RS485或其他通信接口型式，與電站綜合自動化系統(tǒng)或后臺監(jiān)控計算機(jī)連接，將電源系統(tǒng)的信息上傳，實現(xiàn)對電源系統(tǒng)的遠(yuǎn)程監(jiān)控。附表一：直流系統(tǒng)就地和遠(yuǎn)方監(jiān)控I/O內(nèi)容回路I/O名稱直流屏柜直流系統(tǒng)微機(jī)監(jiān)控裝置發(fā)電廠和變電所監(jiān)控系統(tǒng)模擬

14、量開關(guān)量模擬量開關(guān)量模擬量開關(guān)量充電裝置充電模塊電壓充電模塊電流交流電源電壓交流輸入空開狀態(tài)交流輸入空開跳閘交流輸入防雷器失效交流電源故障整流模塊異常充電模塊輸出開關(guān)狀態(tài)充電模塊熔斷器熔斷或斷路器跳閘蓄電池組電池組電壓電池組電流電池組環(huán)境溫度電池組輸出開關(guān)狀態(tài)電池組熔斷器熔斷或斷路器跳閘電池組充電電壓異常直流母線及饋線直流母線電壓直流母線電壓異常直流母線接地絕緣監(jiān)測儀異常母線調(diào)壓裝置異常母線聯(lián)絡(luò)開關(guān)狀態(tài)直流饋線開關(guān)狀態(tài)直流饋線斷路器跳閘或熔斷器熔斷直流系統(tǒng)監(jiān)控裝置交流電源告警整流模塊告警蓄電池組告警直流母線告警直流饋線告警通信失敗告警監(jiān)控裝置異常注：表中“”表示該項應(yīng)列入；表中“”表示該項有條

15、件時或需要時可列入。結(jié)構(gòu)設(shè)計部分1、直流柜正面操作設(shè)備的布置高度不應(yīng)超過1800（1900待定）mm，距地高度不應(yīng)低于400mm。2、直流柜體應(yīng)設(shè)有保護(hù)接地，接地處應(yīng)有防銹措施和明顯標(biāo)志（接地銅排，沒有特殊要求時一般為100mm2）。3、蓄電池柜層板最低距地不小于175mm，最高距地不超過1700mm o4、蓄電池架的設(shè)計結(jié)構(gòu)要求：底層距地面為150mm-300mm,整體高度不宜超過1600mm。5、蓄電池室內(nèi)應(yīng)設(shè)有運(yùn)行和檢修通道。通道一側(cè)裝設(shè)蓄電池時，通道寬度不應(yīng)小于800mm;兩側(cè)均裝設(shè)蓄電池時，通道寬度不應(yīng)小于l000mm。6、直流屏柜內(nèi)電流在63A及以下的直流饋電輸出，應(yīng)經(jīng)電力端子引出

16、，且端子宜垂直布置在屏后兩側(cè)位置；63A以上的直流饋電輸出，若經(jīng)電力端子引出，端子宜水平布置在屏后中部下方位置。7、可操作開關(guān)安裝在屏柜后邊時，需做明顯標(biāo)示并安裝在方便操作且安全的位置，同樣操作元件距柜低不應(yīng)低于400mm。以下是直流柜檢修通道表（詳見DL-T5044-2004標(biāo)準(zhǔn)）：充電機(jī)交流輸入開關(guān)配置選擇附表充電裝置額定電流充電裝置額定電壓203040506080100120140160110V開關(guān)6101616202532405063接觸器25252525252525324050220V開關(guān)1620253240506380100125接觸器25252525324050658095充電裝置額定電流充電裝置額定電壓180200240280320360400110V開關(guān)638080100100125125接觸器50656580809595220V開關(guān)125160160200200250250接觸器9511511515015018