變電站講解——直流系統(tǒng)1

1、 變電站講解 直流系統(tǒng) 2011年7月28日直流系統(tǒng)直流系統(tǒng)直流電源系統(tǒng)直流電源系統(tǒng)蓄電池蓄電池UPS交流交流不停電電源不停電電源什么是直流系統(tǒng)v直流系統(tǒng)是應(yīng)用于水力、火力發(fā)電廠，各類變電站和其它使用直流設(shè)備的用戶，為給信號(hào)設(shè)備、保護(hù)、自動(dòng)裝置、事故照明、應(yīng)急電源及斷路器分、合閘操作提供直流電源的電源設(shè)備。v直流系統(tǒng)是一個(gè)獨(dú)立的電源，它不受發(fā)電機(jī)、廠用電及系統(tǒng)運(yùn)行方式的影響，并在外部交流電中斷的情況下，保證由后備電源蓄電池繼續(xù)提供直流電源的重要設(shè)備。直流屏的可靠性、安全性直接影響到電力系統(tǒng)供電的可靠性和安全性。直流系統(tǒng)是以電池容量標(biāo)稱,如65AH,常用名稱:GZDW-65AH,。 直流系統(tǒng)的用

2、途 v 廣泛應(yīng)用于水力、火力發(fā)電廠，各類變電站和其它使用直流設(shè)備的用戶(如發(fā)電廠、變電站、配電站、石化、鋼鐵、電氣化鐵路、房地產(chǎn)等)，為信號(hào)設(shè)備、保護(hù)、自動(dòng)裝置、事故照明及斷路器分、合閘操作提供直流電源提供直流電源，它也同樣廣泛的應(yīng)用于通信部門、計(jì)算機(jī)房、醫(yī)院、礦井、賓館，以及高層建筑的可靠應(yīng)急電源，用途十分廣泛。v還有直流系統(tǒng)的心臟是蓄電池，對(duì)蓄電池進(jìn)行科學(xué)的維護(hù)是直流系統(tǒng)的核心工作。 直流系統(tǒng)的構(gòu)成v一部份是電池屏,另一部份是直流充電屏（直流屏）。v電池屏就是一個(gè)可以擺放多節(jié)電池的機(jī)柜（8006002260）。電池屏中的電池一般是由2V-12V的電池以9節(jié)到108節(jié)串聯(lián)方式組成，對(duì)應(yīng)電的電

3、壓輸出也就是110V或220V。目前使用的電池主要是閥控式密封免維護(hù)鉛酸電池。v直流屏主要是由機(jī)柜、整流模塊系統(tǒng)、監(jiān)控系統(tǒng)、絕緣監(jiān)測(cè)單元、電池巡檢單元、開關(guān)量檢測(cè)單元、降壓?jiǎn)卧耙幌盗械慕涣鬏斎搿⒅绷鬏敵?、電壓顯示、電流顯示等配電單元。 整流模塊系統(tǒng)v電力整流模塊就是把交流電整流成直流電的單機(jī)模塊，通常是以通過電流大小來(lái)標(biāo)稱（如2A模塊、5A模塊、10A模塊、20A模塊等等），按設(shè)計(jì)理念的不同也可以分為：風(fēng)冷模塊、獨(dú)立風(fēng)道模塊、自冷模塊、自能風(fēng)冷模塊和自能自冷模塊。v它可以多臺(tái)并聯(lián)使用，實(shí)現(xiàn)了N+1冗余。模塊輸出是110V、220V穩(wěn)定可調(diào)的直流電壓。模塊自身有較為完善的各種保護(hù)功能如：輸入過

4、壓保護(hù)、輸出過壓保護(hù)、輸出限流保護(hù)和輸出短路保護(hù)(為什么裝保護(hù))等。 整流模塊監(jiān)控系統(tǒng)v監(jiān)控系統(tǒng)是整個(gè)直流系統(tǒng)的控制、管理核心，其主要任務(wù)是：對(duì)系統(tǒng)中各功能單元和蓄電池進(jìn)行長(zhǎng)期自動(dòng)監(jiān)測(cè)，獲取系統(tǒng)中的各種運(yùn)行參數(shù)和狀態(tài)，根據(jù)測(cè)量數(shù)據(jù)及運(yùn)行狀態(tài)及時(shí)進(jìn)行處理，并以此為依據(jù)對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行控制，實(shí)現(xiàn)電源系統(tǒng)的全自動(dòng)管理，保證其工作的連續(xù)性、可靠性和安全性。v監(jiān)控系統(tǒng)目前分為兩種：一種是按鍵型還有一種是觸摸屏型。監(jiān)控系統(tǒng)提供人機(jī)界面操作，實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)運(yùn)行參數(shù)顯示，系統(tǒng)控制操作和系統(tǒng)參數(shù)設(shè)置。 監(jiān)控系統(tǒng)監(jiān)控系統(tǒng)絕緣監(jiān)測(cè)單元v直流系統(tǒng)絕緣監(jiān)測(cè)單元是監(jiān)視直流系統(tǒng)絕緣情況的一種裝置，可實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)線路對(duì)地漏電阻，此數(shù)值可根據(jù)

5、具體情況設(shè)定。當(dāng)線路對(duì)地絕緣降低到設(shè)定值時(shí)，就會(huì)發(fā)出告警信號(hào)。直流系統(tǒng)絕緣監(jiān)測(cè)單元目前有母線絕緣監(jiān)測(cè)、支路絕緣監(jiān)測(cè)。 絕緣監(jiān)測(cè)單元當(dāng)絕緣值低于10K時(shí)，裝置開始報(bào)警。 電池巡檢單元v電池巡檢單元就是對(duì)蓄電池在線電壓情況巡環(huán)檢測(cè)的一種設(shè)備。可以實(shí)時(shí)檢測(cè)到每節(jié)蓄電池電壓的多少，當(dāng)哪一節(jié)蓄電池電壓高過或低過設(shè)定時(shí)，就會(huì)發(fā)出告警信號(hào)，并能通過監(jiān)控系統(tǒng)顯示出是哪一節(jié)蓄電池發(fā)生故障。電池巡檢單元一般能檢測(cè)2V-12V的蓄電池和巡環(huán)檢測(cè)1-108節(jié)蓄電池。 電池巡檢單元開關(guān)量檢測(cè)單元v開關(guān)量檢測(cè)單元是對(duì)開關(guān)量在線檢測(cè)及告警干節(jié)點(diǎn)輸出的一種設(shè)備。比如在整套系統(tǒng)中哪一路斷路器發(fā)生故障跳閘或者是哪路熔斷器熔斷后開

6、關(guān)量檢測(cè)單元就會(huì)發(fā)出告警信號(hào)，并能通過監(jiān)控系統(tǒng)顯示出是哪一路斷路器發(fā)生故障跳閘或者是哪路熔斷器熔斷。目前開關(guān)量檢測(cè)單元可以采集到1-108路開關(guān)量和多路無(wú)源干節(jié)點(diǎn)告警輸出。 降壓?jiǎn)卧獀降壓?jiǎn)卧褪墙祲悍€(wěn)壓設(shè)備，是合母電壓輸入降壓?jiǎn)卧祲簡(jiǎn)卧佥敵龅娇啬?，調(diào)節(jié)控母電壓在設(shè)定范圍內(nèi)（110V或220V）。當(dāng)合母電壓變化時(shí)，降壓?jiǎn)卧詣?dòng)調(diào)節(jié)，保證輸出電壓穩(wěn)定。降壓?jiǎn)卧彩且暂敵鲭娏鞯拇笮?lái)標(biāo)稱的。降壓?jiǎn)卧壳坝袃煞N，一種是有級(jí)降壓硅鏈，一種是無(wú)級(jí)降壓斬波。有級(jí)降壓硅鏈有五級(jí)降壓和七級(jí)降壓，電壓調(diào)節(jié)點(diǎn)都是3.5V，也就是說合母電壓升高或下降3.5V時(shí)降壓硅鏈就自動(dòng)調(diào)節(jié)穩(wěn)定控母電壓。無(wú)級(jí)降壓斬波就是一

7、個(gè)降壓模塊，它比降壓硅鏈體積小，它沒有電壓調(diào)節(jié)點(diǎn)所以輸出電壓也比降壓硅鏈要穩(wěn)定，還有過壓、過流、和電池過放電等功能。不過目前無(wú)級(jí)降壓斬波技術(shù)還不是很成熟常發(fā)生故障，所以還是降壓硅鏈?zhǔn)褂眯V泛 配電單元v配電單元主要是直流屏中為實(shí)現(xiàn)交流輸入、直流輸出、電壓顯示、電流顯示等功能所使用的器件如：電源線、接線端子、交流斷路器、直流斷路器、接觸器、防雷器、分流器、熔斷器、轉(zhuǎn)換開關(guān)、按鈕開關(guān)、指示燈以及電流、電壓表等等 電池容量選擇和模塊的配置v電池容量選擇要進(jìn)行直流負(fù)荷的統(tǒng)計(jì)，直流負(fù)荷按性質(zhì)分為經(jīng)常負(fù)荷、事故負(fù)荷、沖擊負(fù)荷。v經(jīng)常負(fù)荷經(jīng)常負(fù)荷主要是保護(hù)、控制、自動(dòng)裝置和通信設(shè)置。v事故負(fù)荷事故負(fù)荷是指停

8、電后必須由直流系統(tǒng)供電的負(fù)荷，如UPS、通信設(shè)置等。v沖擊負(fù)荷沖擊負(fù)荷是指極短時(shí)間內(nèi)施加的大電流負(fù)荷，比如斷路器分、合閘操作等。v根據(jù)上述三種直流負(fù)荷統(tǒng)計(jì)就可以計(jì)算出事故狀態(tài)下的直流持續(xù)放電容量。一般在220KV的變電站直流系統(tǒng)的蓄電池要選擇兩組電池，電池容量是150AH-200AH，110KV的變電站直流系統(tǒng)的蓄電池要選擇一組電池，池容量是100AH-150AH（本站為300AH），35KV的變電站直流系統(tǒng)的蓄電池要選擇一組電池，池容量是50AH-100AH。模塊數(shù)量的配置是要全部模塊出額定電流總值要最大經(jīng)常負(fù)荷加蓄電池充電電流.(蓄電池充電電流是按0.1c-0.2c10).如100AH的蓄

9、電池組其充電電流是0.1c*100=10A,在不計(jì)算經(jīng)常負(fù)荷的情況下選用額定電流5A電流的模塊和話2臺(tái)模塊就可以滿足對(duì)蓄電池的充電，要實(shí)現(xiàn)N+1冗余總共選擇3臺(tái)5A模塊。 蓄電池v1、定義：蓄電池是既能把電能轉(zhuǎn)化為化學(xué)能儲(chǔ)存起來(lái)，又能把化學(xué)能轉(zhuǎn)變?yōu)殡娔芄┙o負(fù)載的化學(xué)電源設(shè)備 。v2、分類：蓄電池一般按電解液不同分為酸性蓄電池和堿性蓄電池兩種。酸性蓄電池端電壓較高、沖擊放電電流大，適合于斷路器跳、合閘的沖擊負(fù)荷，但酸性蓄電池壽命短，運(yùn)行維護(hù)比較復(fù)雜。堿性蓄電池體積小、壽命長(zhǎng)、運(yùn)行維護(hù)簡(jiǎn)便，但事故放電時(shí)電流較小。目前廣泛運(yùn)用酸性蓄電池。 v3、蓄電池主要構(gòu)成 ：容器、電解液和正、負(fù)電極構(gòu)成 v4、

10、蓄電池工作原理 ：蓄電池的正極板和負(fù)極板插入電解液中時(shí)，發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，由于正負(fù)極板材料不同，正負(fù)極板電位不同，正負(fù)極板便產(chǎn)生電位差。在外電路沒有接通時(shí)，正負(fù)極板之間的點(diǎn)位差就是蓄電池的電勢(shì)；在外電路與負(fù)載接通時(shí)，就有電流流過負(fù)載，也既是蓄電池向負(fù)載放電。當(dāng)蓄電池放電后將負(fù)載斷開，使其與直流電源相連。（由交流經(jīng)整流設(shè)備向直流電源供電，直流電源再給負(fù)荷供電，當(dāng)交流電源失去時(shí)，由蓄電池作為備用電源向負(fù)載供電，保持供電可靠性，放電完成后，與負(fù)載斷開，所放電量不一定能夠維持到交流電有電狀態(tài)，不能維持則系統(tǒng)將停電，所以必須盡快檢修。為了保證供電可靠性，有的變電所會(huì)采用兩個(gè)或以上的交流電源供電，但仍需設(shè)置蓄

11、電池組所謂其后備電源，以免兩個(gè)電源同時(shí)出現(xiàn)故障）。由于單個(gè)蓄電池電壓較低，需若干個(gè)連接成蓄電池組，作為發(fā)電廠及變電所的操作電源。蓄電池組作為操作電源，不受電網(wǎng)運(yùn)行方式變化影響，在故障狀態(tài)下仍能保證一段時(shí)間供電，具有很高的供電可靠性。 v5、蓄電池的容量及自放電：蓄電池的容量，就是蓄電池放電到某一允許最小電壓（或稱終止電壓）的過程中所放出的電量，以安時(shí)Ah）表示。蓄電池的容量與極板類型，電解液的比重，放電電流的大小與工作溫度等因素有關(guān)。放電率可用放電電流大小或放電到終止電壓的時(shí)間長(zhǎng)短表示。蓄電池充電后，無(wú)論工作或不工作，其內(nèi)部都有放電現(xiàn)象，這種現(xiàn)象成為自放電。這是由于電解液上下層比重不同，極板上

12、下電勢(shì)不等和正負(fù)極板上下之間的均壓電流引起蓄電池有自放電，同時(shí)電解液中含有金屬雜質(zhì)沉淀在極板上會(huì)形成局部短路，也會(huì)引起蓄電池有自放電。由于自放電現(xiàn)象的存在增加了蓄電池的內(nèi)部損耗。蓄電池即使沒有工作，一定時(shí)間后也必須進(jìn)行充電檢查，以免損壞。 蓄電池組的充電-放電運(yùn)行方式 v蓄電池組的充電-放電運(yùn)行方式就是對(duì)運(yùn)行中的蓄電池組進(jìn)行定期的充電，以保持蓄電池的良好狀態(tài)。其工作特點(diǎn)是正常工作時(shí)，充電設(shè)備，由充好電的蓄電池向直流負(fù)荷供電。為了保證在事故情況下蓄電池組能可靠的工作，蓄電池組正常放電時(shí)必須留有一定的裕量，決不能使蓄電池完全放電放電時(shí)必須留有一定的裕量，決不能使蓄電池完全放電。通常放電約達(dá)容量的6

13、0%-70%時(shí)，便應(yīng)停止放電，將充電設(shè)備投入，進(jìn)行充電。在充電過程中充電設(shè)備除了向蓄電池組供電以外，還要擔(dān)負(fù)經(jīng)常性直流負(fù)載，故充電設(shè)備必須有足夠的容量。整流裝置回路中裝有雙投刀閘開關(guān)1K，以便使整流設(shè)備即可以對(duì)蓄電池組充電，也可以直接接在直流母線上作為直流電源。在整流裝置回路中，裝設(shè)電壓表和電流表以監(jiān)視端電壓和供電電流。在蓄電池組接至母線的回路中，裝設(shè)有雙向刻度的電流表，用以監(jiān)視充電和放電電流 （什么意思？）。v蓄電池在充電和放電過程中，端電壓的變化很大，放電時(shí)，酸性蓄電池每個(gè)蓄電池的端電壓由2V下降到1.75-1.8V；充電時(shí)則由2.1升高到2.6-2.7。為了維持直流母線電壓的穩(wěn)定，在充放

14、電過程中必須調(diào)整電壓。在電力系統(tǒng)中，多采用端電池調(diào)節(jié)器，用來(lái)調(diào)節(jié)接到母線上蓄電池的數(shù)目，以維持直流母線的電壓。為此，將全部蓄電池分為兩部分，一部分固定不調(diào)的基本蓄電池，另一部分是可調(diào)的端電池。在充放電過程中，通過改變段電池的數(shù)目，達(dá)到維持母線電壓基本穩(wěn)定的目的。蓄電池：閥控式密封鉛酸蓄電池v該蓄電池組運(yùn)行過程中充電方式通常有三種：v（1）初充電v（2）浮充電v（3）均衡充電v（1）初充電：v新安裝的蓄電池或大修中更換的蓄電池第一次充電，稱為初充電。初充電電流為1.0倍I10（10小時(shí)率放電電流），單體電池充電電壓到2.32.4V時(shí)電壓平衡，電壓下降即可投運(yùn)，即轉(zhuǎn)為浮充運(yùn)行。v（2）浮充電v 閥式電池完成初充電后，轉(zhuǎn)為浮充電運(yùn)行，浮充電電壓值為2.232.27V之間，根據(jù)制造廠家要求和運(yùn)行具體使用情況而定。浮充電流值為0.32mAh，作為電池內(nèi)部的自放電和外殼表面贓污后所產(chǎn)生的爬電損失，從而使蓄電池組始終保持95%以上的容量。 v（3）均衡充電v閥式電池在長(zhǎng)期浮充運(yùn)行中，如發(fā)生以下情況時(shí)，需對(duì)蓄電池進(jìn)行均衡充電：vA、當(dāng)電池安裝完畢；vB、浮充運(yùn)行中蓄電池間電壓偏差超過規(guī)定標(biāo)準(zhǔn)時(shí)，即個(gè)別電池硫化或電解液的密度下降，造成電壓降低，容量不足；vC、當(dāng)交流電源中斷時(shí)，放電容量超過規(guī)定（5%10%）C10以上。v上述情