變電站講解——直流系統(tǒng)

1、 變電站講解 直流系統(tǒng) 2010年9月10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直流系統(tǒng)的設(shè)計直流系統(tǒng)的設(shè)計 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，為給信號設(shè)備、保護(hù)、自動裝置、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。 直流系統(tǒng)是一個獨立的電源，它不受發(fā)電機(jī)、廠用電及系統(tǒng)運行方式的影響，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,

2、。 什么是直流系統(tǒng) 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)，為信號設(shè)備、保護(hù)、自動裝置、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。 還有直流系統(tǒng)的心臟是蓄電池，對蓄電池進(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)的用途 一部份是電池屏,另一部份是直流充電屏（直流屏）。 電池屏就是一個可以擺放多節(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

3、，對應(yīng)電的電壓輸出也就是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。 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)測單元、電池巡檢單元、開關(guān)量檢測單元、降壓單元及一系列的交流輸入、直流輸出、電壓顯示、電流顯示等配電單元。 直流系統(tǒng)的構(gòu)成 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標(biāo)稱（如2A模塊、5A模塊、10A模塊、20A模塊等等），按設(shè)計理念的不同也可以分為：風(fēng)冷模塊、獨立風(fēng)道模塊、自冷模塊、自能風(fēng)冷模塊和自能自冷模塊。 它可以多臺并聯(lián)使用，實現(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)

4、功能如：輸入過壓保護(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。 整流模塊系統(tǒng)整流模塊 監(jiān)控系統(tǒng)是整個直流系統(tǒng)的控制、管理核心，其主要任務(wù)是：對系統(tǒng)中各功能單元和蓄電池進(jìn)行長期自動監(jiān)測，獲取系統(tǒng)中的各種運行參數(shù)和狀態(tài)，根據(jù)測量數(shù)據(jù)及運行狀態(tài)及時進(jìn)行處理，并以此為依據(jù)對系統(tǒng)進(jìn)行控制，實現(xiàn)電源系統(tǒng)的全自動管理，保證其工作的連續(xù)性、可靠性和安全性。 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，實現(xiàn)系統(tǒng)運行參數(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)監(jiān)控系統(tǒng) 直流系統(tǒng)絕緣監(jiān)測單元是監(jiān)視直流系統(tǒng)絕緣情況的一種裝置，可實時監(jiān)測線路對地漏電阻

5、，此數(shù)值可根據(jù)具體情況設(shè)定。當(dāng)線路對地絕緣降低到設(shè)定值時，就會發(fā)出告警信號。直流系統(tǒng)絕緣監(jiān)測單元目前有母線絕緣監(jiān)測、支路絕緣監(jiān)測。 絕緣監(jiān)測單元當(dāng)絕緣值低于10K時，裝置開始報警。 絕緣監(jiān)測單元 電池巡檢單元就是對蓄電池在線電壓情況巡環(huán)檢測的一種設(shè)備?？梢詫崟r檢測到每節(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，就會發(fā)出告警信號，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2V-12V的蓄電池和巡環(huán)檢測1-108節(jié)蓄電池。 電池巡檢單元電池巡檢單元 開關(guān)量檢測單元是對開關(guān)量在線檢測及告警干節(jié)點輸出的一種設(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

6、斷器熔斷后開關(guān)量檢測單元就會發(fā)出告警信號，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)量檢測單元可以采集到1-108路開關(guān)量和多路無源干節(jié)點告警輸出。 開關(guān)量檢測單元 降壓單元就是降壓穩(wěn)壓設(shè)備，是合母電壓輸入降壓單元，降壓單元再輸出到控母，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，降壓單元自動調(diào)節(jié)，保證輸出電壓穩(wěn)定。降壓單元也是以輸出電流的大小來標(biāo)稱的。降壓單元目前有兩種，一種是有級降壓硅鏈，一種是無級降壓斬波。有級降壓硅鏈有五級降壓和七級降壓，電壓調(diào)節(jié)點都是3.5V，也就是說合母電壓升高或下降3.5V時降壓硅鏈就自動調(diào)節(jié)穩(wěn)定控母電壓。

7、無級降壓斬波就是一個降壓模塊，它比降壓硅鏈體積小，它沒有電壓調(diào)節(jié)點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。不過目前無級降壓斬波技術(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 降壓單元 配電單元主要是直流屏中為實現(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 配電單元 電池容量選擇要進(jìn)行直流負(fù)荷的統(tǒng)計，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。 經(jīng)常負(fù)荷經(jīng)常負(fù)荷主要是保護(hù)、控制、自動裝置和通信設(shè)置。 事故負(fù)荷事故負(fù)荷是指

8、停電后必須由直流系統(tǒng)供電的負(fù)荷，如UPS、通信設(shè)置等。 沖擊負(fù)荷沖擊負(fù)荷是指極短時間內(nèi)施加的大電流負(fù)荷，比如斷路器分、合閘操作等。 根據(jù)上述三種直流負(fù)荷統(tǒng)計就可以計算出事故狀態(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

9、蓄電池組其充電電流是0.1c*100=10A,在不計算經(jīng)常負(fù)荷的情況下選用額定電流5A電流的模塊和話2臺模塊就可以滿足對蓄電池的充電，要實現(xiàn)N+1冗余總共選擇3臺5A模塊。 電池容量選擇和模塊的配置 1、定義：蓄電池是既能把電能轉(zhuǎn)化為化學(xué)能儲存起來，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 。 2、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，運行維護(hù)比較復(fù)雜。堿性蓄電池體積小、壽命長、運行維護(hù)簡便，但事故放電時電流較小。目前廣泛運用酸性蓄電池。 蓄電池 3、蓄電池主要構(gòu)成 ：容器、電解

10、液和正、負(fù)電極構(gòu)成 4、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，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，正負(fù)極板之間的點位差就是蓄電池的電勢；在外電路與負(fù)載接通時，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，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，有的變電所會采用兩個或以上的交

11、流電源供電，但仍需設(shè)置蓄電池組所謂其后備電源，以免兩個電源同時出現(xiàn)故障）。由于單個蓄電池電壓較低，需若干個連接成蓄電池組，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)運行方式變化影響，在故障狀態(tài)下仍能保證一段時間供電，具有很高的供電可靠性。 5、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間長短表示。蓄電池充電后，無論工作或不工作，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

12、上下層比重不同，極板上下電勢不等和正負(fù)極板上下之間的均壓電流引起蓄電池有自放電，同時電解液中含有金屬雜質(zhì)沉淀在極板上會形成局部短路，也會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-放電運行方式就是對運行中的蓄電池組進(jìn)行定期的充電，以保持蓄電池的良好狀態(tài)。其工作特點是正常工作時，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必須留放電時必須留有一定的裕量，決不能使蓄電池完全放電有一定的裕量，決不能使蓄電池完全放電。通常放電約達(dá)容量的60%-70

13、%時，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？）。蓄電池組的充電-放電運行方式 蓄電池在充電和放電過程中，端電壓的變化很大，放電時，酸性蓄電池每個蓄電池的端電壓由2V下降到1.75-1.8V；充電時則由2.1升高到2.6-2.7。為了維持直流母線

14、電壓的穩(wěn)定，在充放電過程中必須調(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。 端電池調(diào)節(jié)器（呈圓環(huán)狀，里面有呈環(huán)狀排列的金屬片，并相隔一定的距離）有手動和電動兩種形式。互相絕緣的金屬片依次連接到端電池間的抽頭上，通過操作放電手柄1P或充電手柄2P就可以調(diào)節(jié)投入蓄電池的數(shù)量。為了在調(diào)節(jié)過程中防止電路終端，將每一個手柄的觸頭分為兩部分，即主觸頭和輔助觸頭，在調(diào)節(jié)過程中先使兩個觸頭跨接在相鄰的兩個金

15、屬片上，并通過另一個電阻連接著，然后斷開輔助觸頭完成一次調(diào)節(jié)（相當(dāng)于調(diào)壓分接頭）。端電池調(diào)節(jié)器 該蓄電池組運行過程中充電方式通常有三種： （1）初充電 （2）浮充電 （3）均衡充電蓄電池：閥控式密封鉛酸蓄電池 （1）初充電： 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小時率放電電流），單體電池充電電壓到2.32.4V時電壓平衡，電壓下降即可投運，即轉(zhuǎn)為浮充運行。 （2）浮充電 閥式電池完成初充電后，轉(zhuǎn)為浮充電運行，浮充電電壓值為2.232.27V之間，根據(jù)制造廠家要求和運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

16、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。 （3）均衡充電 閥式電池在長期浮充運行中，如發(fā)生以下情況時，需對蓄電池進(jìn)行均衡充電： A、當(dāng)電池安裝完畢； B、浮充運行中蓄電池間電壓偏差超過規(guī)定標(biāo)準(zhǔn)時，即個別電池硫化或電解液的密度下降，造成電壓降低，容量不足； C、當(dāng)交流電源中斷時，放電容量超過規(guī)定（5%10%）C10以上。 上述情況，按程序進(jìn)行均衡充電。對第二種情況如果設(shè)有電池監(jiān)控裝置能判斷時，根據(jù)該裝置監(jiān)測情況進(jìn)行均衡充電。如果不準(zhǔn)確的電池監(jiān)控裝置時，則根據(jù)制造廠的要求，一般浮充運行3個月，720小時后即進(jìn)行均衡充電。在投運前，對電池進(jìn)行初充電，此時用恒流為1.0I10

17、進(jìn)行充電。當(dāng)單體電池電壓上升為2.35V轉(zhuǎn)為恒壓充電，此時充電電流減少，轉(zhuǎn)為正常運行狀態(tài)，即浮充電壓為2.25V。當(dāng)運行720h以后進(jìn)行均衡充電，即先以1.0I10對電池充電，電池電壓為2.35V轉(zhuǎn)為恒壓充電。 兩組閥控式鉛酸蓄電池 蓄電池組容量： 300Ah（容量是怎么計算出來的？） 蓄電池個數(shù)： 每組52只 事故放電時間： 兩小時 蓄電池直流母線浮充電壓：115V 蓄電池放電終止電壓： 1.85V 放電1小時后沖擊負(fù)荷： 35KW（5S） 經(jīng)常負(fù)荷： 6KW 蓄電池壽命： 20年 蓄電池安裝在支架上 直流母線電壓范圍： 90160V本站閥控式密封鉛酸蓄電池組閥控式密封鉛酸蓄電池組 蓄電池基

18、本技術(shù)參數(shù)： 型式： 閥控式鉛酸蓄電池 單體電池額定電壓： 2V 單體電池浮充電電壓： 2.232.27V 單體均衡充電電壓： 2.302.40V 10h放電容量： 300Ah 技術(shù)性能要求 蓄電池環(huán)境溫度在-10+45條件下，其性能指標(biāo)應(yīng)滿足正常使用要求。 蓄電池在環(huán)境溫度2025時的浮充運行壽命應(yīng)不低20年。 蓄電池組按規(guī)定的試驗方法，10h率容量應(yīng)在第一次充放電循環(huán)時不低于0.95C10，第五次循環(huán)應(yīng)達(dá)到C10放電終止電壓為1.83V。 賣方應(yīng)提供蓄電池接線板、支架、附件等。 蓄電池間接線板、終端接頭應(yīng)選擇導(dǎo)電性能有兩極的材料，并具有防腐蝕措施。蓄電池槽、蓋、安全閥，極柱封口劑等材料應(yīng)具

19、有阻燃性。 蓄電池采用全密封防泄露結(jié)構(gòu)，外殼無異常變形、裂紋及污跡，上蓋及端子無損傷，正常工作時無酸霧逸出。 蓄電池極性與標(biāo)志極性一致，正負(fù)極性及端子應(yīng)有明顯標(biāo)志，且便于用螺栓連接，其極性、端子外形尺寸應(yīng)與所提供圖紙一致。極板 厚度應(yīng)與使用壽命相適應(yīng)，且正極板厚度不得低于3.5mm。 電池電壓均衡性滿足一組蓄電池中任一二個電池的開路電壓差不超過20mV（2V蓄電池）。 蓄電池使用期間安全閥應(yīng)自動開啟閉合，閉閥壓力應(yīng)在1KPa10KPa范圍內(nèi)，開閥壓力應(yīng)在10KPa49KPa范圍內(nèi)。 蓄電池除安全閥外，應(yīng)能承受50 KPa的正壓或負(fù)壓而不破裂、不開膠，壓力釋放后殼體無殘余變形。 大電流放電：蓄電

20、池以30I10的電流放電1分鐘，極柱不應(yīng)熔斷，其外觀不得出現(xiàn)異常。蓄電池安全閥 二個蓄電池之間連接跳的壓降，3I10不得超過8mA。 電池組間互相連接線應(yīng)絕緣。 防爆性能：蓄電池在充電過程中，外部遇明火時，不應(yīng)內(nèi)部爆炸。 蓄電池封置90天后，其電荷保持能力不低于85%。 蓄電池的密封反應(yīng)效率不低于95%。 蓄電池具有耐過充能力和過充壽命。以0.3 I10電流連續(xù)充電160h后，外觀應(yīng)無明顯變形及滲液。標(biāo)稱電壓2V蓄電池過充壽命不應(yīng)低于210天。 蓄電池自放電率每月不大于4%。 蓄電池在-30%和65時封口劑應(yīng)無裂紋及溢流，密封性應(yīng)符合規(guī)定。 制造廠提供的蓄電池內(nèi)阻值，應(yīng)與實際測試的蓄電池內(nèi)阻值

21、一致，允許偏差范圍10%。 蓄電池在正常浮充電狀態(tài)下運行3-6個月，蓄電池端電壓與平均值的偏差應(yīng)不大于0.05%。 蓄電池組以預(yù)放電電流1I10放電1小時后，疊加沖擊電流（8 I10）放電1次，沖擊放電時蓄電池組端電壓不低于101V。 蓄電池組放電特性曲線 應(yīng)具有1I10、2I10、3I10、4I10、5I10、10I10放電特性曲線 應(yīng)具有不同放電電流放電1小時后，疊加不同沖擊電流（時間為0.5s）的特性曲線。 放電電流：0、1I10、2I10、3I10、4I10、5I10 沖擊放電電流：0-15I10、30I10、35I10、30I10 UPS（Uninterruptible Power

22、System ），即不間斷電源，是一種含有儲能裝置，以逆變器為主要組成部分的恒壓恒頻的不間斷電源。主要用于給單臺計算機(jī)、計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)或其它電力電子設(shè)備提供不間斷的電力供應(yīng)。當(dāng)市電輸入正常時，UPS 將市電穩(wěn)壓后供應(yīng)給負(fù)載使用，此時的UPS就是一臺交流市電穩(wěn)壓器，同時它還向機(jī)內(nèi)電池充電；當(dāng)市電中斷（事故停電）時, UPS 立即將機(jī)內(nèi)電池的電能,通過逆變轉(zhuǎn)換的方法向負(fù)載繼續(xù)供應(yīng)220V交流電，使負(fù)載維持正常工作并保護(hù)負(fù)載軟、硬件不受損壞。 UPS交流不停電電源 UPS電源系統(tǒng)由4部分組成：整流、儲能、變換和開關(guān)控制。其系統(tǒng)的穩(wěn)壓功能通常是由整流器完成的，整流器件采用可控硅或高頻開關(guān)整流器，本身具

23、有可根據(jù)外電的變化控制輸出幅度的功能，從而當(dāng)外電發(fā)生變化時（該變化應(yīng)滿足系統(tǒng)要求），輸出幅度基本不變的整流電壓。凈化功能由儲能電池來完成，由于整流器對瞬時脈沖干擾不能消除，整流后的電壓仍存在干擾脈沖。儲能電池除可存儲直流直能的功能外，對整流器來說就象接了一只大容器電容器，其等效電容量的大小，與儲能電池容量大小成正比。由于電容兩端的電壓是不能突變的，即利用了電容器對脈沖的平滑特性消除了脈沖干擾，起到了凈化功能，也稱對干擾的屏蔽。頻率的穩(wěn)定則由變換器來完成，頻率穩(wěn)定度取決于變換器的振蕩頻率的穩(wěn)定程度。為方便UPS電源系統(tǒng)的日常操作與維護(hù)，設(shè)計了系統(tǒng)工作開關(guān)，主機(jī)自檢不間斷電源不間斷電源故障后的自動

24、旁路開關(guān)，檢修旁路開關(guān)等開關(guān)控制。 UPS的組成 AC-DC變換：將電網(wǎng)來的交流電經(jīng)自耦變壓器降壓、全波整流、濾波變?yōu)橹绷麟妷海┙o逆變電路。AC-DC輸入有軟啟動電路，可避免開機(jī)時對電網(wǎng)的沖擊。 DC-AC逆變電路：采用大功率IGBT模塊全橋逆變電路，具有很大的功率富余量，在輸出動態(tài)范圍內(nèi)輸出阻抗特別小，具有快速響應(yīng)特性。由于采用高頻調(diào)制限流技術(shù)，及快速短路保護(hù)技術(shù)，使逆變器無論是供電電壓瞬變還是負(fù)載沖擊或短路，均可安全可靠地工作。 控制驅(qū)動：控制驅(qū)動是完成整機(jī)功能控制的核心，它除了提供檢測、保護(hù)、同步以及各種開關(guān)和顯示驅(qū)動信號外，還完成SPWM正弦脈寬調(diào)制的控制，由于采用靜態(tài)和動態(tài)雙重電壓

25、反饋。極大地改善了逆變器的動態(tài)特性和穩(wěn)定性。 UPS的原理 UPS電源工作過程電源工作過程 當(dāng)市電正常380Vac時，直流主回路有直流電壓，供給DC-AC交流逆變器，輸出穩(wěn)定的220Vac交流電壓，同時市電對電流充電。當(dāng)任何時候市電欠壓或突然掉電，則由電池組通過隔離二極管開關(guān)向直流回路饋送電能。從電網(wǎng)供電到電池供電沒有切換時間。當(dāng)電池能量即將耗盡時，不間斷電源發(fā)出聲光報警，并在電池放電下限點停止逆變器工作，長鳴告警。不間斷電源還有過載保護(hù)功能，當(dāng)發(fā)生超載（150%負(fù)載）時，跳到旁路狀態(tài)，并在負(fù)載正常時自動返回。當(dāng)發(fā)生嚴(yán)重超載（超過200%額定負(fù)載）時，不間斷電源立即停止逆變器輸出并跳到旁路狀態(tài)

26、，此時前面空氣開關(guān)也可能跳閘。消除故障后，只要合上開關(guān)，重新開機(jī)即開始恢復(fù)工作。為使不間斷電源充分工作，避免在過載或欠載下運行，電源在開機(jī)前，首先計算負(fù)載容量。 FR-UK型不間斷電源（標(biāo)稱額定功率）80%的阻性負(fù)載設(shè)計負(fù)載能力，一般帶計算機(jī)負(fù)載時可承受的按下式估算： i=1 n PiP 其中P為不間斷電源輸出容量（VA），P為第i個負(fù)載伏安數(shù) 每套PLC功率： 220V*0.5=110VA 每臺操作站功率： 220V*2A=440VA IBM PC客戶機(jī)及服務(wù)器：220V*1.5A=330VA 則總功率：10*110VA+4*440VA+11*330VA=6490VA 6490VA/0.8=

27、8112VA 因此，在這條棒材生產(chǎn)線上，采用10KVA的不間斷電源比較合適。 (1)UPS電源在正常使用情況下，主機(jī)的維護(hù)工作很少，主要是防塵和定期除塵。特別是氣候干燥的地區(qū)，空氣中的灰粒較多，機(jī)內(nèi)的風(fēng)機(jī)會將灰塵帶入機(jī)內(nèi)沉積、當(dāng)遇空氣潮濕時會引起主機(jī)控制紊亂造成主機(jī)工作失常，并發(fā)生不準(zhǔn)確告警，大量灰塵也會造成器件散熱不好。一般每季度應(yīng)徹底清潔一次。其次就是在除塵時，檢查各連接件和插接件有無松動和接觸不牢的情況。 UPS日常維護(hù)與檢修 (2)雖說儲能電池組目前都采用了免維護(hù)電池，但這只是免除了以往的測比、配比、定時添加蒸餾水的工作。但外因工作狀態(tài)對電池的影響并沒有改變，不正常工作狀態(tài)對電池造成的

28、影響沒有變，這部分的維護(hù)檢修工作仍是非常重要的，UPS電源系統(tǒng)的大量維修檢修工作主要在電池部分。 a.儲能電池的工作全部是在浮充狀態(tài)，在這種情況下至少應(yīng)每年進(jìn)行一次放電。放電前應(yīng)先對電池組進(jìn)行均衡充電，以達(dá)全組電池的均衡。要清楚放電前電池組已存在的落后電池。放電過程中如有一只達(dá)到放電終止電壓時，應(yīng)停止放電，繼續(xù)放電先消除落后電池后再放。 b.核對性放電，不是首先追求放出容量的百分之多少，而是要關(guān)注發(fā)現(xiàn)和處理落后電池，經(jīng)對落后電池處理后再作核對性放電實驗。這樣可防止事故，以免放電中落后電池惡化為反極電池。 c.平時每組電池至少應(yīng)有8只電池作標(biāo)示電池，作為了解全電池組工作情況的參考，對標(biāo)示電池應(yīng)定

29、期測量并做好記錄。 d.日常維護(hù)中需經(jīng)常檢查的項目有：清潔并檢測電池兩端電壓、溫度；連接處有無松動，腐蝕現(xiàn)象、檢測連接條壓降；電池外觀是否完好，有無殼變形和滲漏；極柱、安全閥周圍是否有酸霧逸出；主機(jī)設(shè)備是否正常。 e.免維護(hù)電池要維護(hù)，不是什么無稽之談，應(yīng)從廣義的維護(hù)立場出發(fā)，做到運行、日常管理的周到、細(xì)致和規(guī)范性，保證設(shè)備（包括主機(jī)設(shè)備）保持良好的運行狀況，從而延長使用年限；保證直流母線經(jīng)常保持合格的電壓和電池的放電容量；保證電池運行和人員的安全可靠。這就是電池維護(hù)的目的，也是電池運行規(guī)程中包括的內(nèi)容和進(jìn)行規(guī)則。 (3)當(dāng)UPS電池系統(tǒng)出現(xiàn)故障時，應(yīng)先查明原因，分清是負(fù)載還是UPS電源系統(tǒng)；

30、是主機(jī)還是電池組。雖說UPS主機(jī)有故障自檢功能，但它對面而不對點，對更換配件很方便，但要維修故障點，仍需做大量的分析、檢測工作。另外如自檢部分發(fā)生故障，顯示的故障內(nèi)容則可能有誤。 (4)對主機(jī)出現(xiàn)擊穿，斷保險或燒毀器件的故障，一定要查明原因并排除故障后才能重新啟動，否則會接連發(fā)生相同的故障。 (5)當(dāng)電池組中發(fā)現(xiàn)電壓反極、壓降大、壓差大和酸霧泄漏現(xiàn)象的電池時，應(yīng)及時采用相應(yīng)的方法恢復(fù)和修復(fù)，對不能恢復(fù)和修復(fù)的要更換，但不能把不同容量、不同性能、不同廠家的電池聯(lián)在一起，否則可能會對整組電池帶來不利影響。對壽命已過期的電池組要及時更換，以免影響到主機(jī)。 1、環(huán)境條件：、環(huán)境條件：安裝地點：戶內(nèi)（通

31、風(fēng)良好）海拔高度：4000米環(huán)境溫度：-5+55最大日溫差：25月平均最大相對濕度：90%（20）日平均最大相對濕度：95%(20)抗震能力：8度防護(hù)等級：IP30本站UPS介紹許繼電氣 2、基本技術(shù)條件、基本技術(shù)條件2.1全站設(shè)置一套UPS。由主機(jī)系統(tǒng)、單旁路系統(tǒng)、饋線屏等組成，每套UPS至少包括：2臺5KVA逆變電源，進(jìn)線開關(guān)、饋線開關(guān)等。2.2UPS裝置主要向下列負(fù)荷供電：計算機(jī)監(jiān)測、監(jiān)控系統(tǒng)，電能計費系統(tǒng)、繼電保護(hù)裝置、火災(zāi)自動報警系統(tǒng)以及其他自動和保護(hù)裝置等。2.3UPS裝置應(yīng)為三相輸入、單相輸出，旁路輸入電源為三相，直流輸入由直流系統(tǒng)供電。2.4UPS的運行模式 正常情況下，UPS

32、主機(jī)分別由外部交流電源輸入經(jīng)整流逆變對負(fù)荷供電。當(dāng)主機(jī)交流信號消失時自動（無延時）轉(zhuǎn)為站內(nèi)直流電源供電，再經(jīng)逆變對UPS負(fù)荷供電。當(dāng)UPS主機(jī)故障時經(jīng)旁路靜態(tài)開關(guān)自動轉(zhuǎn)換為旁路系統(tǒng)供電（切換時間不大于5ms），或者當(dāng)主機(jī)進(jìn)行計劃維修時經(jīng)手動旁路開關(guān)切換為旁路供電（先合旁路電源后斷主機(jī)）。2.5UPS控制要求 UPS控制裝置應(yīng)是微機(jī)型，采用模塊化設(shè)計 UPS控制裝置采樣、控制、監(jiān)視由微機(jī)完成并通過微機(jī)設(shè)置參數(shù)。 UPS內(nèi)部裝置故障不應(yīng)引起UPS整套裝置癱瘓，整流器、逆變器、靜態(tài)開關(guān)應(yīng)具有單獨的控制板和控制電源，每個控制板分別帶自診斷功能和LED顯示，能迅速測試UPS系統(tǒng)各部分的異常狀況并聲光報警

33、顯示。 UPS主機(jī)柜面板上應(yīng)具有數(shù)字監(jiān)控鍵盤。通過監(jiān)控盤上液晶顯示流程圖能顯示UPS系統(tǒng)工作狀態(tài)（如整流器運行、直流系統(tǒng)供電運行、旁路供電運行等）。通過監(jiān)控盤上液晶數(shù)字顯示器能顯示UPS系統(tǒng)的運行參數(shù)（如主機(jī)輸入電壓及電流、旁路輸入電壓及電流。直流輸入電壓及電流UPS輸出電壓電流頻率及UPS負(fù)荷百分比等）。通過監(jiān)控鍵盤上的LED顯示及報警聲可顯示UPS各部件的異常事件，應(yīng)能給文字說明并記錄相關(guān)事件。UPS各部分的異常事件還應(yīng)分別給出硬接點送DCS報警。 UPS控制裝置應(yīng)有RS485通信接口（通信規(guī)約在設(shè)計聯(lián)絡(luò)會確定），供方應(yīng)承諾監(jiān)控系統(tǒng)廠家開放通信規(guī)約并保證通信成功。3、UPS輸出技術(shù)參數(shù)額定

34、功率KVA：2*5KVA交流輸入電壓：38015%，505HZ；直流輸入電壓：DC220V（170280V）交流輸出電壓：220V交流輸出切換方式：同步跟蹤切換交流異常轉(zhuǎn)直流供電：無瞬間斷電系統(tǒng)轉(zhuǎn)維修旁路切換時間：無瞬間斷電逆變單元異常轉(zhuǎn)電子旁路切換時間：4ms功率因數(shù)：0.8（滯后）穩(wěn)壓精度：2%滿載效率：90%過載：120%滿負(fù)荷10min；150%滿負(fù)荷10S總的諧波失真：3%音響噪聲：55dB設(shè)備外形：2260*800*600（mm） 電站簡介 Mollasadra水電站位于伊朗伊斯蘭共和國法爾斯?。‵ars）境內(nèi)的Kor 河主要支流Tange-Boragh河上。工程樞紐主要包括大壩、

35、溢洪道、輸水系統(tǒng)、發(fā)電廠房及開關(guān)站、灌溉和排水系統(tǒng)等。電站采用引水式發(fā)電，發(fā)電廠房及開關(guān)站位于Tange-Boragh 河左岸大壩下游約3.5km處，發(fā)電廠房為地面式，廠房內(nèi)共裝設(shè)2 臺混流式水輪發(fā)電機(jī)，總裝機(jī)容量2伊50MW，最大凈水頭231m。電站年利用小時數(shù)為1760h，多年平均發(fā)電量為176GWh。電站以2 回132kV出線一級電壓接入電力系統(tǒng)。水電站裝設(shè)由蓄電池供電的直流系統(tǒng)，由于繼電保護(hù)、計算機(jī)監(jiān)控、事故照明、交流不停電電源等用電負(fù)荷極為重要，因而對直流系統(tǒng)供電的可靠性要求很高。 要保障電站直流系統(tǒng)可靠性，首先必須有一個可靠的直流系統(tǒng)接線方案。其中包括直流母線的接線，直流電源的配置

36、和直流供電網(wǎng)絡(luò)的構(gòu)成。其次，要合理地選擇直流系統(tǒng)中采用的設(shè)備，包括蓄電池、充電和浮充電設(shè)備、開關(guān)設(shè)備等。 直流系統(tǒng)的設(shè)計 1 直流系統(tǒng)電壓220V和110V的比較 1.1 直流電壓采用220V的優(yōu)點 （1）水電站占地面積大，被控制的對象遠(yuǎn)，在相同操作功率時，220V控制電纜中的電流比110V電纜小一半，減小了控制電纜中的電壓降。在距離較遠(yuǎn)的情況下，為滿足電壓降的要求，所需的控制電纜截面一般不超過2.5mm2，這將給施工帶來較大方便，也節(jié)省了投資。 （2）本工程采用微機(jī)監(jiān)控、保護(hù)下放方式，各保護(hù)小室布置于配電裝置之中，要求抗電磁干擾能力強(qiáng)。在同等電磁干擾條件下，220V直流電壓等級的音噪比高于1

37、10 V 直流電壓等級。采用220V直流系統(tǒng)有利于抗電磁干擾。 （3）電站的照明一般為交流220 V，事故照明采用直流220V，接線簡單，切換回路可以簡化，而用110V 直流電源時，事故照明回路不能直接切換，需要增加降壓變壓器或逆變電源裝置或采用其他方法來解決事故照明的供電問題，從而增加了事故照明回路的復(fù)雜性。 1.2 直流電壓采用220V的缺點 （1）蓄電池的個數(shù)與110 V 相比增加1 倍，因而增加了蓄電池組本身的造價，也相應(yīng)增加了蓄電池室建筑面積。 （2）220 V 電壓對絕緣的要求較110 V高，據(jù)蓄電池運行規(guī)程規(guī)定，蓄電池組允許的絕緣電阻最低值220V為0.2M，110V為0.1M。

38、當(dāng)兩者采用同型號的電纜和二次設(shè)備，其絕緣裕度以110V為大。 （3）直流回路的繼電器和接觸器觸點斷開時，對所連接的電路產(chǎn)生干擾電壓，干擾電壓的幅值和直流電壓成正比，對電子設(shè)備有影響。 1.3 技術(shù)比較 隨著科學(xué)技術(shù)的不斷發(fā)展，各直流系統(tǒng)制造廠根據(jù)在運行和維護(hù)中遇到的問題，作了大量的改進(jìn)工作，基本上解決了直流電壓采用220 V的不足之處，如加大對地絕緣裕度，從而減少直流系統(tǒng)接地故障的幾率；用電容或反向二極管串入數(shù)百歐低值電阻并在中間繼電器線圈上作消弧回路，抑制干擾電壓幅值；同時水電站采取計算機(jī)保護(hù)，其本身抗干擾能力強(qiáng)，干擾電壓對其影響較小；增大信號繼電器內(nèi)阻，防止因電容電流而引起某些信號繼電器誤

39、動作等，從而增加了220V直流系統(tǒng)安全可靠穩(wěn)定性。 本工程采用微機(jī)監(jiān)控、保護(hù)下放方案，即在各配電裝置中設(shè)保護(hù)小室，二次設(shè)備分散布置在各小室內(nèi)，各小室中都設(shè)有獨立的直流系統(tǒng)(直流主屏布置于繼電器室、機(jī)旁配電室內(nèi))，可縮短控制電纜的長度。通?？刂齐娎|的長度都沒有超過200 m，但本工程控制對象較多，還存在部分控制電纜長度超過200m，如果直流電壓采用110V，則將加大控制電纜截面，給施工和維護(hù)帶來一定的困難，也增加投資。 因此，通過比較決定本套直流系統(tǒng)采用220V等級電壓。 2 蓄電池組的設(shè)置及直流系統(tǒng)接線 2.1 蓄電池組的設(shè)置 按DL/T5044-2004電力工程直流系統(tǒng)設(shè)計技術(shù)規(guī)程的規(guī)定，如

40、圖1 所示，本工程直流系統(tǒng)設(shè)2組220V 蓄電池，三套直流充電機(jī)，兩段直流主母線，母線之間設(shè)母聯(lián)開關(guān)。 2.2 直流系統(tǒng)接線 整個直流系統(tǒng)有三套英國CT 公司生產(chǎn)的充電機(jī)，由一路三相電源供電。在交流輸入端有三個60kW的變壓器，還加入了避雷裝置，保證了輸入電源的穩(wěn)定。 經(jīng)過相控充電機(jī)整流后，兩套主充電機(jī)通過濾波電容和斷路器輸出直流到蓄電池組。備用充電機(jī)通過濾波電容和斷路器輸出到兩段直流母線，兩段母線之間還有母聯(lián)開關(guān)可并聯(lián)兩段母線。正常時每段母線的充電機(jī)給各自的母線充電和提供負(fù)載電流。當(dāng)任何一端母線的充電機(jī)出現(xiàn)故障時，通過斷路器把備用的充電機(jī)投入相應(yīng)母線代替原先的充電機(jī)工作。 充電裝置的監(jiān)控系統(tǒng)

41、人機(jī)界面采用工業(yè)觸摸屏。通過點擊觸摸屏幕上功能鍵完成相應(yīng)的參數(shù)查看和具體的功能控制，監(jiān)控分為主監(jiān)控單元、絕緣檢測單元、蓄電池巡檢單元、開關(guān)量檢測單元。各個功能模塊分散在各個相應(yīng)的柜體中，通過485總線進(jìn)行通信來傳輸數(shù)據(jù)和信息。 主充電柜上各有4 個開關(guān)使用電動操作機(jī)構(gòu)，能通過上位機(jī)發(fā)送通信信號操作開關(guān)的分/合來實現(xiàn)遠(yuǎn)方操作，同時通過遠(yuǎn)方/本地開關(guān)能切換電操裝置的控制方式。在本地方式下就只能通過手動開關(guān)來控制開關(guān)的分/合。同時如果電操機(jī)構(gòu)的電控部分出現(xiàn)問題，可以使用手柄來直接控制開關(guān)的分/合。 母線回路分兩段，各由單獨的充電機(jī)和蓄電池供電，當(dāng)三相交流電正常時由充電裝置給輸出饋線回路供電，當(dāng)三相交

42、流輸入停電時，由蓄電池給輸出饋線供電。同時還在繼電器室、機(jī)旁配電配置交直流配電柜，以滿足用電要求。 蓄電池活化時，能通過充電機(jī)把直流逆變?yōu)榻涣?，把其反饋到電網(wǎng)上，保證節(jié)約能源。 直流系統(tǒng)的饋電柜上還設(shè)有硅降壓裝置，把合閘母線電壓通過自動調(diào)節(jié)的硅降壓裝置（降壓范圍為35V），可以保持控制母線電壓穩(wěn)定在DC220（110%）V 的范圍內(nèi)，因為合閘母線電壓是不斷變化的（DC198260V）。 直流系統(tǒng)的饋電柜上還設(shè)有絕緣檢測裝置，能對母線和各個支路的絕緣情況進(jìn)行檢測，當(dāng)母線的對地電阻下降到25k以下，就能發(fā)出報警,并在監(jiān)控系統(tǒng)上顯示接地的電阻值和在哪個回路。 在蓄電池室的每套電池上設(shè)置了一套電池巡檢

43、裝置，實時檢測每節(jié)電池的電壓，如果出現(xiàn)電池電壓過高、過低的情況，能通過監(jiān)控系統(tǒng)發(fā)出報警。并顯示出是哪節(jié)蓄電池出現(xiàn)故障。 在每個開關(guān)上都裝有輔助接點和報警接點，同時監(jiān)控系統(tǒng)能分別采集，所以能分別出開關(guān)是事故跳閘還是正常分合閘。 逆變部分使用10kV 的逆變裝置，能在交流供電電源失電的情況下，把電池的直流電逆變成交流電源，為電站的交流負(fù)荷提供事故電源輸出。 如圖2 所示，在直流母線上接入DC/DC 模塊，把220V直流電變換成48V 直流電，給站用通訊電源供電。 這樣就把直流電源的電池作為主要的備用電源，在交流停電時提供事故、后備電源。 3 蓄電池容量計算 3.1 設(shè)計原始數(shù)據(jù) （1）電網(wǎng)輸入電源國三相，50 Hz，380 V，兩路獨立電源； （2）電池參數(shù) 蓄電池充電電壓14.1V/只； 電池浮充電電壓13.513.8V/只； 電池充電電流0.1C0.2C； （3）直流輸出 控制母線電壓220（110%）V； 控制母線負(fù)荷15A； （4）負(fù)荷 沖擊負(fù)荷7A； 事故負(fù)荷60.22A。 3.2 蓄電池參數(shù)計算 該水電站認(rèn)為事故放電時間應(yīng)持續(xù)8h。電池電壓最低為1.75V（此時電池電壓應(yīng)該0.85Ue）。采用的HOPPECKE電池放電電流值為I1=97A。設(shè)計余量為15%。 Qe逸Isgtsg/KkKQKt （1） 式中：Qe 為電池容量； Isg為應(yīng)急