變電站講解――直流系統(tǒng)

1、變電站講解 直流系統(tǒng),什么是直流系統(tǒng),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。 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)的用途,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、

2、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，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。 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,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(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)

3、、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。,整流模塊系統(tǒng),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(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。 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),監(jiān)控系統(tǒng)是整個(gè)直流系統(tǒng)的控制、管

4、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)行長期自動(dòng)監(jiān)測，獲取系統(tǒng)中的各種運(yùn)行參數(shù)和狀態(tài)，根據(jù)測量數(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。 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),絕緣監(jiān)測單元,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(shí)時(shí)監(jiān)測線路對(duì)地漏電阻，此數(shù)值可根據(jù)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)測單元目前有母線絕緣監(jiān)測、支路絕緣監(jiān)測。,絕緣監(jiān)測

5、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,電池巡檢單元就是對(duì)蓄電池在線電壓情況巡環(huán)檢測的一種設(shè)備?？梢詫?shí)時(shí)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(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,開關(guān)量檢測單元,開關(guān)量檢測單元是對(duì)開關(guān)量在線檢測及告警干節(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關(guān)量檢測單元就會(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)量檢測單元可以

6、采集到1-108路開關(guān)量和多路無源干節(jié)點(diǎn)告警輸出。,降壓單元,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(shí)，降壓單元自動(dòng)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(jí)降壓硅鏈，一種是無級(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。無級(jí)降壓斬波就是一個(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

7、前無級(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,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,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。 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。 事故負(fù)荷是指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。 根據(jù)上述三種直流

8、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

9、余總共選擇3臺(tái)5A模塊。,蓄電池,1、定義：蓄電池是既能把電能轉(zhuǎn)化為化學(xué)能儲(chǔ)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(yùn)行維護(hù)比較復(fù)雜。堿性蓄電池體積小、壽命長、運(yùn)行維護(hù)簡便，但事故放電時(shí)電流較小。目前廣泛運(yùn)用酸性蓄電池。,3、蓄電池主要構(gòu)成 ：容器、電解液和正、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(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)

10、，正負(fù)極板之間的點(diǎn)位差就是蓄電池的電勢；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，

11、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。,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(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(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

12、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,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。通常放電約達(dá)容量的60%-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

13、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？）。,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

14、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,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(dòng)和電動(dòng)兩種形式?；ハ嘟^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(gè)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(gè)觸頭跨接在相鄰的兩個(gè)金屬片上，并通過另一個(gè)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）。,蓄電池：閥控式密封鉛酸蓄電池,該蓄電池組運(yùn)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,（1）

15、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(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。 （2）浮充電 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。,（3）均衡充電 閥式電池在長期浮充運(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： A、當(dāng)電池安裝完畢； B、浮充運(yùn)行中蓄電池間電壓偏差超過規(guī)定標(biāo)

16、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； C、當(dāng)交流電源中斷時(shí)，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(duì)第二種情況如果設(shè)有電池監(jiān)控裝置能判斷時(shí)，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(shí)，則根據(jù)制造廠的要求，一般浮充運(yùn)行3個(gè)月，720小時(shí)后即進(jìn)行均衡充電。在投運(yùn)前，對(duì)電池進(jìn)行初充電，此時(shí)用恒流為1.0I10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(shí)充電電流減少，轉(zhuǎn)為正常運(yùn)行狀態(tài)，即浮充電壓為2.25V。當(dāng)運(yùn)行720h以后進(jìn)行均衡充電，即先以1.0I10對(duì)電池充電，電池電壓為2.35V轉(zhuǎn)為恒壓充電。,本站

17、閥控式密封鉛酸蓄電池組,兩組閥控式鉛酸蓄電池 蓄電池組容量： 300Ah（容量是怎么計(jì)算出來的？） 蓄電池個(gè)數(shù)： 每組52只 事故放電時(shí)間： 兩小時(shí) 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(shí)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,蓄電池基本技術(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

18、標(biāo)應(yīng)滿足正常使用要求。 蓄電池在環(huán)境溫度2025時(shí)的浮充運(yùn)行壽命應(yīng)不低20年。 蓄電池組按規(guī)定的試驗(yàn)方法，10h率容量應(yīng)在第一次充放電循環(huán)時(shí)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(shí)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

19、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(gè)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(dòng)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(gè)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(shí)，不應(yīng)內(nèi)部爆炸。 蓄電池封置9

20、0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(shí)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(shí)際測試的蓄電池內(nèi)阻值一致，允許偏差范圍10%。 蓄電池在正常浮充電狀態(tài)下運(yùn)行3-6個(gè)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(shí)后，疊加沖擊電流（8 I10）放電1次，沖擊放電時(shí)蓄電池組端電壓不低于101V。

21、 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(shí)后，疊加不同沖擊電流（時(shí)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交流不停電電源,UPS（Uninterruptible Power System ），即不間斷電源，是一種含有儲(chǔ)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(tái)計(jì)算機(jī)、計(jì)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(shí)，UPS 將市電穩(wěn)壓后

22、供應(yīng)給負(fù)載使用，此時(shí)的UPS就是一臺(tái)交流市電穩(wěn)壓器，同時(shí)它還向機(jī)內(nèi)電池充電；當(dāng)市電中斷（事故停電）時(shí), 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的組成,UPS電源系統(tǒng)由4部分組成：整流、儲(chǔ)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(shí)（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(chǔ)能電池來完成，由于整流器對(duì)瞬時(shí)脈沖干擾不能消除，整流后的電壓仍存在干擾脈沖。儲(chǔ)能電池除可存儲(chǔ)直流

23、直能的功能外，對(duì)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(chǔ)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(duì)脈沖的平滑特性消除了脈沖干擾，起到了凈化功能，也稱對(duì)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(jì)了系統(tǒng)工作開關(guān)，主機(jī)自檢不間斷電源故障后的自動(dòng)旁路開關(guān)，檢修旁路開關(guān)等開關(guān)控制。,UPS的原理,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?，供給逆變電路。AC-DC輸入有軟啟動(dòng)電路，可避免開機(jī)時(shí)對(duì)電網(wǎng)的沖擊。 DC-AC逆變電路：采用大功率I

24、GBT模塊全橋逆變電路，具有很大的功率富余量，在輸出動(dòng)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(dòng)：控制驅(qū)動(dòng)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(dòng)信號(hào)外，還完成SPWM正弦脈寬調(diào)制的控制，由于采用靜態(tài)和動(dòng)態(tài)雙重電壓反饋。極大地改善了逆變器的動(dòng)態(tài)特性和穩(wěn)定性。,UPS電源工作過程 當(dāng)市電正常380Vac時(shí)，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(shí)市電對(duì)電流充電。當(dāng)任何時(shí)候市電欠壓或突然掉電，則由電池

25、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(shí)間。當(dāng)電池能量即將耗盡時(shí)，不間斷電源發(fā)出聲光報(bào)警，并在電池放電下限點(diǎn)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(shí)，跳到旁路狀態(tài)，并在負(fù)載正常時(shí)自動(dòng)返回。當(dāng)發(fā)生嚴(yán)重超載（超過200%額定負(fù)載）時(shí)，不間斷電源立即停止逆變器輸出并跳到旁路狀態(tài)，此時(shí)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(yùn)行，電源在開機(jī)前，首先計(jì)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(jì)負(fù)載能力，一般帶計(jì)算機(jī)負(fù)載時(shí)可承受的

26、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(gè)負(fù)載伏安數(shù) 每套PLC功率： 220V*0.5=110VA 每臺(tái)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=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。,UPS日常維護(hù)與檢修,(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(huì)將灰塵帶入機(jī)內(nèi)沉積、當(dāng)遇空氣

27、潮濕時(shí)會(huì)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(huì)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(shí)，檢查各連接件和插接件有無松動(dòng)和接觸不牢的情況。,(2)雖說儲(chǔ)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(shí)添加蒸餾水的工作。但外因工作狀態(tài)對(duì)電池的影響并沒有改變，不正常工作狀態(tài)對(duì)電池造成的影響沒有變，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(chǔ)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(duì)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

28、。放電過程中如有一只達(dá)到放電終止電壓時(shí)，應(yīng)停止放電，繼續(xù)放電先消除落后電池后再放。 b.核對(duì)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(duì)落后電池處理后再作核對(duì)性放電實(shí)驗(yàn)。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(shí)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(duì)標(biāo)示電池應(yīng)定期測量并做好記錄。 d.日常維護(hù)中需經(jīng)常檢查的項(xiàng)目有：清潔并檢測電池兩端電壓、溫度；連接處有無松動(dòng)，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)

29、從廣義的維護(hù)立場出發(fā)，做到運(yùn)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(yùn)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(yùn)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(yùn)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(shí)，應(yīng)先查明原因，分清是負(fù)載還是UPS電源系統(tǒng)；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(duì)面而不對(duì)點(diǎn)，對(duì)更換配件很方便，但要維修故障點(diǎn)，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(duì)主機(jī)出現(xiàn)擊穿，斷保險(xiǎn)或燒毀器件的故障，一定要查明原因并排除故障后才能

30、重新啟動(dòng)，否則會(huì)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(shí)，應(yīng)及時(shí)采用相應(yīng)的方法恢復(fù)和修復(fù)，對(duì)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(huì)對(duì)整組電池帶來不利影響。對(duì)壽命已過期的電池組要及時(shí)更換，以免影響到主機(jī)。,本站UPS介紹許繼電氣,1、環(huán)境條件： 安裝地點(diǎn)：戶內(nèi)（通風(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(duì)濕度：90%（20） 日平均最大相對(duì)濕度：95%(20) 抗震能力：8度 防護(hù)等級(jí)：IP30,2、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

31、系統(tǒng)、饋線屏等組成，每套UPS至少包括：2臺(tái)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(jì)算機(jī)監(jiān)測、監(jiān)控系統(tǒng)，電能計(jì)費(fèi)系統(tǒng)、繼電保護(hù)裝置、火災(zāi)自動(dòng)報(bào)警系統(tǒng)以及其他自動(dòng)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(yùn)行模式 正常情況下，UPS主機(jī)分別由外部交流電源輸入經(jīng)整流逆變對(duì)負(fù)荷供電。當(dāng)主機(jī)交流信號(hào)消失時(shí)自動(dòng)（無延時(shí)）轉(zhuǎn)為站內(nèi)直流電源供電，再經(jīng)逆變對(duì)UPS負(fù)荷供電。當(dāng)UPS主機(jī)故障時(shí)經(jīng)旁路靜態(tài)開關(guān)自動(dòng)轉(zhuǎn)換為旁路系統(tǒng)供電（切換時(shí)間不大于5ms），或者當(dāng)主機(jī)進(jìn)行計(jì)劃維修時(shí)經(jīng)手動(dòng)旁路開關(guān)切換為旁

32、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(jì) 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(dú)的控制板和控制電源，每個(gè)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(bào)警顯示。 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(yùn)行、直流系統(tǒng)供電運(yùn)行、旁路供電運(yùn)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(yùn)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

33、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(bào)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(diǎn)送DCS報(bào)警。 UPS控制裝置應(yīng)有RS485通信接口（通信規(guī)約在設(shè)計(jì)聯(lián)絡(luò)會(huì)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(shí)間：無瞬間斷電 逆變單元異常

34、轉(zhuǎn)電子旁路切換時(shí)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）,直流系統(tǒng)的設(shè)計(jì),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、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(tái)混流式水輪發(fā)電機(jī)，總

35、裝機(jī)容量2伊50MW，最大凈水頭231m。電站年利用小時(shí)數(shù)為1760h，多年平均發(fā)電量為176GWh。電站以2 回132kV出線一級(jí)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(jì)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(duì)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(gè)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。,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(diǎn) （1）水電站占地面積大

36、，被控制的對(duì)象遠(yuǎn)，在相同操作功率時(shí)，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(jí)的音噪比高于110 V 直流電壓等級(jí)。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(shí)，事故照明回路不能直接切換，需要增加降壓變

37、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(diǎn) （1）蓄電池的個(gè)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(jià)，也相應(yīng)增加了蓄電池室建筑面積。,（2）220 V 電壓對(duì)絕緣的要求較110 V高，據(jù)蓄電池運(yùn)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。當(dāng)兩者采用同型號(hào)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(diǎn)斷開時(shí)，對(duì)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(duì)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)

38、展，各直流系統(tǒng)制造廠根據(jù)在運(yùn)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(duì)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(shí)水電站采取計(jì)算機(jī)保護(hù)，其本身抗干擾能力強(qiáng)，干擾電壓對(duì)其影響較?。辉龃笮盘?hào)繼電器內(nèi)阻，防止因電容電流而引起某些信號(hào)繼電器誤動(dòng)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(dú)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

39、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(duì)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(jí)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(jì)技術(shù)規(guī)程的規(guī)定，如圖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(gè)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(gè)60kW的變

40、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(shí)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(shí)，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)人機(jī)界面采用工業(yè)觸摸屏。通過點(diǎn)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(gè)功能模塊分散在各個(gè)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

41、息。,主充電柜上各有4 個(gè)開關(guān)使用電動(dòng)操作機(jī)構(gòu)，能通過上位機(jī)發(fā)送通信信號(hào)操作開關(guān)的分/合來實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)方操作，同時(shí)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(dòng)開關(guān)來控制開關(guān)的分/合。同時(shí)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(dú)的充電機(jī)和蓄電池供電，當(dāng)三相交流電正常時(shí)由充電裝置給輸出饋線回路供電，當(dāng)三相交流輸入停電時(shí)，由蓄電池給輸出饋線供電。同時(shí)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(shí)，能通過充電機(jī)把直流逆變?yōu)榻涣鳎哑浞答伒诫娋W(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

42、線電壓通過自動(dòng)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?yàn)楹祥l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(duì)母線和各個(gè)支路的絕緣情況進(jìn)行檢測，當(dāng)母線的對(duì)地電阻下降到25k以下，就能發(fā)出報(bào)警,并在監(jiān)控系統(tǒng)上顯示接地的電阻值和在哪個(gè)回路。 在蓄電池室的每套電池上設(shè)置了一套電池巡檢裝置，實(shí)時(shí)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(bào)警。并顯示出是哪節(jié)蓄電池出現(xiàn)故障。 在每個(gè)開關(guān)上都裝有輔助接點(diǎn)和報(bào)警接點(diǎn)，同時(shí)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

43、。 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(shí)提供事故、后備電源。,3 蓄電池容量計(jì)算 3.1 設(shè)計(jì)原始數(shù)據(jù) （1）電網(wǎng)輸入電源國三相，50 Hz，380 V，兩路獨(dú)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(jì)算 該水電站認(rèn)為事故放電時(shí)間應(yīng)持續(xù)8h。電池電壓最低為1.75V（此時(shí)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(jì)余量為15%。 Qe逸Isgtsg/KkKQKt （1） 式中：Qe 為電池容量； Isg為應(yīng)急負(fù)載電流； tsg 為應(yīng)急放電時(shí)