直流電源系統(tǒng).ppt

1、直流電源系統(tǒng),講課人：陸繼賢,目錄,一、直流電源系統(tǒng)的概述 二、直流系統(tǒng)的構(gòu)成及要求 三、直流系統(tǒng)的絕緣檢測 四、直流系統(tǒng)接地原因及處理 五、蓄電池現(xiàn)場安裝要求,一、直流電源系統(tǒng)的概述,目前，發(fā)電廠及中、大型變電站的控制回路繼電保護裝置及其出口回路、信號回路，皆采用由直流電源供電。重要發(fā)電廠及變電站的事故照明也采用直流供電方式。另外，為確保發(fā)電機等主設備的安全，某些動力設備（例如電動油泵等)也由直流電源供電。完成對上述回路，裝置及動力設備供電的系統(tǒng)稱之為直流系統(tǒng)。,直流系統(tǒng)是發(fā)電廠和變電站的重要系統(tǒng)。在發(fā)電廠及大、中型變電站，由于被操作和被保護的主設備眾多，使直流系統(tǒng)分布面廣。它遍布廠或站各個

2、角落。因此，為確保發(fā)電廠和變電站的安全、經(jīng)濟運行，有完善而可靠的直流系統(tǒng)是非常必要的。,二、直流系統(tǒng)的構(gòu)成及要求,（一）直流系統(tǒng)的構(gòu)成 發(fā)電廠和變電站的直流系統(tǒng)主要由直流電源、直流母線及直流饋線等組成。直流電源包括蓄電池及其充電設備；直流饋線由主干線及直饋線構(gòu)成。 1、蓄電池 （1）發(fā)電廠及變電站常用的蓄電池，主要有酸性和堿性的兩大類。常用的酸性蓄電池是鉛蓄電池，,而常用的堿蓄電池是鎘-鎳蓄電池。它們的化學反應方程式如下。 PbO 2+Pb+2H2SO4 = PbSO4 + 2H2O 2Ni(OH)2 +Cd(OH)2 = 2NiOOH+Cd+2H2O （2）電氣參數(shù)。蓄電池的主要電氣技術(shù)參數(shù)

3、包括： 額定電壓：發(fā)電廠及變電站常用的鉛蓄電池的額定電壓為22.5V/只，鎘-鎳蓄電池的為1.25V/只。,放電,充電,充電,放電,額定容量（安時）:不同型號的蓄電池，其額定容量不同。所謂額定容量指：放電時間10h（或5h）、放電終止電壓1.8V（鉛蓄電池）或1V（鎘-鎳蓄電池）時的計算放電容量。鉛蓄電池的容量，小的有幾十安時，大的有1600Ah；而鎘-鎳蓄電池的容量，小的有10Ah，大的有500Ah。 短路電流：短路時蓄電池供出電流的大小，決定于蓄電池的電動勢、內(nèi)阻及外回路的電阻。當外回路的內(nèi)阻等于零時，鎘-鎳蓄電池可供出的最大短路電流為15-58A。,（3）蓄電池的充電。蓄電池的充電方法，

4、通常采用恒流充電方法。充電的種類有初充電、正常充電和均衡充電三種。為提高蓄電池的放電性能，新的蓄電池在交付使用前，為完全達到荷電狀態(tài)所進行的第一次充電為初充電。對已經(jīng)放過電的蓄電池充電稱之為正常充電。為補償蓄電池在使用過程中產(chǎn)生的電壓不均勻現(xiàn)象，使其恢復到規(guī)定的范圍內(nèi)而進行的充電稱之為均衡充電。,（4）蓄電池組。發(fā)電廠及變電站直流系統(tǒng)的額定電壓，通常48V、110V及220V三種。為取得上述各種電壓，需要將多個蓄電池串聯(lián)起來。另外，為使直流電源能輸出較大的電流，需要將幾個蓄電池并聯(lián)使用。直流系統(tǒng)的電壓越高，需串聯(lián)的蓄電池個數(shù)越多；要求直流系統(tǒng)輸出的電流越大，需并聯(lián)的蓄電池支路數(shù)越多。 （5）蓄

5、電池的浮充。在充電裝置的直流輸出端始終并接著蓄電池和負載，以恒電壓充電方式工作。正常運行時充電裝置在承擔經(jīng)常性負荷的同時向蓄電池補充充電，以補償蓄電池的自,放電，使蓄電池組以滿容量的狀態(tài)處于備用，該充電方式叫做浮充。此時，充電電源與蓄電池組并聯(lián)運行。浮充的方式有全浮充和半浮充兩種。 2、充電設備 為補償蓄電池運行中的功率損耗，維持電源電壓及增大短路容量，需對蓄電池經(jīng)常進行充電。 充電設備通常采用將三相交流進行整流、濾波及穩(wěn)壓的交-直流變換裝置。它應滿足以下要求：,（1）充電設備輸出電壓和輸出電流的調(diào)節(jié)范圍，應滿足蓄電池組各種充電方式的需要。對于直流電壓為110V的直流系統(tǒng)，充電設備輸出電壓的調(diào)

6、節(jié)范圍應為90-160V；對于額定電壓為220V的直流系統(tǒng)，充電設備輸出電壓的調(diào)節(jié)范圍為180V-310V。 （2）具有維持恒定輸出電壓及恒定輸出電流的調(diào)節(jié)功能。對于用可控硅整流設備作為充電裝置時，當其輸入電壓在額定電壓的+5%-15%范圍內(nèi)變化及輸出負荷電流在額定電流的20%-100%范圍內(nèi)變化時，其輸出電壓的變化+2%；,輸入電壓在+5%-15%額定電壓的范圍內(nèi)變化時，輸出穩(wěn)定電流的誤差小于5%。 （3）輸出電壓的波紋系數(shù)應滿足電力系統(tǒng)用蓄電池裝置運行及維護技術(shù)規(guī)程要求，直流母線波紋系數(shù)范圍應不小于2%。 （4）充電時應維持直流母線電壓的變化小于5%. （5）充電設備的額定電流應按下式進行

7、選擇。,浮充設備的輸出電流應能承擔正常運行時直流系統(tǒng)的負荷電流和蓄電池的自放電電流。其額定電流應該為 IN = +Ijc 式中IN 為額定電流，A;Qs 為蓄電池放電容量；T為蓄電池長期放電時間，取12h； Ijc 為直流系統(tǒng)正常負荷電流。 考慮到核對性充放電，也可按最大電流選擇 IN =（0.10.125）QS10 /10 式中:QS10 為10h放電容量,3、直流母線及輸出饋線 蓄電池組的輸出與充電設備的輸出并接在直流母線上。直流母線匯集直流電源輸出的電能，并通過各直流饋線輸送到各直流回路及其他直流負載（例如事故照明、直流電動機等）。 直流母線的接線方式，取決于蓄電池組的數(shù)量、對直流母線負

8、荷的供電方式及充電設備的配置方式。在中、大型發(fā)電廠及變電站，直流母線的接線方式多為單母線分段或雙母線。根據(jù)需要從每段或每條直流母線上引出多路直流饋線，將直流電源引至全廠或全站的配電室的直流小,小母線上，或引至直流動力設備的輸入母線上。 從各直流小母線上分別引至多路出線，分別接至保護盤，控制盤、事故照明盤或其他直流負荷盤。 4、直流監(jiān)控裝置 為測量、監(jiān)視及調(diào)整直流系統(tǒng)運行狀況及發(fā)出異常報警信號，對直流系統(tǒng)應設置監(jiān)控裝置。直流監(jiān)控裝置應包括測量表計，參數(shù)越限和回路異常報警系統(tǒng)等。,（二）對直流系統(tǒng)的基本要求 為確保發(fā)電廠及變電站的安全、經(jīng)濟運行，其直流系統(tǒng)應滿足以下要求。 （1）正常運行時直流母線

9、電壓的變化應保持在10%額定電壓范圍內(nèi)。 （2）蓄電池的容量應足夠大，以保證在浮充設備因故停運而其單獨運行時，能維持繼電保護及控制回路的正常運行，根據(jù)變電所設計規(guī)程，要求有人值班變電所全所事故停電蓄電池的放電容量不低于1h，無人值班變電所全所停電蓄電池的放電容量不低于2h；此外，還應保證事,事故發(fā)生后能可靠切除斷路器及維持直流動力設備（例如直流油泵）的正常運行，并有一定的冗余度。 （3）充電設備穩(wěn)定可靠，能滿足各種充電方式的要求，并有一定的冗余度。 （4）直流系統(tǒng)的接線要力求簡單可靠，便于運行及維護，并能滿足繼電保護裝置及控制回路供電可靠性要求。 （5）具有完善的異常、事故報警系統(tǒng)及直流電源分

10、級保護系統(tǒng)。當直流系統(tǒng)發(fā)生異?；蜻\行參數(shù)越限時，能發(fā)出告警信號；當直系統(tǒng)發(fā)生,短路故障時，能快速而有選擇性地切除故障饋線，而不影響其他直流回路的正常運行。 （6）宜使用具有切斷直流負載能力的、不帶熱保護的小空氣開關(guān)取代原有的直流熔斷器，小空氣開關(guān)的額定工作電流應按最大動態(tài)負荷電流的1.52倍選用。 （7）對于配置了雙重化保護的廠、站，還應要求直流系統(tǒng)的備用冗余配置，宜配置兩組蓄電池，各帶一段直流母線，每組蓄電池的容量應能帶全站負荷，兩端直流母線正常時分裂運行，事故時可通過合母聯(lián)開關(guān)的方式實現(xiàn)備用。雙重化配置的保護各在一個直流段上運行。,三、直流系統(tǒng)的絕緣檢測,（一）直流系統(tǒng)接地的危害 直流系統(tǒng)

11、一點接地，容易致使斷路器偷跳。此外，當直流系統(tǒng)中發(fā)生一點接地后，若再發(fā)生另外一處接地，將可能造成直流系統(tǒng)短路，致使直流電源中斷供電，或造成斷路器誤跳或拒跳的事故發(fā)生。 當控制回路中發(fā)生兩點接地時，可能造成斷路器的拒跳或誤跳。,（二）直流絕緣檢測裝置 當直流系統(tǒng)發(fā)生一點接地之后，應立即進行檢查及處理，以避免發(fā)生兩點接地故障。這就需要設置直流系統(tǒng)對地絕緣的檢測裝置，當直流系統(tǒng)對地絕緣嚴重降低或出現(xiàn)一點接地之后，立即發(fā)出告警信號。 1、直流絕緣檢測裝置的構(gòu)成原理 直流絕緣檢測裝置是根據(jù)電橋平衡原理構(gòu)成的。其檢測原理示意圖如圖6-60所示。,2、絕緣檢測和電壓監(jiān)視裝置 直流系統(tǒng)的絕緣檢測裝置的種類很多

12、。但是，不管是哪種裝置，其構(gòu)成原理均為電橋平衡原理。不同的是:構(gòu)成元件不同，功能多少不同。早期多采用繼電器構(gòu)成的絕緣檢測裝置，現(xiàn)在主要采用微機型絕緣檢測裝置。 微機型絕緣檢測裝置不但可以監(jiān)測全直流系統(tǒng)對地絕緣狀況，還可判斷出接地的極性，還能檢測出具體發(fā)生接地的直流饋線。該裝置的原理接線如圖6-61所示。,（三）對直流絕緣監(jiān)測裝置的要求 直流系統(tǒng)是不接地系統(tǒng)，直流系統(tǒng)的兩級（正極和負極）對地應沒有電壓，大地也應沒有直流電位。但是，由于絕緣檢測裝置的電壓表及信號繼電器的一端是接地的，就使得直流系統(tǒng)通過該儀表及信號繼電器與大地連接。實際上，發(fā)電廠及變電站的直流系統(tǒng)是經(jīng)高阻接地的接地系統(tǒng)。又因為圖6-

13、60中的R1 等于R2 ，因此在正常情況下，地的直流電位應等于直流系統(tǒng)電壓的1/2。 對直流系統(tǒng)絕緣檢測裝置用直流表計內(nèi)阻的要求是：用于220V回路的電壓表，內(nèi)阻不低于20K，用于110V回路的電壓表，內(nèi)阻不低于10K。,四、直流系統(tǒng)接地原因及處理,一、直流系統(tǒng)接地的原因：直流系統(tǒng)分布范圍廣、外露部分多、電纜多、且較長。所以，很容易受塵土、潮氣的腐蝕，使某些絕緣薄弱元件絕緣降低，甚至絕緣破壞造成直流接地。分析直流接地的原因有如下幾個方面： （1）二次回路絕緣材料不合格、絕緣老化、絕緣性能降低，或年久失修、嚴重老化?；虼嬖谀承p傷缺陷，如磨傷、砸傷、壓傷、扭傷或過流引起的燒傷等。,（2）雷雨季節(jié)

14、，室外端子箱或機構(gòu)箱內(nèi)潮濕積水、室外刀閘輔助接點接線盒密封不嚴進水受潮，導致直流二次回路中的正電源或負電源對地絕緣電阻下降，嚴重者可能到零，從而形成接地。 （3）全封閉開關(guān)柜小母線因熱脹冷縮等原因變形彎曲接觸到開關(guān)柜體造成直流接地。部分型號手車開關(guān)的可動部分與固定部分的二次連接插頭或插座缺少可靠的絕緣隔離措施，手車來回移動導致其中導線破損，使直流回路與開關(guān)金屬部分相接觸，從而導致接地。,（4）小動物爬入或小金屬零件掉落在元件上造成直流接地故障，如老鼠、貓等小動物爬入帶電回路；某些元件如線頭、未使用的螺絲、墊圈等零件，掉落在帶電回路上。 （5）因施工工藝不嚴格，造成直流回路出現(xiàn)裸線、線頭接觸柜體

15、等，引起接地。 二、查找接地故障的方法： 1、處理方法：當直流系統(tǒng)發(fā)生接地時，根據(jù)變電所絕緣監(jiān)測裝置實際配置情況，借助接地光字牌、主監(jiān)控絕緣報警系統(tǒng)、直流接地檢測儀報警等監(jiān)測手段，并通過切換接地監(jiān)測電壓表或查看報警記錄,及參數(shù)，判明直流接地的極性。接地極性明確后，可進行以下處理：檢查絕緣水平低（室外端子箱、接線箱、密封不嚴的刀閘機構(gòu)箱、無防雨罩的瓦斯繼電器等室外設備、現(xiàn)場工序易潮濕）、易發(fā)生接地的開路、存在設備缺陷及有檢修工作的電氣設備和線路是否有接地情況；在堅持查找直流接地故障的原則的前提下，依次切斷直流屏上各負荷開關(guān)，若直流屏上負荷開關(guān)所帶負荷中存在不允許短時停電負荷(失去電源后會引起保護

16、誤動作)，則禁止直接斷開直流屏上此負荷開關(guān)，而應從該負荷開關(guān)所帶本段各配出開路本柜控制電源上,逐一拉路查找，查找過程中也不允許選切不允許短時停電負荷(失去電源后會引起保護誤動作)，若直流屏上負荷開關(guān)所帶負荷中不存在不允許短時停電負荷，則可直接拉直流屏負荷開關(guān)，但切斷時間不得超過3秒鐘，不論回路接地與否均應合上，如果拉開此開關(guān)直流接地現(xiàn)象消除，則可以判斷接地點就在該段母線上，接下來可依次拉開該段母線上所有配出開路直流電源，進而判斷確切的接地開路并進行有效處理，徹底消除接地現(xiàn)象。如果拉開直流屏上此開關(guān)直流接地現(xiàn)象沒有消除，則應選擇依次拉直流屏上其他配出負荷開關(guān)，方法同上。不管是在直流屏配出負荷開關(guān)

17、中拉路查找接地還是在直流,屏配出負荷開關(guān)所帶的下一級負荷中查找接地，都必須堅持直流系統(tǒng)查找接地的原則。最后，如果直流接還沒消除，則應檢查蓄電池、充電裝置及直流屏柜內(nèi)各二次回路及接線是否有接地現(xiàn)象等。在切斷上述每一直流回路后，應迅速恢復送電。在切斷每一回路過程中，工作人員應根據(jù)儀表和信號裝置的指示，判斷是否有接地。如切斷時接地消失，恢復送電后接地又出現(xiàn)，則可肯定接地發(fā)生在該回路上，應及時查找接地點設法消除。,2查找接地拉路的順序： （1）、陰雨天氣，重點先找室外端子箱、接線箱、密封不嚴的刀閘機構(gòu)箱、無防雨罩的瓦斯繼電器等室外設備。 （2）、先找有工作的回路和近期工作過的回路，后找其它回路。 （3

18、）、先找事故照明、信號回路、充電裝置回路、蓄電池組，后找其它回路。 （4）、先找合閘回路，后找控制回路、保護回路。,（5）、先找室外設備，后找室內(nèi)設備。 （6）、先找6KV、10kV、35 kV回路，后找110kV、220kV、330kV回路。 （7）、先找簡單回路，后找復雜回路。 （8）、先找一般負荷，后找重要負荷。 四、查找接地時的注意事項： 1、防止保護誤動：一般的保護裝置出于反措的要求一般都有防止直流電源消失保護誤動的措施，對重要設備或新投產(chǎn)不久的設備，事先要采取措施，如申請斷開保護跳閘壓板。,2 、做好事故預想：拉路或取控制保險時，應事先通知值班人員，做 好事故預想，以防開關(guān)誤跳或出

19、現(xiàn)其它異常情況。 3、查找和處理直流接地時工作人員應戴線手套，穿長袖工作服，應使用內(nèi)阻大于2000歐伏的高內(nèi)阻電壓表，工具應絕緣良好。 4、對各分支線采用取下熔斷器尋找接地點的方法時，應先取下正極，后取下負極；給上時，先給上負極，后給上正極。,5、查找直流接地，停用保護時間超過3 s時，應征得部門生產(chǎn)控制室同意后進行，但保護停用時間應盡量短。 6、查找直流接地故障時，必須有二人進行。 7、禁止用燈泡查找接地點，以防直流回路短路。 8、查找直流一極接地故障時，切勿引起另一點接地，以防引起繼電保護、自動裝置的誤動或拒動，甚至引起短路燒直流保險。 9、當直流系統(tǒng)一點接地時，禁止在二次回路上工作。,1

20、0、拆除各端子、各開關(guān)的時間應盡可能短。 11、運用絕緣監(jiān)察裝置的測量轉(zhuǎn)換開關(guān)測正、負極對地電壓時可能有誤，主要是開關(guān)內(nèi)部的正、負極接點與接地點誤接通會造成誤發(fā)接地信號。 12、在拉路尋找直流接地前，應采取必要措施。防止因直流電源中 斷而造成保護裝置誤動作。 13、試拉各設備的直流電源時，應密切監(jiān)視一次設備的運行情況及有關(guān)儀表指示的變化情況。 14、需拆接端子線頭時按符合實際的圖紙進行，防止拆錯端子線頭，防止恢復接線時遺留或接錯；所拆線頭應做好記錄和標記。,五、蓄電池現(xiàn)場安裝要求 一、安裝場所的布局要求 1、容量在200Ah以上的閥控式密封鉛酸蓄電池組應設專用的蓄電池室。同一蓄電池室內(nèi)的兩組蓄

21、電池組間應裝設可靠防火間隔。蓄電池應采用支架安裝，不宜采用組屏安裝。 2、蓄電池室的溫度應經(jīng)常保持在1530之間，一般應保持在25左右，并保持良好的通風和照明。為延長蓄電池壽命，可在變電站專用蓄電池室中加裝具有防爆性能、能自啟動空氣調(diào)節(jié)裝置，以保證蓄電池在最佳溫度范圍內(nèi)工作。,3、蓄電池室的窗戶應采取遮光措施，以免陽光直射蓄電池。 4、蓄電池室內(nèi)應有良好的通風、散熱，并裝設測溫裝置。蓄電池室應有采暖和降溫措施。室內(nèi)的通風換氣量應按保證室內(nèi)含氫（按體積計算）低于0.7%，含酸量小于 2mg/m3計算。通風電動機應為防爆型抽風機。 5、蓄電池室的空調(diào)通風孔及取暖器不應直接對著蓄電池，采暖和降溫設施

22、與蓄電池的距離，不應小于750mm。盡量使蓄電池的各部位溫差不超過3。,6、蓄電池室的照明應使用防爆燈，并至少有一個接在事故照明母線上，室內(nèi)照明線應采用耐酸絕緣導線，并用暗線敷設。 7、開關(guān)、插座、熔斷器應安裝在蓄電池室外。需安裝在蓄電池室內(nèi)的插座必須使用防爆式插座。 8、蓄電池室應設有檢修維護通道，以供檢修、維護人員更換電池和清潔時使用。一側(cè)布置蓄電池時，檢修通道的寬度不應小于0.8m，兩側(cè)布置蓄電池時，檢修通道的寬度應不小于1m。,二、安裝接線要求 1、同類型、不同容量、不同電壓的蓄電池組可以同室布置。不同類型的蓄電池組（即酸性和堿性）不能同室布置。 2、安裝在同一層蓄電池之間宜采用有絕緣

23、護套的連接條連接，不同層的蓄電池間應采用電纜連接，連接電纜要求用阻燃電纜。不論是臥式安裝還是立式安裝，連接導線都應力求縮短，蓄電池布置應合理、緊湊。 3、緊固連接應牢固、可靠，所有緊固件均具有防腐鍍層或涂層，緊固連接應有防松措施。,4、蓄電池組引出線應采用鎧裝阻燃電纜，其正極和負極的引出線不應共用一根電纜。 5、兩組蓄電池的電纜應分別鋪設在各自獨立的通道內(nèi)，盡量避免與交流電纜并排鋪設，在穿越電纜豎井時，兩組蓄電池電纜應加穿金屬套管。 6、蓄電池組與直流柜之間的連接電纜長期允許載流量的電流，應取蓄電池 1h 放電率電流；允許電壓降應根據(jù)蓄電池組出口端最低計算電壓值選取，不宜高于直流系統(tǒng)標稱電壓的

24、1%。,7、電池架的整體高度不宜超過1600mm，每層間隔宜為400500mm，以便于安裝、維護和更換蓄電池。每層蓄電池安裝排數(shù)不宜超過兩排，以利于巡檢和維護時工作人員可以方便地接觸到蓄電池的極柱端子。 8、膠體式閥控式密封鉛酸蓄電池，宜采用立式安裝；貧液吸附式閥控式密封鉛酸蓄電池，可采用臥式或立式安裝。 9、電池架應設有保護接地，接地處應有防銹措施和明顯標志。,三、蓄電池安裝注意事項 1、搬運時禁止在端子處用力，否則會使極柱密封發(fā)生泄漏。 2、嚴禁在密封的空間和明火附近安裝蓄電池，否則有引發(fā)爆炸及火災的危險。 3、不要用乙烯薄膜類有可能引發(fā)靜電的東西蓋住蓄電池，產(chǎn)生的靜電有可能引起爆炸。 4、不要在有可能浸水的地方安裝蓄電池，否則有發(fā)生觸電的危險。 5、不要在有粉塵的地方安裝蓄電