直流系统及UPS

直流系统及UPS直流系统一、直流系统的作用及工作原理二、系统各单元工作原理三、我厂直流系统简介四、我厂直流系统运行相关规定五、直流系统的操作及巡视项目六、直流系统的相关问题和事故处理一、直流系统的作用及工作原理•直流系统主要作为高压断路器直流操作机构的分、合闸、继电保护、自动装置、信号装置等使用的操作电源及事故照明和控制用直流电源，由交流配电单元、充电模块、直流馈电、集中监控单元、绝缘监测单元、降压单元和蓄电池组等部分组成。图1为直流系统原理框图。系统原理框图图1系统原理框图Ⅰ路输入控制输出远程监控Ⅱ路输入绝缘监测控制回路降压单元集中监控单元蓄电池组交流配电单元充电模块充电模块充电模块合闸回路工作原理•两路交流输入经交流配电单元选择其中一路交流输入提供给充电模块；充电模块输•出稳定的直流，一方面对蓄电池组补充充电和提供合闸输出，另外通过降压单元提供控•制输出，为负载提供正常的工作电流；绝缘监测单元可在线监测直流母线和各支路的对•地绝缘状况；集中监控单元可实现对交流配电单元、充电模块、直流馈电、绝缘监测单•元、直流母线和蓄电池组等运行参数的采集与各单元的控制和管理，并可通过远程接口•接受后台操作员的监控。二、系统各单元工作原理•1、交流配电单元•图2为双路交流自投电路，适用于一组充电机由两路交流电源供电的系统。交流配电单元各部分电路原理如下：•双路交流自投回路由交流配电单元，两个交流接触器（1CJ、2CJ）组成。交流配电单元为双路交流自投的检测及控制元件，接触器为执行元件。交流配电单元上设有转换开关QK、两路电源的指示灯和交流故障告警信号输出的空接点。转换开关QK有4个档位，旋转手柄旋至不同档位可实现如下功能：交流配电单元图2双路交流自投电路图雷击浪涌吸收器交流配电单元缺相检测交流1正常交流2正常1#交流故障(失压、缺相)位置退出1#交流2#交流互投触点1#AC380VQK2#AC380V2#交流故障(失压、缺相)缺相检测ABCNABCNABCN1CJ2CJA1B1C1A2B2C2N1N221435678OUT11OUT21OUT221FU2FUQKQK2CJ2CJ1CJ1CJJ1J2J1J2J1J4J21-23-45-67-80°90°180°270°交流配电单元•（1）、“退出”位：两个交流接触器均断开，关断两路交流输入。•（2）、“1#交流”或“2#交流”位：手动选择1#或2#交流投入作为充电机的输入电源。•（3）、“互投”位：双路交流的自动互投位，当任一路交流故障时，均可自动将另一路交流投入，以保证充电机交流电源的可靠性。放雷单元•雷击分为直击雷和感应雷两种，线路直接遭雷击时，电缆中流过很大电流，同时引起数千伏的过电压直接加到线路装置和电源设备上，持续时间达若干微秒，直接危害用电设备。感应雷通过雷云之间或雷云对地的放电，在附近的电缆或用电设备上产生感应过电压，危害用电设备的安全。因此必须要在交流配电单元入口加装防雷器。•●雷击浪涌吸收器•雷击浪涌吸收器具有防雷和抑制电网瞬间过压双重功能，最大通流量40KA，动作时间小于25ns。由图4可见，相线与相线之间，相线与零线之间的瞬间干扰脉冲均可被压敏电阻和气体放电管吸收。因此，其功能优于单纯的防雷器。•ABCN图4雷击浪涌吸收器工作原理图充电模块•充电模块采用（N+1）冗余方式供电，即在用N个模块满足电池组的充电电流（0.1C10）•加上经常性负荷电流的基础上，增加1个备用模块。例如：200AH电池组，经常性负荷(Ij)•为10A的直流系统，可算出充电机的最大输出电流为：•（1）、最大输出电流=0.1C10+Ij=0.1×200+10=30A•如采用容量为10A的充电模块，取N=3，N+1=4•（2）、备用模块采用热备份方式，直接参与正常工作。降压装置•系统正常工作时，充电机对蓄电池的均/浮充电压通常会高于控制母线允许的波动电压范围，采用多级硅调压装置串接在充电机输出（或蓄电池）与控制母线之间，使调压装置的输出电压满足控制母线的要求。•图5为降压装置原理图，由降压硅链、控制器、执行继电器及转换开关组成。•降压硅链由多只大功率硅整流二极管串接而成，利用PN结基本恒定的正向压降，通过改变串入电路的PN结数量来获得适当的压降。转换开关有多个档位，正常运行时将转换开关置于“自动”档位，装置处于自动调压状态，这时调压装置实时检测控制母线电压，并与设定值进行比较，根据比较结果，控制硅链的投入级数，从而保证控制母线电压波动范围；当手动操作转换开关至“0”位时，所有硅链全部投入,降压值最大；当手动操作转换开关至•“1”位时，转换开关“3-4”接点闭合，从而使执行继电器J1线圈带电，驱动其常开接点J1闭合，1级硅链被短接，依此类推，当转换开关分别转至“2”、“3”、“4”、“5”时，2级、3级、4级、5级硅链被短接，从而达到根据需要手动调节控制母线电压的目的。•硅链中大功率硅二极管由专用的自冷式散热片夹持固定，确保散热效果，适于大电流下连续可靠工作。整个装置采用独立模块化设计,便于安装和维护，整个单元一般安装在屏内顶部，便于散热。输入输出D1D2D3D4D5J1J2J3J4J5J5J4J3J2J145678GLK-1119753121086411223QKQKQKQKQK开关状态手动自动自动触点位置012345-450450900135022501800001-23-45-67-89-1011-120自动12354图5降压装置原理图直流馈电单元•直流馈电单元是将直流电源通过负荷开关送至各用电设备的配电单元。根据负荷的功能不同馈线回路可分为：控制回路和合闸回路，各回路所用负荷开关均选用专用直流断路器，分断能力均在6kA以上，保证在直流负荷侧故障时相应支路可靠分断，其容量与本系统上、下级开关相匹配，以保证开关动作的选择性。绝缘监测单元绝缘检测单元•绝缘监测单元用于监测直流系统电压及其绝缘情况，在直流电压过、欠压或直流系统绝缘强度降低等异常情况下发出声光告警，并将对应告警信息发至集中监控器。根据用户的不同需要，绝缘监测仪可配置普通型或带支路巡检型，一般安装在馈线柜上，带支路巡查的监测仪配有传感器,分别装在每回馈线开关的后下部,各馈线开关的引出线穿过传感器的中心孔。•（1）、内置绝缘监测仪•检测直流母线电压、正负母线对地电压、正负母线对地电阻。当电压过高、过低或绝缘电阻过低时发出相应的告警信号，告警定值可通过键盘设置。•（2）、带支路巡检的绝缘监测仪•监测正负直流母线的对地电压和绝缘电阻，当正、负直流母线的对地绝缘电阻低于设定的报警值时，自动启动支路巡检功能。支路巡检采用直流有源CT，不需向母线注入信号。每个CT内含CPU，被检信号直接在CT内部转换为数字信号，由CPU通过串行口上传至绝缘监测仪主机。支路检测精度高和抗干扰能力强。采用智能型CT,所有支路的漏电流检测同时进行,支路巡检速度高。监控单元•一、交流配电监测•(1)、电源系统的交流输入设有交流配电单元，当出现交流失电、缺相故障时，通过无源接点将告警信号送监控器，监控器发出交流电源故障告警信号。•(2)、当系统配有智能交流电压、电流表时，这些表计能直接显示交流输入电压、电流，并通过串行总线将测量到的数据送监控器，监控器可显示这些数据，并判断交流输入是否过压、欠压、失电、缺相或三相不平衡,故障时发出交流电源故障告警信号。•直流配电监测•(1)正常情况下电源系统设有母线电压、电流表或变送器及蓄电池电压、电流表，这些表•计能直接显示母线及蓄电池电压、电流，并通过串行总线将测量到的数据送监控器，•监控器可显示这些数据，判断母线及蓄电池是否过压、欠压，故障时发出告警信号。•(2)重要回路(蓄电池、充电机)的熔断器设有熔断器故障附件，故障信号直接送监控器，•故障时发出熔断器故障告警信号。•(3)当馈线回路设有馈线脱扣故障告警触点时，各脱扣故障告警信号并连后送监控器，故•障时发出馈线脱扣故障告警信号。•(4)当电源系统配有馈线状态监测模块时，馈线状态监测模块通过串行总线将测量到的馈•线开关分合状态送监控器。•(5)充电机、蓄电池的输出开关及母联开关、放电开关的状态可由其辅助接点送给监控器，•在历史记录中显示和送给后台。•(6)电压监视器，重要回路可选配独立的电压监视器，当电压异常时，可通过空接点发出•报警信号。检测单元•绝缘监测•(1)当电源系统选用监控器内置接地仪时，可同时监测到两段母线的对地绝缘电阻，并显•示接地电阻值，当监测到的接地电阻值小于设定值时，发出接地故障告警信号。•(2)当电源系统选用带支路检测的接地仪时，接地仪通过RS485数字通信接口将测量到的•数据送监控器，故障时发出接地故障告警信号及显示接地支路号和接地电阻值。•(3)当电源系统选用绝缘监查继电器时，可监测一段母线的对地绝缘电阻，并显示接地电•流，当接地电流大于设定值时，发出告警信号。•充电模块监控•充电模块通过串行总线接受监控器的监控，实时向监控器传送工作状态和工作数据，•并接受监控器的控制。监控的功能有：•(1)遥控充电模块的开/关机及均/浮充•(2)遥测充电模块的输出电压和电流。•(3)遥信充电模块的运行状态。•(4)遥调充电模块的输出电压。绝缘检测单元•电池管理•电池的管理功能主要有如下内容：•(1)可显示蓄电池电压和充放电电流，当出现过、欠压时进行告警。•(2)设有温度变送器测量蓄电池环境温度，变送器通过串行总线将测量到的蓄电池环境温度送监控器，当温度偏离25℃时，由监控器发出调压命令到充电模块，调节充电模块的输出电压，实现浮充电压温度补偿。不同品牌的蓄电池其温度补偿系数要求不同，可通过监控器键盘设置温度补偿系数，豹牌单节2V电池的温度补偿系数为0.005V/℃，对于108只的电池组，其温度补偿系数为0.54V/℃，即当温度上升1℃时，充电机输出电压降低0.54V，当温度下降1℃时，充电机输出电压上升0.54V。•(3)手动定时均充，可通过监控器键盘预先设置均充电压、均充时间，然后启动手动定时均充，监控器运行以下均充程序：以整定的充电电流进行稳流充电，当电压逐渐上升到均充电压整定值时，自动转为稳压充电，定时时间到转为浮充运行。充电曲线见图6电池管理图6手动定时均衡充电曲线0．1C10A电流A电压U浮充电定时到稳压充电稳流充电浮充电压均充电压电池管理•(4)自动均充，当下述的条件之一成立时，系统自动启动均充：•①系统连续浮充运行超过设定的时间(可通过监控器键盘设置，出厂设置为3个月)•②交流电源故障，蓄电池放电超过十分钟；自动均充电程序：以整定的充电电流进行稳流充电，当电压逐渐上升到均充电压整定值时，自动转为稳压充电，当充电电流小于0.01C10A后延时1小时（或设定值），转为浮充运行。充电曲线见图7图7自动均衡充电曲线0．1C10A电流A电压U浮充电延时或定时到优先转为浮充状态稳压充电稳流充电浮充电压均充电压计时点0.01CA10三、我厂直流系统简介•我厂直流系统分为：机组动力用直流系统；机组控制用直流系统；升压站控制用直流系统；集中控制楼控制用直流系统。其中动力系统直流电压为220伏，其余为110伏，机组动力用直流系统和机组控制用直流系统为单机单母线系统，一期三台机组母线通过直流开关相联。升压站控制用直流系统、集中控制楼控制用直流系统为单母线分段。•我厂直流柜按功能分主要分充电柜和馈线柜，共41面柜，其中动力系统14面（4（＃1机）＋6（＃2机）＋4（＃3机）），控制系统15面（4＋7＋4），升压站系统和集控楼系统各6面。直流系统详细配置如下：我厂直流系统简介•1、机组直流系统配置•每台机组设置一组220V蓄电池配两组充电器向动力负荷供电，另设置一组110V蓄电池配两组充电器向控制负荷供电。•2、集控室公用直流系统•本期3台机组设置两组110V蓄电池配三组充电器向本期3台机组公用控制负荷供电，以提高供电的可靠性。•3、220kV配电装置直流系统•设置两组110V蓄电池配以提高供电的可靠性。三组充电器向220kV配电装置控制负荷供电，•4、直流系统接线•（1）