变电站直流系统讲解.

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目录第一部分:直流系统的作用第二部分:直流系统组成及部件作用第三部分:直流母线的接线方式第四部分:直流系统巡视第五部分:直流系统接地查找第一部分直流系统的作用第一小节直流系统作用直流系统是给信号设备、保护、自动装置、事故照明、应急电源及断路器分、合闸操作提供直流电源的电源设备。直流系统是一个独立的电源,它不受发电机、厂用电及系统运行方式的影响,并在外部交流电中断的情况下,保证由后备电源(蓄电池)继续提供直流电源的重要设备。直流系统的用电负荷极为重要,对供电的可靠性要求很高。直流系统的可靠性是保障变电站安全运行的决定性条件之一。大中型发电厂及变电所主要采用直流操作电源。第一部分直流系统的作用第二小节变电站操作电源基本要求保证供电的可靠性:最好装设独立的直流操作电源,以免交流系统故障而影响操作电源的正常供电。具备足够的容量:满足全厂(所)事故停电时,直流电源负荷、最大冲击负荷及1h事故照明等用电需要;且能保证直流母线电压在规定的额定值(正常运行时,操作电源母线电压波动范围小于5%额定值;事故时操作电源母线电压不低于90%额定值;失去浮充电源后,在最大负载下的直流电压不低于80%额定值),波纹系数小于5%。满足经济和实用的要求:使用寿命长、维护工作量小、投资省、占地面积小、噪声干扰小等。第一部分直流系统的作用第三小节直流系统的优势输出电压稳定。与交流电网无关,供电可靠性高,电压稳,容量大;单个直流屏有二路交流输入(自动切换),加上蓄电池,相当于有三路电源供电。作为独立可靠的直流操作电源,即使变电站交流系统全部停电,仍能在一段时间内可靠地给部分重要设备供电,是最稳定、最可靠的直流电源;假如用交流电源,当系统发生短路故障,电压会因短路而降低,使二次控制电压也降低,严重时会因电压低而使断路器跳不开。所以,控制回路使用直流电源比交流电源更加可靠!第二部分直流系统组成及部件的作用第一小节直流系统的基本概念直流母线:直流电源屏内的正、负极主母线。合闸母线:直流电源屏内供断路器电磁合闸机构等动力负荷的直流母线。直流馈线:直流馈线屏至直流小母线和直流分电屏的直流电源电缆。均衡充电:用于均衡单体电池容量的充电方式,一般充电电压较高,常用作快速恢复电池容量。浮充电:保持电池容量的一种充电方法,一般电压较低,常用来平衡电池自放电导致的容量损失,也可用来恢复电池容量。第二部分直流系统组成及部件的作用第一小节变电站直流系统的基本概念直流母线:直流电源屏内的正、负极主母线。合闸母线:直流电源屏内供断路器电磁合闸机构等动力负荷的直流母线。直流馈线:直流馈线屏至直流小母线和直流分电屏的直流电源电缆。均衡充电:用于均衡单体电池容量的充电方式,一般充电电压较高,常用作快速恢复电池容量。浮充电:保持电池容量的一种充电方法,一般电压较低,常用来平衡电池自放电导致的容量损失,也可用来恢复电池容量。第二部分直流系统组成及部件的作用第一小节变电站直流系统的基本概念正常充电:蓄电池正常的充电过程,即由均充电转到浮充电的过程;定时均充:为了防止电池处于长期浮充电状态可能导致电池单体容量不平衡,而周期性地以较高的电压对电池进行均衡充电;限流均充:以不超过电池充电限流点的恒定电流对电池充电;恒压均充:以恒定的均充电压对电池充电。第二部分直流系统组成及部件的作用第二小节变电站直流系统的构成主要由充电屏和蓄电池组成。充电屏:充电模块、交流配电、直流馈电、配电监控、监控模块、绝缘检测仪、电池监测仪。蓄电池:容器、电解液和正、负电极。第二部分直流系统组成及部件的作用第二小节变电站直流系统的构成主要由充电屏和蓄电池组成。充电屏:充电模块、交流配电、直流馈电、配电监控、监控模块、绝缘检测仪、电池监测仪。蓄电池:容器、电解液和正、负电极。第二部分直流系统组成及部件的作用第二小节变电站直流系统的构成充电屏的各部件功能及作用:(1)充电模块:完成AC/DC变换,实现系统最为基本的功能;(2)交流配电:将交流电源引入分配给各个充电模块,扩展功能为实现两路交流输入的自动切换;(3)直流馈电:将直流输出电源分配到每一路输出;(4)配电监控:将系统的交流、直流中的各种模拟量、开关量信号采集并处理,同时提供声光告警;(5)监控模块:进行系统管理,主要为电池管理和后台远程监控;对下级智能设备实施数据采集并加以显示;(6)绝缘监测仪:实现系统母线和支路的绝缘状况监测,产生告警信号并上报数据到监控模块,在监控模块显示故障详细情况;(7)电池监测仪:支持单体电池电压监测和告警;对电池端电压,充放电电流,电池房温度及其他参数做实时在线监测。第二部分直流系统组成及部件的作用第二小节变电站直流系统的构成充电屏的各部件功能及作用:(1)充电模块:完成AC/DC变换,实现系统最为基本的功能;(2)交流配电:将交流电源引入分配给各个充电模块,扩展功能为实现两路交流输入的自动切换;(3)直流馈电:将直流输出电源分配到每一路输出;(4)配电监控:将系统的交流、直流中的各种模拟量、开关量信号采集并处理,同时提供声光告警;(5)监控模块:进行系统管理,主要为电池管理和后台远程监控;对下级智能设备实施数据采集并加以显示;(6)绝缘监测仪:实现系统母线和支路的绝缘状况监测,产生告警信号并上报数据到监控模块,在监控模块显示故障详细情况;(7)电池监测仪:支持单体电池电压监测和告警;对电池端电压,充放电电流,电池房温度及其他参数做实时在线监测。第二部分直流系统组成及部件的作用第三小节变电站直流系统的构成蓄电池的作用及分类:蓄电池作用:它既能够把电能转换为化学能储能起来,又能把化学能转变为电能供给负载;蓄电池分类:(1)酸性蓄电池:其电解液是27%~37%的硫酸水溶液,电极是以二氧化铅(PbO2)为正极板和铅(Pb)为负极板的特制绒状铅板,所以又称为铅酸蓄电池。此种电池端电压高、冲击电流大,适合于断路器合分闸的冲击负荷,但其寿命短,运行维护复杂;(2)碱性蓄电池:其电解液是20%的氢氧化钾(KOH)水溶液,电极用氢氧化镍[Ni(0H)3]作正极,用镉(Cd)作负极时叫镉镍蓄电池,用铁(Fe)作负极时叫铁镍蓄电池。此种电池体积小、受命长,维护方便,但事故时放电电流较小。第二部分直流系统组成及部件的作用第三小节变电站直流系统的构成蓄电池的构造:第二部分直流系统组成及部件的作用第三小节变电站直流系统的构成蓄电池的工作原理:蓄电池的正负极板插在电解液中时,发生化学反应,由于正负极板材料不同,电位也不同,会产生电位差。在外电路没有接通时,正负极板之间的电位是蓄电池的电势,在外电路与负载接通时,有电流流过负载,即蓄电池向负载放电。当蓄电池放电后将负载断开,使其与直流电源相连。当电源电压高于蓄电池的端电压时,就把电能转换为化学能储存起来。如此循环进行,实现为直流负荷供电的目的。第二部分直流系统组成及部件的作用第三小节变电站直流系统的构成蓄电池的容量及放电时间计算:蓄电池的容量(Q))是蓄电池蓄电能力的重要标志。是指定的放电条件(温度放电电流、终止电压)下所放出的电量称为蓄电池的容量,单位用A•h(安培小时)表示;蓄电池放电至终止电压的时间称放电率,单位为h(小时率)蓄电池的容量一般分为额定容量和实际容量两种;第二部分直流系统组成及部件的作用第三小节变电站直流系统的构成蓄电池的容量及放电时间计算:额定容量是指充足电的蓄电池在25℃时,以10h放电率放出的电能。QN=IN·tN式中QN——蓄电池的额定容量,A·h;IN——额定放电电流,即10小时率的放电电流,A;tN——放电至终止电压的时间,一般为10h。蓄电池的实际容量与极板的面积、电解液的密度、放电电流的大小、充电程度及环境温度等有关,因此实际容量为:Q=I·t式中Q——蓄电池的容量,A·h;I——非10小时率的放电电流,A;t——放电时间,h。第二部分直流系统组成及部件的作用第三小节变电站直流系统的构成蓄电池的容量及放电时间计算:放电时间计算:例1:如梧州变电站110V蓄电池的额定容量是900Ah,如果以0.1C(C为电池容量)即90Ah的电流(额定放电电流)给电池放电,请问可以持续多长放电时间?该电池可以持续工作时间:t=900Ah/90mA=10h(实际工作时间因电池的实际容量的个别差异而有一些差别)第二部分直流系统组成及部件的作用第三小节变电站直流系统的构成蓄电池的容量及放电时间计算:例2:计算题:两台80kVA的UPS并机工作,每台UPS各由三组120AH蓄电池组并联工作,每组电池34块,逆变器效率0.9,蓄电池电压为408V,求在市电失电的情况下,蓄电池组最大的放电时间是多少?蓄电池电压为408V,每组电池34块,说明你的每块电池是12V的,每台UPS的AHV(容量)是:12×120×34×3=146880。两台UPS共有:1468880×2=293760。逆变器效率0.9,得:293760×0.9=264384.设你的两台UPS是输出三相400V的,当时两台输出功率共80kW,由于80kW相当于每相的放电电流是:80/0.4/1.732=115.5A则80kW负载一小时使用的AHV数是:115.5×(400/1.732)×3=80004那么蓄电池组的放电时间是:264384/80004=3.3小时第三部分直流母线的接线方式第一小节直流系统运行的一般规定(1)每段直流馈线母线要有蓄电池供电;(2)充电机不能并列运行;(3)正常情况下,母联开关应在断开位置;(4)绝缘检查装置、电压检查装置始终在运行状态;(5)投入充电机时先从交流再到直流。停电时顺序相反;(6)母线并列时首先断开一台充电机,投入母联开关,在断开检修蓄电池;(7)母线由并列转入分段时首先合上检修蓄电池,断开母联开关,再投入充电机。第三部分直流母线的接线方式第二小节直流系统接线方式例子贺州站直流系统接线图110VⅠ段母线1#交流电源380V110VⅡ段母线1QK11QK21QK31QK4Ⅱ段母线供电蓄电池供电Ⅰ段母线供电#1蓄电池组800Ah(51只)2ZKK2QK12QK22QK32QK4至蓄电池侧2#交流电源380V#1蓄电池组800Ah(51只)1ZKK3ZKK1#、2#交流双电源380V3QK1代#2充电机代#1充电机至直流分屏(共17路)至直流分屏(共17路)-~-~蓄电池供电-~第三部分直流母线的接线方式第二小节直流系统接线方式例子(1)该直流系统采用单母线分段接线,三套充电装置和二组蓄电池组。每段母线接一组蓄电池和一套高频开关电源,第三套充电装置作为备用。正常运行时两段母线分开各自单独运行供电,当某一套充电装置或电池组需要检修时,可由另一套充电装置或蓄电池组相互联络切换供电;(2)正常运行方式:正常运行状态#3充电装置3QK1处于“分”位置,交流输入开关3ZKK处于合闸状态;#1、#2充电机交流输入电源开关(1ZKK或2ZKK)处于合闸状态,#1、#2充电机输出开关(1QK1或2QK1)应在“合”位置,1组和2组蓄电池开关1QK2与2QK2处于“合”位置,蓄电池、母线连接开关(1QK3、2QK3)处于“分”位置,Ⅰ段、Ⅱ段母联开关1QK4及2QK4切至“蓄电池供电”位置。第三部分直流母线的接线方式第二小节直流系统接线方式例子#1充电机与第一组蓄电池需要检修试验或退出运行时,由Ⅱ段母线向Ⅰ段母线供电,具体操作如下:①合上第一组蓄电池、母线连接开关1QK3;②检查两段母线电压相等,将Ⅰ段母联开关1QK4切至“Ⅱ段母线供电”位置;③断开第一组蓄电池、母线连接开关1QK3;④断开#1充电机输出开关1QK1;⑤断开第一组蓄电池开关1QK2;⑥断开#1充电机交流输入开关1ZKK;此时由#2充电机、第二组蓄电池带Ⅰ、Ⅱ段母线向负载供电。第三部分直流母线的接线方式第二小节直流系统接线方式例子#2充电机与第一组蓄电池需要检修试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