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一、直流系统必备知识直流电在电厂（变电所）的作用直流系统的组成对直流操作电源的基本要求直流负荷分类蓄电池直流系统蓄电池的运行方式、直流电在电厂（变电所）的作用直流系统是应用于水力、火力发电厂，各类变电站和其它使用直流设备的用户，为给信号设备、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。直流屏的可靠性、安全性直接影响到电力系统供电的可靠性和安全性。、直流系统的组成目前电力系统中直流电源装置广泛采用微机控制型高频开关直流电源系统。高频开关直流电源是作为开关站、配电所、变电站、电厂等供、配电系统中提供不间断直流电源的装置，在高频开关直流电源系统中，直流电源是作为控制、合闸等装置提供工作电源的，主要提供合闸电源、控制电源以及事故照明等。目前，合闸电源和控制电源一般都是共用负母线一般都是共用负母线，控制母线的电压范围在额定电压的上下5%，高频开关直流电源电压调节器就是为调节直流控制母线而进行设计的，即其功能就是调节控制母线在额定电压的正负5%范围之内。直流系统主要由两大部份组成。一部份是电池屏另一部份是直流充电屏（直流屏）。电池屏就是一个可以摆放多节电池的机柜。电池屏中的电池一般是由2V-12V的数节电池以串联方式组成，对应电的电压输出也就是110V或220v。目前使用的电池主要是阀控式密封免维护铅酸电池。直流屏主要是由机柜、整流模块系统、监控系统、绝缘监测单元、电池巡检单元、开关量检测单元、降压单元及一系列的交流输入、直流输出、电压显示、电流显示等配电单元组成。各模块解释整流模块系统：电力整流模块就是把交流电整流成直流电的单机模块，通常是以通过电流大小来标称（如2A模块、5A模块、10A模块、20A模块等等），按设计理念的不同也可以分为：风冷模块、独立风道模块、自冷模块、自能风冷模块和自能自冷模块。它可以多台并联使用，实现了N+1冗余。模块输出是110V、220V稳定可调的直流电压。模块自身有较为完善的各种保护功能如：输入过压保护、输出过压保护、输出限流保护和输出短路保护等。监控系统：监控系统是整个直流系统的控制、管理核心，其主要任务是：对系统中各功能单元和蓄电池进行长期自动监测，获取系统中的各种运行参数和状态，根据测量数据及运行状态及时进行处理，并以此为依据对系统进行控制，实现电源系统的全自动管理，保证其工作的连续性、可靠性和安全性。监控系统目前分为两种：一种是按键型还有一种是触摸屏型。：监控系统提供人机界面操作，实现系统运行参数显示，系统控制操作和系统参数设置。绝缘监测单元：直流系统绝缘监测单元是监视直流系统绝缘情况的一种装置，可实时监测线路对地漏电阻，此数值可根据具体情况设定。当线路对地绝缘降低到设定值时，就会发出告警信号。直流系统绝缘监测单元目前有母线绝缘监测、支路绝缘监测。电池巡检单元：电池巡检单元就是对蓄电池在线电压情况巡环检测的一种设备。可以实时检测到每节蓄电池电压的多少，当哪一节蓄电池电压高过或低过设定时，就会发出告警信号，并能通过监控系统显示出是哪一节蓄电池发生故障。电池巡检单元一般能检测2V-12V的蓄电池和巡环检测1-108节蓄电池。开关量检测单元：开关量检测单元是对开关量在线检测及告警干节点输出的一种设备。比如在整套系统中哪一路断路器发生故障跳闸或者是哪路熔断器熔断后开关量检测单元就会发出告警信号，并能通过监控系统显示出是哪一路断路器发生故障跳闸或者是哪路熔断器熔断。目前开关量检测单元可以采集到1-108路开关量和多路无源干节点告警输出。降压单元：降压单元就是降压稳压设备，是合母电压输入降压单元，降压单元再输出到控母，调节控母电压在设定范围内（110V或220V）。当合母电压变化时，降压单元自动调节，保证输出电压稳定。降压单元也是以输出电流的大小来标称的。降压单元目前有两种，一种是有级降压硅链，一种是无级降压斩波。有级降压硅链有5级降压和七级降压，电压调节点都是3.5V，也就是说合母电压升高或下降3.5V时降压硅链就自动调节稳定控母电压。无级降压斩波就是一个降压模块，它比降压硅链体积小，它没有电压调节点所以输出电压也比降压硅链要稳定，还有过压、过流、和电池过放电等功能。不过目前无级降压斩波技术还不是很成熟常发生故障，所以还是降压硅链使用效广泛。配电单元：配电单元主要是直流屏中为实现交流输入、直流输出、电压显示、电流显示等功能所使用的器件如：电源线、接线端子、交流断路器、直流断路器、接触器、防雷器、分流器、熔断器、转换开关、按钮开关、指示灯以及电流、电压表等等。、对直流操作电源的基本要求（1）应保证供电的可靠性：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。（2）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％。（3）满足经济和实用的要求：要求其使用寿命长、维护工作量小、投资省、占地面积小、噪声干扰小等。、直流负荷分类发电厂及变电站的直流负载，按其用电特性的不同分为经常负载、事故负载和冲击负载三类。1．经常负载经常负载指在所有运行状态下由直流电源不间断供电的负载。它包括：（1）经常带电的直流继电器、信号灯、位置指示器；（2）经常点亮的直流照明灯；（3）经常投入运行的逆变电源等。一般来说，经常负载在总的直流负载中所占的比重是比较小的。2．事故负载事故负载指正常运行由交流电源供电，当厂（站）自用交流电源消失后由直流电源供电的负载。它一般包括有：事故照明、汽机润滑油泵、发电机氢冷密封油泵及载波通讯备用电源等。3．冲击负载冲击负载是指直流电源承受的短时最大电流，它包括断路器合闸时的冲击电流和当时所承受的其它负载电流（经常负载与事故负载）。上述三种负载是选择直流电源的主要依据。、蓄电池直流系统蓄电池组直流电源系统是电力系统首选的独立操作电源系统，它电压平稳、容量大、供电可靠，适用于各种直流负荷。虽然蓄电池还具有价格贵等缺点，但目前大中型发电厂中仍广泛采用蓄电池组直流电源系统。1）、蓄电池的分类，目前，应用较多的蓄电池主要有三大类:铅酸蓄电池、碱性镉镍蓄电池以及阀控式密封铅酸蓄电池。2）蓄电池的容量及放电率蓄电池的容量（Q）)是蓄电池蓄电能力的重要标志。容量Q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Ah（安时）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。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。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。若电池的放电率是指放电至终止电压的快慢。采用不同的放电率，其蓄电池的容量是不同的，铅酸蓄电池规定以10h放电率为标准放电率。当以10h放电率放电到终止电压的容量约是以1h放电率放电到终止电压时容量的2倍。阀控式密封铅酸蓄电池就是VRLA电池，这种电池虽然也是铅酸蓄电池，但是它与原来的铅酸蓄电池相比具有很多优点，VRLA电池是全密封的，不会漏酸，而且在充放电时不会象老式铅酸蓄电池那样会有酸雾放出来而腐蚀设备，污染环境，所以从结构特性上人们把VRLA电池又叫做密闭（封）铅酸蓄电池。为了区分，把老式铅酸蓄电池叫做开口铅酸蓄电池。由于VRLA电池从结构上来看，它不但是全密封的，而且还有一个可以控制电池内部气体压力的阀，所以VRLA铅酸蓄电池的全称便成了“阀控式密闭铅酸蓄电池”。、蓄电池直流系统的运行方式在发电厂和变电所中，蓄电池直流系统的运行方式有两种，即充电－放电运行方式和浮充电运行方式。目前，多数直流系统都采用浮充电运行方式。1．充电－放电运行方式充电－放电运行方式就是将充好电的蓄电池组接在直流母线上对直流负荷供电，同时断开充电装置。当蓄电池放电到其容量的75％～80％时，为保证直流供电系统的可靠性，即自行停止放电，准备充电，改由已充好电的另一组蓄电池供电。2．浮充电运行方式浮充电运行方式就是将充好电的蓄电池组与浮充电整流器并联工作，平时由整流器供给直流负荷用电，并以不大的电流向蓄电池组浮充电（以补充电池因有漏电而使其电压下降的缺陷），使蓄电池处于满充电状态。浮充电运行的蓄电池组能承担短时冲击负荷（如断路器合闸电流）和事故负荷。、名词解释（1）合闸母线：指提供给合闸回路负载的直流电源母线。（2）控制母线：指提供给控制回路负载的直流电源母线。（3）充电模块：提供电池所需电压输出的AC/DC智能高频开关变换器，其输出连接在电池母线上。其基本功能是输出稳定的直流电源。（4）监控模块：负责实现直流电源系统的监测、控制和管理的功能模块。（5）配电监控：指监测有关交流、直流部分的模拟、开关量信号的电路单元，包含交流配电监控和直流配电监控。（6）浮充电：充电装置的输出端并接着电池及负载，以恒压充电方式工作。充电装置在承担经常性负荷的同时向蓄电池充电，以补充蓄电池的自放电。（7）均衡充电：为补偿蓄电池在使用过程中产生的电压不均匀现象，使其恢复到规定的范围内而进行的充电。、系统型号及含义直流系统的型号及含义：示例：GZDW34-200╱220-M含义是：电力用微机控制高频开关直流屏，接线方式为母线分段、蓄电池容量200Ah、直流输出电压220V的阀控式铅酸蓄电池。GZDW电池种类M阀控式铅酸蓄电池F防酸隔爆式蓄电池G高倍率镉镍蓄电池Z中倍率镉镍蓄电池C低倍率镉镍蓄电池直流输出电压蓄电池容量微机控制型系统接线方式电力系统用直流柜、系统组成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，以提高直流系统供电的可靠性。为防止过电压损坏充电模块，交流配电设有防雷装置。充电模块提供电池所需电压输出的AC/DC智能高频开关变换器，其输出连接在电池母线上。其基本功能是完成AC/DC变换，以输出稳定的直流电源实现系统最为基本的功能。直流馈电将直流电源经直流断路器分配到各直流用电设备。包括合闸（动力）回路、控制回路和闪光回路以及绝缘监测装置等，扩展功能为馈线故障跳闸报警。降压硅链单元因为直流电源