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直流及UPS系统直流及UPS系统•一、直流系统•发电厂中都设有操作电源。它可采用交流电源，也可采用直流电源。操作电源的作用主要是在发电厂正常运行时，对断路器的控制回路、信号回路、自动装置等设备供电；在一次回路故障时，如继电保护、信号设备、断路器的控制回路供电，以保证它们能可靠动作；在交流厂用电源中断时，给事故照明、直流油泵及交流不停电电源等负荷供电，以保证事故直流保安负荷的工作。所以操作电源十分重要，必须充分可靠，具有独立性。•目前大多电厂都采用直流操作电源，因为直流电能可通过蓄电池储存，可看成是与发电厂一次电路无关的独立电源；另外可使操作和保护用的电气结构简化。•京泰电厂主厂房内的断路器及其控制、信号、保护、自动装置等均采用110V直流电源，直流油泵采用220V直流电源，另外热工、电气的重要交流电源采用交流电源不间断装置供电，即UPS供电。升压站断路器其控制、保护电源采用自身220V直流电电源。一、蓄电池•分类：按电解液不同可分为酸性蓄电池和碱性蓄电池两种。•（一）、酸性蓄电池：（常采用铅酸蓄电池）。•特点：端电压较高（2.15V），冲击放电电流较大，适用于断路器跳、合闸的冲击负荷。但寿命短，充电时逸出有害的硫酸气体。因此，蓄电池室需设较复杂的防酸和防爆设施。•应用：一般适用于大型发电厂和变电站。•（二）、碱性蓄电池•特点：体积小、寿命长、维护方便、无酸气腐蚀，但事故放电电流较小。•应用：适用于中、小型发电厂和11OkV以下的变电站。碱性蓄电池有铁镍、镉镍等几种。发电厂和变电站常采用镉镍碱性蓄电池。•一、蓄电池的容量•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。•1．额定容量•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。即•式中QN——蓄电池的额定容量，A·h；•IN——额定放电电流，即10h放电率的放电电流，A；•tN——放电至终止电压的时间，一般tN等于10h。•2．实际容量•（1）影响因素：温度、放电电流、电解液的密度及质量、充电程度等。•（2）公式：•式中Q——蓄电池的实际容量，即放电电流为I时•的容量，A·h；•I——非10h放电率的放电电流，A；•t——放电至终止电压的时间，h。•（3）特点：蓄电池实际容量与放电电流的大小关系甚大，以大电流放电，到达终止电压的时间就短；以小电流放电，到达终止电压的时间就长。通常用放电率来表示放电至终止电压的快慢。放电率可用放电电流表示，也可用放电到终止电压的时间来表示。•（4）注意事项：蓄电池不允许用过大的电流放电，但是它可以在几秒钟的短时间内承担冲击电流，此电流可以比长期放电电流大得多。因此，可作为电磁型操作机构的合闸电源。每一种蓄电池都有其允许的最大放电电流值，其允许的放电时间约为5S•电池型号规格表示方法X－GFM－XXX•X－电池的单体个数•G－固定用•F－阀控式•M－密封•XXX－10小时率额定容量1.电池的安时数的概念？安时数代表电池容量的大小。电池的额定容量指25℃，以恒定电流放电10h至终止电压（1.75V/单格），该电流的10倍即为电池的容量，即放电电流与时间的乘积就是电池容量。一般用Ah数代表电池的额定容量，用Cn表示。n指几小时放电率，这里为10。（注：我国现在规定放电率测试为10h放电。）2.蓄电池的放电容量与放电电流和放电时间有关。•蓄电池的容量，随放电电流的大小和放电时间的长短不同而不同。•蓄电池的运行方式有充电——放电方式和浮充电方式两种，其中以浮充电方式应用得最为广泛。•2．充电——放电运行方式•（1）定义：是将已充好电的蓄电池接带全部直流负荷，即正常运行是处于放电工作状态，为了保证操作电源供电的可靠性，当蓄电池放电到一定程度后，应及时进行充电，故称之为充电——放电运行方式。通常，每运行1～2昼夜就要充电一次。•（2）特点：操作频繁，蓄电池容易老化，极板也容易损坏。所以，这种运行方式很少采用。•3．浮充电运行方式•（1）定义：是将充好电的蓄电池与浮充电整流器并联运行，即整流器接带母线上的经常性负荷，同时向蓄电池浮充电，使蓄电池经常处于充满电状态，以承担短时的冲击负荷。•（2）特点：浮充电运行方式既提高了直流系统供电的可靠性，又提高了蓄电池的使用寿命，所以得到了广泛应用。•（3）注意事项：蓄电池按浮充电方式运行，大大减少了充电次数。除由于交流系统或浮充电整流器发生故障，蓄电池转人放电状态运行后，需要进行正常充电外，平时每个月只进行一次充电，每三个月进行一次核对性放电，放出额定容量的50％～60％，终期电压达到1.9V为止；或进行容量放电，放电至终止电压（1.75～1.8V）为止。放电完了，应进行一次均衡充电（或称过充电），这是为了避免由于浮充电流控制的不准确，造成硫酸铅沉淀在极板上，影响蓄电池的输出容量和降低其使用寿命。•定时均充程序：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，当达到预设时间时转为浮充运行。均充时间可通过键盘任•意设定，充电曲线见下图：•监察装置•1．设置目的：因发电厂和变电站直流供电网络分布范围较广，而且工作环境又比较恶劣，所以直流系统的绝缘容易降低，因采取绝缘监察装置监视绝缘状况。•2．规定：•（1）当使用500～1000V的兆欧表测量时，直流母线在断开其它所有关联支路时不应小于10MΩ；•（2）二次回路每一支路和断路器、隔离开关操作机构的电源回路不应小于1或0.5MΩ。•3．危害：直流系统发生一点接地时，没有短路电流流过，熔断器不会熔断，仍能继续运行。但是，这种接地故障必须及早发现并处理，否则可能引起信号回路、控制回路、继电保护及自动装置回路不正确动作。•二、电压监察装置•1．作用：监视直流系统母线电压。•2．元件：•低电压继电器；过电压继电器。•3．直流母线电压异常的危害：•（1）电压过低：可能使继电保护装置和断路器操作机构拒动；•（2）电压过高：对长期带电的继电器、信号灯等会造成损坏或缩短其使用寿命•三、直流负荷的分类•发电厂和变电站的直流负荷，按其用电特性可分为经常性负荷、事故负荷和冲击负荷三种。•1．经常性负荷•是在各种运行状态下，由直流电源不间断供电的负荷。它包括：•（1）经常带电的直流继电器、信号灯、位置指示器和经常点燃的直流照明灯。•（2）由直流供电的交流不停电电源，即逆变电源装置。•（3）为弱电控制提供的弱电电源变换装置。•2．事故负荷•是指在事故情况下必须由直流电源供电的负荷，包括事故照明、汽轮机或一些重要辅助机械的润滑油泵、发电机的氢冷密封油泵和载波通信的备用电源等。•3．冲击负荷•是断路器合闸时的短时冲击电流及此时直流母线所承受的其它负荷（包括经常性负荷和事故负荷）电流的总和。•1、直流系统的组成•1）、110V控制用直流系统采用单母线分段接线，每台机组设两段直流母线。每段直流母线接一组由哈尔滨九洲电气股份有限公司生产的GFM-400AH型阀控式密封铅酸蓄电池和一台深圳奥特迅电力设备股份有限公司生产的GZDW－140A/115V型智能高频开关整流器。每组蓄电池由52只电瓶组成，每组蓄电池屏各装有一套由深圳奥特迅电力设备股份有限公司的BATM30型微机蓄电池巡检装置。设置充电母线，以便断开馈电母线给蓄电池充放电。•2）、220V动力用直流系统采用单母线接线，每台机各设置一段。两台机的直流母线之间设联络开关。每段直流母线接一组由哈尔滨九洲电气股份有限公司生产的GFM-1200AH型阀控式密封铅酸蓄电池和一台深圳奥特迅电力设备股份有限公司生产的GZDW－220A/230V型智能高频开关整流器。•每组蓄电池由103只电瓶组成，每组蓄电池屏各装有一套由深圳奥特迅电力设备股份有限公司生产的BATM30型微机蓄电池巡检装置。设置充电母线，以便断开馈电母线给蓄电池充放电。•3）、网控220V直流系统采用单母线分段接线，两台机共用。两组哈尔滨九洲电气股份有限公司生产的GFM-1200AH型阀控铅酸蓄电池每组各配一台深圳奥特迅电力设备股份有限公司生产的GZDW－180A/230V型智能高频开关整流器，并再共用一组智能高频开关整流器。每组蓄电池由103只电瓶组成，每组蓄电池屏各装有一套由深圳奥特迅电力设备股份有限公司生产的BATM30型微机蓄电池巡检装置。设置充电母线，以便断开馈电母线给蓄电池充放电。•2、直流系统的工作原理•1）充电器工作原理•直流充电器主要是将三相交流电经全控整流桥，整流成直流后，再经LC滤波电路，滤去高次谐波，从而将合格的直流电源提供给直流负载，其主要核心部分是全控整流桥即整流器部分。•2）、充电器的功能特点•（1）稳压限流运行功能：整流器能以设定的电压值或限流值长期对蓄电池组充电并带负载运行。当输出电流大于限流值时整流器自动进入稳流运行（输出电流为设定的限流值）状态，输出电流小于限流值时整流器自动进入稳压运行（输出电压为设定的电压值）状态。•（2）输出电压、电流本机调节功能：“电流”调节电位器可调节单个整流器最大限流点，0.1Imax∽1.0Imax连续可调；“电压”调节电位器可调节单个整流器输出直流电压，180∽300V连续可调。•（3）并机功能：多台同型号的整流器可以并联运行并自动均流，某台整流器故障即自动退出而不会影响其他整流器的正常均流运行。•（4）热开/关机功能：并联工作的多台整流器，不停电状态下可任意开关其中一台而不会影响其他整流器的正常运行。•（5）保护功能：输入过压（460±5VAC）、欠压（300±5VAC）、缺相保护；输出过压（295±5VDC）保护；过流（含输出短路）保护；超温（整流器主要器件温度≥90℃）保护；保护动作整流器停机，输出为零，“异常”指示灯亮•3）充电器的工作方式•（1）稳压：充电器具有均充和浮充两种稳压工作方式。•（2）限流：稳压工作时，若蓄电池充电电流超过整定值的5%，则自动进入限流工作状态，等充电电流低于设定值时，退回到稳压工作方式。•（3）稳流：此工作状态时，由充电器单独对蓄电池充电，待预先设置的稳流充电时间到达时，自动退出稳流状态，回到稳压浮充状态。•4）直流系统绝缘监测装置（WJY3000A型）的功能•微机绝缘监测装置在线检测直流系统的对地绝缘状态(包括直流母线、蓄电池回路、每个电源模块和所有馈线回路)，并自动检测出故障回路；装置采用独立微机型，布置于直流屏上，并与成套装置中的监控单元通信。•5）、蓄电池的特点•蓄电池为免维护式，适应各种温度条件（-15℃～45℃），无游离电解液，完全密封，内阻小、输出功率高，自放电小，无需均衡充电。•3、直流系统运行方式•1）、每组母线的高频开关整流器电源与蓄电池组电源并列运行在母线上，高频开关整流器除带正常负荷外，还以很小的电流向蓄电池浮充，以补偿其自放电。•2）、一、二号机各有两段控制用直流母线。正常情况下，两段母线分开运行，直流母线间设有联络开关，互为备用电源。•3）、一、二号机各有一段动力用直流母线，两段动力用直流母线间设有联络开关，互为备用电源，正常情况下两组母线分开运行。•4）、网络直流系统为一组分段母线，两段母线公用一组高频开关整流器做为备用，正常情况下分段联络开关在断，两段母线分开运行。•4、直流系统运行规定•1）、直流母线不允许脱离蓄电池组只由充电装置供电运行（瞬时切换电源操作除外），以免交流电源突然失去或装置故障而造成直流母线停电事故；直流母线也不允许长期只由蓄电池组供电运行，以免造成蓄电池长期供负荷电流而过放电。•2）、直流系统在正常运行方式下，两段直流母线不允许经负荷回路并列，但负荷侧倒电源操作除外。•3）、不允许将两组蓄电池长期并列运行（瞬时切换电源操作除外），充电装置不允许过负荷。•4）、直流系统不允许长期在对地绝缘电阻小于70KΩ的情况下运行。•5）、浮充电方式运行的蓄电池组因故发生过放电或长期停用后