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直流系统技术培训江西赣江新干航电枢纽发电运行部授课人：李建南2018年07月11日基本内容一、概述二、基本组成三、接线方式四、绝缘监察与电压监视五、异常处理一、直流电源系统概述(一）直流电源系统的重要作用直流系统是给信号及远动设备、保护及自动装置、事故照明、断路器（隔离开关）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，在外部交流电中断的情况下，由后备电源—蓄电池继续提供直流电源，保障系统设备正常运行。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电站安全运行的决定性条件之一。一、直流电源系统概述各种用电设备（包括继电保护及自动装置、断路器分合闸、事故照明等）的工作都离不开直流电源。在系统发生故障，站用电中断的情况下，如果直流电源系统不能可靠地为工作设备提供直流工作电源，将会产生不可估计的损失。因此，有人把直流设备比喻为电站的心脏。一、直流电源系统概述（二）基本概念1、直流母线：直流电源屏内的正、负极主母线。2、合闸母线：直流电源屏内供断路器合闸机构等动力负荷的直流母线。3、控制母线：直流电源屏内供保护及自动控制装置、控制信号回路等的直流母线。4、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。一、直流电源系统概述合闸母线与控制母线的区别1、控制母线提供持续的，较小负荷的直流电源；而合闸母线提供瞬时较大的电源，平时无负荷电流。在合闸时电流较大，会造成母线电压的短时下降。2、控母电压一般为220V，合母电压稍高一些，为240V。为什么不用交流电源呢？直流电源与交流电源相比，优势在哪里？一、直流电源系统概述1、输出电压稳定。2、单个直流屏有二路交流输入（自动切换），加上蓄电池，相当于有三个电源供电，供电稳定。3、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！一、直流电源系统概述一、直流电源系统概述（三）运行规定1、电压规定①220V直流母线电压应经常保持在198~260V的范围内。②蓄电池应经常处于浮充电状态，端电压通常应在2.30V±0.01/单体。2、温度规定①正常状况下，蓄电池温度应在15℃～25℃之间。最高不得超过75℃，最低不得低于-25℃。②蓄电池室室温应保持在5℃～35℃为宜。二、直流系统的基本组成（一）、直流系统主要有充电屏、蓄电池、馈线屏及监测系统等部分组成。蓄电池组充电屏馈线屏监控系统直流系统二、直流系统的基本组成充电模块（高频开关电源模块）：在交流不断电的情况下，给直流母线供电；同时给蓄电池组充电，使蓄电池组工作在最佳状态，延长蓄电池组的使用寿命。蓄电池组：在交流断电的情况下，维持直流电源系统的供电，是直流电源系统的核心部分。其容量、性能和健康状况对整个直流电源系统的正常运行起到重大作用。二、直流系统的基本组成直流馈线屏：为直流电源系统中的充电装置、各控制负荷和动力负荷进行电源的合理配置。监控系统：监控系统是监控电力操作电源的各种运行参数和状态，并根据测量数据及运行状态实时进行处理。监控系统包括电源模块内部的监控电路、主监控模块(EMU1O)、配电监控单元(EAU01、EDU02)、绝缘监测仪(EDU01、EGU01)、电池巡检仪(EBU01L)等设备。二、直流系统的基本组成（二）、充电设备1、充电设备是直流系统中最为关键的设备，它的技术指标高低与运行稳定与否就直接关系直流系统的技术指标及运行稳定性。作用：平时为负荷供电，为蓄电池充电。二、直流系统的基本组成2、充电设备应具有恒定电流、恒定电压功能。3、充电设备内应有限流功能。在与蓄电池组并联，负荷中出现冲击电流时，大部分电流应由蓄电池组承担，以防止充电装置出现过电流跳闸。二、直流系统的基本组成对输出直流电的要求：当浮充电电压不稳，过高或过低都容易引起普通铅酸蓄电池的极板硫化，降低寿命。阀控式铅酸蓄电池对充电和浮充电装置的稳压精度要求更为严格，其均衡充电电压为2.35～2.4V。当电压超过2.4V时，将产生过充电，电解液损失加大，使蓄电池寿命降低。二、直流系统的基本组成对输入交流电的要求：由于直流系统的功率较大，也为了降低纹波系数，减小滤波电容值，充电装置的交流输入宜为三相制，额定电压为380V，并且应允许在±15％额定电压范围内波动而不影响其正常工作，额定频率为50Hz。二、直流系统的基本组成（三）、蓄电池蓄电池是储存直流电能的一种设备，它能把电能转变为化学能储存起来（充电），使用时再把化学能转变为电能（放电），供给直流负荷，这种能量的变换过程是可逆的。也就是说，当蓄电池已部分放电或完全放电后，两电极表面形成了新的化合物，这时如果用适当的反向电流通入蓄电池，就可使已形成的新化合物还原成原来的活性物质，供下次放电之用。二、直流系统的基本组成蓄电池充放电相关概念定义1、浮充电：在充电装置的直流输出端始终并接着蓄电池和负载，以恒压充电方式工作。正常运行时充电装置在承担经常性负荷的同时向蓄电池补充充电，以补偿蓄电池的自放电，使蓄电池组以满容量的状态处于备用。2、均衡充电：为补偿蓄电池在使用过程中产生的电压不均现象，使其恢复到规定的范围内而进行的充电。3、核对性放电：在正常运行中的蓄电池组，为了检验其实际容量，将蓄电池组脱离运行，以规定的放电电流进行恒流放电，只要其中的一个单体蓄电池放到了规定的终止电压，应停止放电。二、直流系统的基本组成4、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。5、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。6、恒压均充：以恒定的均充电压对电池充电。二、直流系统的基本组成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。二、直流系统的基本组成（四）监控装置为测量、监视、调整直流系统运行状态，发送上传各类告警信号，要求安装一套监控系统，特别是使用高频开关电源的直流系统。监控系统一般微机型装置，主要完成以下工作。（1）采用液晶屏幕显示有关充电电流、电压等数据。（2）该装置能设置充电的电压、电流曲线，并对蓄电池的充电电压进行自动温度补偿。二、直流系统的基本组成（3）监测高频开关模块工作情况，当某个模块故障时发出告警型号；监控模块故障时，不影响高频开关模块正常工作。（4）具有对蓄电池的容量考核及内阻检测手段，并能自动生成蓄电池的充放电曲线。提供必要的电池自动（或手动）检测和控制功能，包括在线电池活化控制和内阻测量等功能。二、直流系统的基本组成（5）应具有对交流输入电源的电压、电流进行实时监控。（6）与电站监控系统通讯，将直流系统的各遥测量、遥信量发给变电站监控系统。三、直流系统的接线方式（一）说明1、直流系统中的主要电源是蓄电池组，其次是充电和浮充电设备。蓄电池正常情况下以浮充电方式运行。直流负荷实际上由充电设备供电，蓄电池处于浮充电状态。2、本站有两组蓄电池组，每段直流母线接一组蓄电池和一套充电设备。三、直流系统的接线方式（二）补充说明1、对于直流馈线，考虑到保护装置的双重化及控制回路的双重化，一是要求保护电源与控制电源分开，分别由不同的小开关供电或供不同的小母线；二是要求双重化的两组电源由直流系统不同的母线供电。2、继电保护装置、信号回路、断路器控制回路直流电源，应分别由专用的直流空气开关供电。三、直流系统的接线方式3、对直流系统的空气开关或熔断器，其容量不但要满足在最大动态工作电流的2倍，还一定要考虑上下级的配合，上级开关或熔断器的容量不能低于下级总的最大动态工作电流的2倍。四、绝缘监察与电压监视基本概念：直流系统的正常与否，直接影响到电站继电保护及自动化设备的运行，可以说，直流系统如果发生故障不能提供正常的直流电压，整个电站都将被迫停运。所以提高直流系统的可靠性，加强对直流系统的监视，及时发现异常并予以消除非常重要。四、绝缘监察与电压监视电压监视：正常运行直流控制母线电压应保持在85％～110％额定电压范围之内，反事故措施则要求其波动幅度不大于±5％。电压过高或过低均不利于继电保护及安全自动装置、断路器控制等设备的正常运行。常用的监视方式是在直流母线上接过电压和欠电压继电器，或由直流系统监控装置进行控制母线电压监视，当电压过高或过低时，发出报警信号。四、绝缘监察与电压监视绝缘监察：当直流二次回路对地绝缘不良时，可能会造成二次回路短路、引起断路器误动或拒动等后果，所以对直流二次回路进行绝缘监测是非常必要的。绝缘监测是为了能在平时更好地对直流供电系统进行监测，能及时发现问题，检测出设备的绝缘程度是否处于所要求的范围内，掌握直流供电系统的绝缘情况，及早发现缺陷，从而进行相应的维修与检修。四、绝缘监察与电压监视直流绝缘监测装置的说明：直流系统不是接地系统，直流系统两级对地没有电压（电位）。通过绝缘监测装置高阻接地。正极对地+110V，负极对地-110V。(一)、何为直流系统接地当直流系统的正极或负极与大地之间的绝缘水平降到某一整定值或低于某一规定值时，统称为直流系统接地；当正极绝缘水平低于某一规定值时称为正接地；当负极绝缘水平低于某一规定值时称为负接地。五、直流系统的异常处理（二）直流系统接地故障分类按故障类型分为：直接接地（金属接地）间接接地（非金属接地）绝缘降低当直流系统正极接地时，将会有造成保护误动的可能；当直流系统负极接地时，将会有造成保护拒动的可能。直流系统中有一点接地是不会对直流系统造成直接危害的，但是必须及时消除故障，否则在直流系统中再有一点接地就可能造成对整个电力系统的严重危害。（三）直流接地故障的危害五、直流系统的异常处理示意图1.首先确定是正极接地还是负极接地，测量正负极对地电压，有效区分是正极接地还是负极接地。2.两段母线之间的区分，使查找的接地不会大范围扩大，确定发生直流接地在哪一段。3.如果有直流接地选线的装置，不能准确确定，有误报的现象，请退出运行中的直流接地检测仪。4.如果站内二次回路有在施工的或有检修试验的应立即停止，拉开其工作电源，看信号是否消除。5.采用分段分部位拉路法，操作电源一定要由蓄电池供电，先停不重要的回路，如信号回路和照明回路等。五、绝缘异常人工故障排除方法五、直流系统的异常处理拉路法的概念：直流接地回路一旦从直流系统中脱离运行，直流母线的正负极对地电压就会出现平衡。所以人们通常从直流接地回路瞬间停电，确定直流接地点是否发生在该回路，这就是所谓的“拉路法”。现场排除故障中，经常发生非正常的闭环回路，采用双电源供电回路，以及电站在现场施工、扩建、修试过程中遗留了直流负载的信号回路、控制回路和保护回路之间没有区分等等，使直流接地故障查找难度更加困难。五、直流系统的异常处理谢谢！