直流系统培训课件

直流系统构成

智能高频开关电源

蓄电池组 绝缘监测装置 电池巡检仪 中央控制器 直流小母线 二次防雷
智能高频开关电源

一、主电路 从交流电网输入、直流输出的全过程，包括： 1、输入滤波器：其作用是将电网存在的杂波过滤，同时也阻碍本机产生 的杂波反馈到公共电网。 2、整流与滤波：将电网交流电源直接整流为较平滑的直流电，以供下一 级变换。 3、输出整流与滤波：根据负载需要，提供稳定可靠的直流电源。 二、控制电路 一方面从输出端取样，经与设定标准进行比较，然后去控制逆变器，改 变其频率或脉宽，达到输出稳定，另一方面，根据测试电路提供的数据， 经保护电路鉴别，提供控制电路对整机进行各种保护措施。 三、优点
二、铅酸蓄电池
铅酸蓄电池是蓄电池的一种，主要特点是采用稀 硫酸做电解液，用二氧化铅和绒状铅分别作为电 池的正极和负极的一种酸性蓄电池。
三、 阀控式密封铅酸蓄电池
1、简述 1）自法国普兰特1895年发明铅酸蓄电池至今146年。 2）1957年英国首先发明了再化合免维护汽车电池，德国阳 光公司发明了凝胶工业用铅酸蓄电池。 3）1983年美国GNB公司发明并生产了I型阴极吸收式密封 铅酸蓄电池。 4）1988年我国引进美国GNB公司技术，开始生产阀控式密 封铅酸蓄电池。
电池巡检仪

由微电脑控制，采用大屏幕液晶汉字显 示，实时检测蓄电池组的环境温度及单 节电池的端电压，并将其测量数据处理 后显示，当电池电压异常或温度异常时 会有报警提示。同时采用串行方式，通 过RS232（电流环型）或RS485通讯接 口与集中监控器或其他监控系统相连接， 将其测量数据传送给集中监控系统，对 其进行数据分析处理。
体积小，重量轻，技术指标优越， 模块化设计，N＋1热备份方式， 便于“四遥”
蓄电池组
一、分类：就目前市场上主流产品而言，有4大类
蓄电池组功能：当充电模块不能正常工作时，蓄电池无间断的向直 流母线送电，毫不影响直流电源屏的对外功能，保证二次设备和 断路器的正确动作，确保电网的安全运行。 变电站蓄电池组配置：220kV站设两组蓄电池，110kV站一般装设一 组蓄电池，因220kV的继电保护装置是双重化的，从电流互感器 二次侧到断路器跳闸线圈都是双重化，因此，直流系统也宜相应 的设置两组，分别对两套保护及跳闸线圈供电，以利系统安全运 行。
直流系统试验项目
一、耐压及绝缘测试
在作耐压试验之前，应将电子仪表、自动装置从直流母线上 脱离开，用工频2kV，对直流母线及各支路进行耐压1min 试验，应不闪络、不击穿。 直流电源装置的直流母线及各支路，用1000V 摇表测量，绝 缘电阻应不小于10MΩ。
二、充电模块稳压稳流、波纹系数测试
稳流精度：充电装置在充电（稳流）状态下，交流输入电压 在额定电压+15%至-10%内变化，输出电压在充电电压 调节范围内变化，输出电流在其额定20%-100%范围内 的任一数值上保持稳定的精度
1)充电过程：正极板上的硫酸铅被硫酸根氧化失去电子还原为二氧化铅，负 极板上的硫酸铅被氢离子还原为铅。化学反应中，吸收两个分子的水， 析出两个分子的硫酸，电解液相对密度增大，电池内阻减小，电动势增 大。
２)放电过程：正负极板上都形成硫酸铅，硫酸铅导电性能差，增加极板之间的 电阻，影响电池容量，电解液中硫酸逐渐减少，分增加，电解液相对密度 减低。
2、阀控密封铅酸蓄电池的特性 1)初始充电:初始充电的时间与充电速率有关。 2)浮充电 浮充电压值的选取原则
通常2V蓄电池的浮充电压: (1.30+0.85)+(0.10-0.18 )= 2.25-2.33V
浮充电压不能过高，否则将严重过充电，缩短蓄电池的寿 命。 实践证明，实际的浮充电压与规定的浮充电压相差5%时， 阀控密封蓄电池的使用寿命将缩短一半。
三、蓄电池充放电试验 首次放电检查：放电电流按10h放电率的电流确定， 电池终止电压1.8V，不合格电池的电压与电池 组平均电压的差值≤2%，电压不合格标准的电 池数≤5%，放电容量不小于85%额定容量，特 性曲线与厂家特性曲线相似。 总体检查:5次充放电循环内放电容量不小于10h放 电率容量的95%。特性曲线检查与厂家特性曲 线相似。
浮充电流的作用
3）端电压偏差：电力部DL/T637-1997阀控式密封铅酸蓄 电池订货技术条件规定：2V蓄电池静态时，允许电压偏 差±30mV；动态时，允许电压偏差±50mV。 2V蓄电池正常开路电压一般为： 2.18V 4）温度的影响 阀控密封铅酸蓄电池由于结构原因 不利，其充电电压与温度关系密切
2、阀控密封铅酸蓄电池基本概念 1）蓄电池容量: 在一定放电条件下，所能给出的电量，称为 蓄电池的容量，单位为安时 恒流放电时：
二、蓄电池的工作原理与特性
１、工作原理： 正极活性物质：二氧化铅（PbO2）电解液：稀硫酸（H2SO4） 负极活性物质：绒状金属铅（Pb）。两极板在电解液中发生的化学反应，使正极板缺 少电子，负极板多余电子，正负极板间产生电位差，就是蓄电池的电动势。
直流系统安装要求
一、充电柜、馈线柜、蓄电池柜安装 1、固定连接牢固、紧固件完好齐全紧固； 2、屏柜接地：底架与基础间连接牢固，导 通良好； 3、屏柜设备检查：设备完好无损伤、元件 固定牢固、标志正确齐全、清晰、不易脱 色； 4、电缆孔洞封堵用酸性材料密封。
二、蓄电池安装 1、蓄电池无损伤、裂纹、附件齐全，蓄 电池之间距离一般大于50mm，以便散 热良好 2、正负极端柱的极性正确 3、连接条与端子连接正确、紧固、接触 部位涂有电力复合脂； 4、电池编号齐全、清晰；电缆与蓄电池 连接正确、紧固；电缆引出线极性标志 正确。
绝缘监测装置


工作原理：采用毫安级直流电流传感器，来监测直流 母线和各支路的绝缘状况。母线或支路发生接地故障 时，根据传感器检测的结果，主机内部的微处理器采 用独特的算法和数字滤波技术，准确地计算出接地支 路及其接地阻值并分别给出显示和报警，同时自动记 录、存储有关故障信息供事后查询。 直流系统发生接地的主要原因是：电缆或设备元器件 的绝缘老化、受潮、破损以及装置电源板发生损坏的 故障。直流系统多点接地的危害：可能造成继电保护 和自动装置误动、拒动、烧坏继电器接点和熔断保险。
稳压精度：充电装置在浮充电（稳压）状态下，交流输入电压在额定电压 +15%至-10%内变化，输出电压在浮充电电压调节范围内变化，输出电 流在其额定0%-100%范围内变化，输出电压在其调节范围内的任一数值 上保持稳定的精度 纹波系数：充电装置在浮充电（稳压）状态下，交流输入电压在额定电压 +15%至-10%内变化，输出电压在浮充电电压调节范围内任一数值上， 测得电阻性负载两端的纹波系数。纹波系数是指输出中的交流电压与直流 电压的比值，交流成分属于高频范畴，高频幅值过高会影响设备的寿命， 甚至造成逻辑错误或导致保护拒动。 稳流精度应不大于±1％，稳压精度应不大于±0.5％，纹波系数应不大于 1% 充电模块稳压精度、稳流精度过高会造成直流输出稳定性差和功率不足， 影响微机保护装置的正常工作，造成蓄电池组的欠充电或过充电，降低 蓄电池组的使用寿命。运行实践证明，随着运行时间的推移，特别是投 运1～3年后，设备的元器件老化及老化积累引起元器件特性的变化和元器 件的损坏，造成技术指标会发生偏移。有些变电站机房里没有装空调，温 度与湿度对充电模块的指标也有影响。电子元器件在不同的温度与湿度下 表现为不同的特性，在某些情况下也会造成了电源指标的漂移。
竣工资料

在竣工验收时，应提交下列资料和文件： （一） 工程竣工图。 （二） 变更设计的证明文件。 （三） 制造厂的产品说明书、调试大纲、试验方法、 交接试验记录、产品合格证件及安装图纸等技术文件。 （四） 根据合同提供的备品备件及清单。 （五） 安装技术记录。 （六） 调整试验记录。 （七） 安装技术记录，充、放电记录及曲线等。 （八） 材质化验报告。
中央控制器

与充电管理与控制单元、电池检测管理 单元、绝缘监测管理单元、ＲＳ２３２ ／４８５软件通讯单元双向连接，实现 均浮充电、母线监测、硅链控制、四遥 通信、电池巡检、绝缘定位、配电单元 及支路状态报警等七项功能于一体，
直流小母线

分为控制母线、合闸母线。断路器一般有电磁合闸 方式和储能合闸方式两种。在电磁式断路器进行合 闸操作时，要求直流电源能提供瞬时的合闸电流 （20～200ms内提供数百安培的大电流），仅由充 电模块来供电是远远不够的，这时蓄电池组就发挥 了重要的作用，它能无间断地提供大电流，保证断 路器的正常合闸，这也是直流系统为什么要有合闸 母线的原因。在储能合闸方式下，合闸电流远小于 充电模块的额定输出电流，不用蓄电池来合闸。现 在新建的变电站一般都是这种储能式的断路器，这 时直流系统也就可以不要合闸母线。
散热
阀控密封铅酸蓄电池的充电电压具有负温度系数： -3mV/℃。即温度每升高1 ℃，单格蓄电池充电电压将 下降3mV。否则，易造成热失控。
热失控：充电时，蓄电池内部气体复合本身就是放热 反应，使蓄电池内部温度升高，如浮充电压不变， 充电电流将增大，析气量增大，促使温度升的更高， 而由于结构原因不易散热，将造成热失控。 关于温度补偿采样点的选取：
新的阀控密封铅酸蓄电池的开路电压为：2.18V。
三、影响阀控密封铅酸蓄电池使用寿命的因素 1、影响使用寿命的因素
2、早期容量损失的三种现象
＊电池过放电、放电后长期
存储、或在放电状态下存储， 极板上将在硫酸铅的溶解、 重结晶作用下生成一种粗大、 难于接受充电的硫酸铅结晶， 此现象成为不可逆硫酸盐化。 严重时电极失效，无法充电。
四、信号报警试验、三遥功能测试 1. 直流电源装置在空载运行时，其额定电压为220V 的系统，用25kΩ 电阻；额定电压为110V的系统，用7kΩ电阻；额定电压为48V 的系统， 用1.7kΩ电阻。分别使直流母线正极或负极接地，应正确发出声光报 警。 2. 直流母线电压低于或高于整定值时，应发出低压或过压信号及声光 报警。 3. 充电装置的输出电流为额定电流的105％～110％时，应具有限流 保护功能。 4. 装有微机型绝缘监测装置的直流电源系统，应能监测和显示其支路 的绝缘状态，各支路发生接地时，应能正确显示和报警。 5 .（1）遥信内容：直流母线电压过高或过低、直流母线接地、充电 装置故障、直流绝缘监测装置故障，蓄电池熔断器熔断、断路器脱扣、 交流电源电压异常等。 （2） 遥测内容：直流母线电压及电流值、蓄电池组端电压值、蓄电 池分组或单体蓄电池电压、充放电电流值等参数。 （3） 遥控内容：直流电源充电装置的开机、停机、运行方式切换等。