直流电源装置工作原理及接地故障分析

直流电源装置工作原理及系统接地故障案例分析一、直流电源装置工作原理

1高频开关电源工作原理

MK－50智能型高频开关电源采用免维护铅酸阀控蓄电池作为电源,具有寿命长、无污染、体积小等优点;采用高频开关斩波直流变换器和先进的PWM脉宽调制技术,确保电力系统连续稳定供电;供电线路采用充电模块与稳压模块并联运行方式,输入的交流主电源经三相桥整流、滤波后,一路经充电模块对电池进行恒压限流充电,另一路经稳压模块连接到直流母线上;电气原理见图1;

图1直流电源电气原理框图

1QF主电源输入断路器3QF电池充放电断路器

4QF控制母线输出断路器5QF合闸母线输出断路器

1KM主电源输入接触器3KM进线接触器4KM维护旁路接触器

电池与合闸直流母线是永久连接的,在正常工作条件下,它从主电源上获取电能进行充电;对于双路电源进线系统,当主电源停电时,系统可自动切换到备用电源供电；当交流电源停电时,电池经稳压模块或硅堆向负荷供电;手动旁路开关可以将维修旁路与输出负荷直接连接起来,勿需中断对负荷的供电即可维修本直流电源;当主电源恢复正常供电后,系统自动恢复到初始状态;

2监控系统简介

MK－50智能型高频开关电源,采用PLC作为直流电源的监控系统以及和用户之间的通讯接口;监控系统提供了设备的操作、控制、参数测试、运行状态和故

障报警的所有信息,主要由智能操作显示单元、微处理器控制单元、模拟量转换单元A/D、D/A、紧急断电按钮SB等部件组成;

系统简介

智能操作显示单元的触摸式液晶显示屏可进行系统操作,并能显示所有与直流电源有关的信息,包括电气参数显示、直流电源工作状态、故障存储以及报警等;投入使用后,液晶显示屏出现主屏幕信息,按“菜单”键即可进入菜单选择屏幕;

系统的监控功能

2.2.1系统操作在菜单选择屏幕状态下,按“操作”键进入系统操作屏幕,进行充电方式选择及“系统启动”和“系统停止”操作;根据所选择的充电方式自动对充电电压和控制母线输出电压进行设定;

参数设定和参数显示在菜单选择屏幕状态下,按“参数”键进入参数设定和参数显示屏幕;主要参数有：充电电压,充放电电流,输出电压,输出电流;

故障存储显示及报警在菜单选择屏幕状态下,按“故障查询”键进入故障存储显示屏幕;按“查询”键,便可查询故障发生的内容及发生时间;

系统状态在菜单选择屏幕下,按“系统状态”键进入系统状态屏幕,又细分为“控制母线”、“合闸母线”和“电源状态”画面,可分别监察电源工作状态及各分路断路器的分合状态;

3直流电源的运行状态

正常运行

采用交流电源供电时,整流器将交流电转变成直流电,经过整流滤波后对电池组进行均衡充电或浮充电的同时,兼对控制母线负荷供电;

旁路电源投入运行

对直流电源进行检修时,可以断开与主电源的联系而不中断对系统供电,也不会影响负荷;维修旁路允许完全停止充电模块和稳压模块的运行并实现电气隔离,在进行设备内部的检修时,不致对技术人员或维修人员造成任何危险;

交流电源断电时的运行当交流电源断电时,直流控制母线上的电压是靠电池组放电来维持的,电池组经稳压模块对控制母线提供一个稳定的直流电压,此时不会因交流电源断电而影响负荷工作;此外,硅堆在任何非正常的情况下,均会不间断地向控制母线供电;

4主要技术参数及应用效果

输入电压：三相四线制,380V±20％

频率：50Hz±10％

额定输出电压：24V、48V、110V、220V

额定输出电流：15～300A

稳压精度：≤±％

稳流精度：≤±％

稳波电压：≤％

绝缘强度：交流2000V,1min

控制技术：15KHz,PWM脉宽调制技术

二、直流系统接地故障案例分析

1、直流接地概况

变电所直流系统比较复杂,它需要供给动力、照明、控制、信号、继电保护及自动装置等系统,且还须通过电缆线路与屋外配电装置的端子箱、操作机构箱连接,发生接地机会较多;

直流系统发生一点接地时,由于没有短路电流通过,熔断器不会熔断,仍能继续运行;但是这种故障必须及早发现并予以排除,否则当再发生另一点接地时,构成直流两点接地将会造成信号装置、保护装置及断路器的误动作,同时可能使继电器烧毁;

当系统中某一处发生单相接地时,绝缘监察装置报警,有一极对地电压很低甚

;

K1—电流继电器；K2—中间继电器；Y2—眺闸线圈

为了使直流系统绝缘保持在良好的情况下,要求：

每一个二次回路对地绝缘电阻不应小于1兆欧在比较潮湿的地区允许降低到兆欧

当直流系统的任一极对地绝缘电阻对于

220V系统：R地<15~20kΩ

110V系统：R地<4~6kΩ

48V系统：R地<Ω时,应发出灯光和音响信号;

2、绝缘监察装置

1．1

＋_＋_

图2

缺点：1.直流回路绝缘接地时不能发出信号,

2.不能反映直流回路绝缘电阻数值;

3.任一极绝缘不良,经较大电阻接地时,灯亮案较难区分;

4.若在中间继电器ZJ前一点D接地,在按下按钮后电流较大,使大部分继电器误

动;

．电压表监视装置

＋_＋_

DL

YA

图4电压表监视装置原理接线图图5电压表监视装置的测量分析 优点：1设备简单,费用省;

2能测量每极对地的电压值,经过换算可检查对地绝缘电阻状况; 缺点：1绝缘低或接地时不能发出报警;

2不能直接从电压表上读出绝缘电阻值; 直流电桥监测装置

R1、R2和信号继电器XJJ;电阻R1和R+与R-组成电桥的四个臂;继电器XJJ 则接于电桥的对角线上,相当于直流电桥中检流计的位置;正常状态下直流母线正负极的对地绝缘电阻R+与R-相等,继电器XJJ 线圈中只有微小的不平衡电流流过,继电器不动作;当某一极的绝缘电阻下降时,电桥失去平衡,继电器的线圈中即有电流通过;当此电流足够大时,继电器XJJ 动作,其常开触点闭合,发出预告信号;

．通用绝缘监视装置

1用一只直流电压表2V 和一只转换开关CK 来切换,分别测出正极对地电压或负极对地电压值,如果直流系统绝缘良好且大于1兆欧,则在此两次测量中电压表2V 的指针几乎停在零点;如果负极绝缘降低,则在测量正极时就有电压指示,负,由于没有短路电但如果这种单点接地故障不及时消除,继而发生两点接地,就有可能引起保护拒动或误动作跳闸;我厂三降压站直流系统接地现象也时有发生,以前这几个降压站直流系统虽都装有传统的绝缘监察装置,但当系统发生接地或绝缘电阻低于一定值时,只能发出灯光和音响信号;若要确定接地故障是哪一条回路,必须采用人工分段停电,逐个减小范围的方法进行

图7绝缘监视部分电气接线图