变电站直流系统讲解

第二部分 直流系统组成及部件的作用


第一小节 变电站直流系统的基本概念
直流母线：直流电源屏内的正、负极主母线。 合闸母线：直流电源屏内供断路器电磁合闸机构等动力负荷的直 流母线。 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。 均衡充电：用于均衡单体电池容量的充电方式，一般充电电压较 高，常用作快速恢复电池容量。 浮充电：保持电池容量的一种充电方法，一般电压较低，常用来 平衡电池自放电导致的容量损失，也可用来恢复电池容量。
第二部分 直流系统组成及部件的作用


第三小节
变电站直流系统的构成

蓄电池的容量及放电时间计算： 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。 蓄电池的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。
第二部分 直流系统组成及部件的作用

第三小节 变电站直流系统的构成 蓄电池的容量及放电时间计算：
放电时间计算：
例1：如梧州变电站110V蓄电池的额定容量是900Ah，如果以0.1C（C为 电池容量）即90Ah的电流(额定放电电流)给电池放电，请问可以持续多 长放电时间？ 该电池可以持续工作时间：t=900Ah/90mA=10h（实际工作时间因电 池的实际容量的个别差异而有一些差别）
第二部分 直流系统组成及部件的作用

第三小节 变电站直流系统的构成 蓄电池的容量及放电时间计算：
例2：计算题：两台80kVA的UPS并机工作，每台UPS各由三组120AH蓄电池 组并联工作，每组电池34块，逆变器效率0.9，蓄电池电压为408V， 求在市电失电的情况下，蓄电池组最大的放电时间是多少？ 蓄电池电压为408V,每组电池34块,说明你的每块电池是12V的，每台 UPS的AHV(容量)是：12×120×34×3＝146880。 两台UPS共有： 1468880×2＝293760。 逆变器效率0.9，得：293760×0.9＝264384. 设你的两台UPS是输出三相400V的，当时两台输出功率共80kW, 由于 80kW相当于每相的放电电流是： 80/0.4/1.732=115.5A 则80kW负载一小时使用的AHV数是：115.5×（ 400/1.732）×3＝80004 那么蓄电池组的放电时间是：264384/80004=3.3小时
第二部分 直流系统组成及部件的作用


第三小节
变电站直流系统的构成

蓄电池的作用及分类： 蓄电池作用：它既能够把电能转换为化学能储能起来，又能把化 学能转变为电能供给负载； 蓄电池分类： （1）酸性蓄电池：其电解液是27％～37％的硫酸水溶液，电极是 以二氧化铅（PbO2）为正极板和铅（Pb）为负极板的特制绒状铅 板，所以又称为铅酸蓄电池。此种电池端电压高、冲击电流大， 适合于断路器合分闸的冲击负荷，但其寿命短，运行维护复杂； （2）碱性蓄电池：其电解液是20％的氢氧化钾（KOH）水溶液， 电极用氢氧化镍［Ni（0H）3］作正极，用镉（Cd）作负极时叫镉 镍蓄电池，用铁（Fe）作负极时叫铁镍蓄电池。此种电池体积小 、受命长，维护方便，但事故时放电电流较小。
第二部分 直流系统组成及部件的作用


第三小节
变电站直流系统的构成

蓄电池的容量及放电时间计算： 蓄电池的容量（Q）)是蓄电池蓄电能力的重要标志。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；
第二部分 直流系统组成及部件的作用


第二小节
变电站直流系统的构成
充电屏的各部件功能及作用： (1) 充电模块：完成AC/DC变换，实现系统最为基本的功能； (2) 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； (3) 直流馈电：将直流输出电源分配到每一路输出； (4) 配电监控：将系统的交流、直流中的各种模拟量、开关量信 号采集并处理，同时提供声光告警； (5)监控模块：进行系统管理，主要为电池管理和后台远程监控； 对下级智能设备实施数据采集并加以显示； (6)绝缘监测仪：实现系统母线和支路的绝缘状况监测，产生告警 信号并上报数据到监控模块，在监控模块显示故障详细情况； (7)电池监测仪：支持单体电池电压监测和告警；对电池端电压， 充放电电流，电池房温度及其他参数做实时在线监测。
第三部分 直流母线的接线方式

第一部分 直流系统的作用


第三小节 直流系统的优势
输出电压稳定。与交流电网无关，供电可靠性高，电压稳，容量 大； 单个直流屏有二路交流输入（自动切换），加上蓄电池，相当于 有三路电源供电。作为独立可靠的直流操作电源，即使变电站交 流系统全部停电，仍能在一段时间内可靠地给部分重要设备供电， 是最稳定、最可靠的直流电源； 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。 所以，控制回路使用直流电源比交流电源更加可靠！

第二部分 直流系统组成及部件的作用


第二小节
变电站直流系统的构成
充电屏的各部件功能及作用： (1) 充电模块：完成AC/DC变换，实现系统最为基本的功能； (2) 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； (3) 直流馈电：将直流输出电源分配到每一路输出； (4) 配电监控：将系统的交流、直流中的各种模拟量、开关量信 号采集并处理，同时提供声光告警； (5)监控模块：进行系统管理，主要为电池管理和后台远程监控； 对下级智能设备实施数据采集并加以显示； (6)绝缘监测仪：实现系统母线和支路的绝缘状况监测，产生告警 信号并上报数据到监控模块，在监控模块显示故障详细情况； (7)电池监测仪：支持单体电池电压监测和告警；对电池端电压， 充放电电流，电池房温度及其他参数做实时在线监测。
目录
第一部分：直流系统的作用 第二部分：直流系统组成及部件作用 第三部分：直流母线的接线方式 第四部分：直流系统巡视 第五部分：直流系统接地查找
第一部分 直流系统的作用

第一小节 直流系统作用

直流系统是给信号设备、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变电站安全运行的决定性条件之一。 大中型发电厂及变电所主要采用直流操作电源。
第三部分 直流母线的接线方式

第二小节
110V Ⅰ段母线
直流系统接线方式例子
至直流分屏 （共17路） 至直流分屏 （共17路）
1QK3
1QK4
Ⅱ段母线供电 蓄电池供电 Ⅰ段母线供电
2QK4
110V Ⅱ段母线
2QK3
蓄电池供电
代＃1充电机
代＃2充电机
1QK1
1QK2
3QK1
2QK2
至蓄电池侧
2QK1 ~-
第三部分 直流母线的接线方式


第一小节
直流系统运行的一般规定
（1）每段直流馈线母线要有蓄电池供电； （2）充电机不能并列运行； （3）正常情况下，母联开关应在断开位置； （4）绝缘检查装置、电压检查装置始终在运行状态； （5）投入充电机时先从交流再到直流。停电时顺序相反； （6）母线并列时首先断开一台充电机，投入母联开关，在断开检 修蓄电池； （7）母线由并列转入分段时首先合上检修蓄电池，断开母联开关 ，再投入充电机。
第二部分 直流系统组成及部件的作用


第三小节
变电站直流系统的构成
蓄电池的构造：
第二部分 直流系统组成及部件的作用


第三小节
变电站直流系统的构成
蓄电池的工作原理： 蓄电池的正负极板插在电解液中时，发生化学反应，由于正负 极板材料不同，电位也不同，会产生电位差。在外电路没有接通 时，正负极板之间的电位是蓄电池的电势，在外电路与负载接通 时，有电流流过负载，即蓄电池向负载放电。当蓄电池放电后将 负载断开，使其与直流电源相连。当电源电压高于蓄电池的端电 压时，就把电能转换为化学能储存起来。如此循环进行，实现为 直流负荷供电的目的。

第二部分直流系统组成及部件的作用


第一小节 直流系统的基本概念
直流母线：直流电源屏内的正、负极主母线。 合闸母线：直流电源屏内供断路器电磁合闸机构等动力负荷的直 流母线。 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。 均衡充电：用于均衡单体电池容量的充电方式，一般充电电压较 高，常用作快速恢复电池容量。 浮充电：保持电池容量的一种充电方法，一般电压较低，常用来 平衡电池自放电导致的容量损失，也可用来恢复电池容量。
第二部分直流系统组成及部件的作用


第一小节 变电站直流系统的基本概念
正常充电：蓄电池正常的充电过程，即由均充电转到浮充电的过 程； 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； 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； 恒压均充：以恒定的均充电压对电池充电。

第一部分 直流系统的作用


第二小节 变电站操作电源基本要求
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。 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％。 满足经济和实用的要求：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。
1ZKK
1#交流 电源380V
~
#1蓄电池组 800Ah（51只）
3ZKK
1#、2#交流 双电源380V
~
#1蓄电池组 800Ah（51只）
2ZKK
2#交流 电源380V
贺州站直流系统接线图
第三部分 直流母线的接线方式


第二小节
直流系统接线方式例子

（1）该直流系统采用单母线分段接线，三套充电装置和二组蓄电 池组。每段母线接一组蓄电池和一套高频开关电源，第三套充电 装置作为备用。正常运行时两段母线分开各自单独运行供电，当 某一套充电装置或电池组需要检修时，可由另一套充电装置或蓄 电池组相互联络切换供电； （2）正常运行方式：正常运行状态＃3充电装置3QK1处于“分” 位置，交流输入开关3ZKK处于合闸状态；＃1、＃2充电机交流输 入电源开关(1ZKK或2ZKK)处于合闸状态，#1、#2充电机输出开关 (1QK1或2QK1)应在“合”位置，1组和2组蓄电池开关1QK2与2QK2 处于“合”位置，蓄电池、母线连接开关（1QK3、2QK3）处于“ 分”位置，Ⅰ段、Ⅱ段母联开关1QK4及2QK4切至“蓄电池供电” 位置。
第二部分 直流系统组成及部件的作用

第二小节 变电站直流系统的构成 主要由充电屏和蓄电池组成。 充电屏：充电模块、交流配电、直流馈电、配电监控ห้องสมุดไป่ตู้、监控模块、绝缘检测仪、电池监测仪。 蓄电池：容器、电解液和正、负电极。

第二部分 直流系统组成及部件的作用

第二小节 变电站直流系统的构成 主要由充电屏和蓄电池组成。 充电屏：充电模块、交流配电、直流馈电、配电监控、 监控模块、绝缘检测仪、电池监测仪。 蓄电池：容器、电解液和正、负电极。