变电站直流系统讲解

蓄电池：阀控式密封铅酸蓄 电池
■ 该蓄电池组运行过程中充电方式通常有三种： ■ （1）初充电 ■ （2）浮充电 ■ （3）均衡充电
■ （1）初充电：
■ 新安装的蓄电池或大修中更换的蓄电池第一次充电， 称为初充电。初充电电流为1.0倍I10（10小时率放 电电流），单体电池充电电压到2.3~2.4V时电压平 衡，电压下降即可投运，即转为浮充运行。
电池巡检单元
开关量检测单元
■ 开关量检测单元是对开关量在线检测及告警干节点输出的一 种设备。比如在整套系统中哪一路断路器发生故障跳闸或者 是哪路熔断器熔断后开关量检测单元就会发出告警信号，并 能通过监控系统显示出是哪一路断路器发生故障跳闸或者是 哪路熔断器熔断。目前开关量检测单元可以采集到1-108路 开关量和多路无源干节点告警输出。
■ 蓄电池在充电和放电过程中，端电压的变化很大，放电时，酸性蓄电池 每个蓄电池的端电压由2V下降到1.75-1.8V；充电时则由2.1升高到2.6-2.7。 为了维持直流母线电压的稳定，在充放电过程中必须调整电压。在电力 系统中，多采用端电池调节器，用来调节接到母线上蓄电池的数目，以 维持直流母线的电压。为此，将全部蓄电池分为两部分，一部分固定不 调的基本蓄电池，另一部分是可调的端电池。在充放电过程中，通过改 变段电池的数目，达到维持母线电压基本稳定的目的。
直流系统的用途
■ 广泛应用于水力、火力发电厂，各类变电站 和其它使用直流设备的用户(如发电厂、变电 站、配电站、石化、钢铁、电气化铁路、房地 产等)，为信号设备、保护、自动装置、事故 照明及断路器分、合闸操作提供直流电源，它 也同样广泛的应用于通信部门、计算机房、医 院、矿井、宾馆，以及高层建筑的可靠应急电 源，用途十分广泛。
■ 还有直流系统的心脏是蓄电池，对蓄电池进行 科学的维护是直流系统的核心工作。
直流系统的构成
■ 一流部屏份）是。电池屏,另一部份是直流充电屏（直
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电池屏就是一个可以摆放多节电池的机柜 （由对使82应用0V电的0-1×2的电V6的池电00电主压×池要输22以是出609阀也）节控就。到式是电10密1池81节封0屏V串免中或联维的22方护电0V式铅池。组酸一目成电般前，池是。
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直流屏主要是由机柜、整流模块系统、监控系 统测、单绝元缘、监降测 压单 单元 元、 及电 一池 系巡 列检 的单 交元 流、输开入关、量直检流
输出、电压显示、电流显示等配电单元。
整流模块系统
■ 电力整流模块就是把交流电整流成直流电的单 机模块，通常是以通过电流大小来标称（如2A 模块、5A模块、10A模块、20A模块等等）， 按设计理念的不同也可以分为：风冷模块、独 立风道模块、自冷模块、自能风冷模块和自能 自冷模块。
端电池调节器
■ 端电池调节器（呈圆环状，里面有呈环状排列的金属片，并相隔一定的 距离）有手动和电动两种形式。互相绝缘的金属片依次连接到端电池间 的抽头上，通过操作放电手柄1P或充电手柄2P就可以调节投入蓄电池的 数量。为了在调节过程中防止电路终端，将每一个手柄的触头分为两部 分，即主触头和辅助触头，在调节过程中先使两个触头跨接在相邻的两 个金属片上，并通过另一个电阻连接着，然后断开辅助触头完成一次调 节（相当于调压分接头）。
■ 3、蓄电池主要构成 ：容器、电解液和正、负电极构成
■ 4、蓄电池工作原理 ：蓄电池的正极板和负极板插入电解液 中时，发生化学反应，由于正负极板材料不同，正负极板电 位不同，正负极板便产生电位差。在外电路没有接通时，正 负极板之间的点位差就是蓄电池的电势；在外电路与负载接 通时，就有电流流过负载，也既是蓄电池向负载放电。当蓄 电池放电后将负载断开，使其与直流电源相连。（由交流经 整流设备向直流电源供电，直流电源再给负荷供电，当交流 电源失去时，由蓄电池作为备用电源向负载供电，保持供电 可靠性，放电完成后，与负载断开，所放电量不一定能够维 持到交流电有电状态，不能维持则系统将停电，所以必须尽 快检修。为了保证供电可靠性，有的变电所会采用两个或以 上的交流电源供电，但仍需设置蓄电池组所谓其后备电源， 以免两个电源同时出现故障）。由于单个蓄电池电压较低， 需若干个连接成蓄电池组，作为发电厂及变电所的操作电源。 蓄电池组作为操作电源，不受电网运行方式变化影响，在故 障状态下仍能保证一段时间供电，具有很高的供电可靠性。
■ 经常负荷主要是保护、控制、自动装置和通信设置。 ■ 事故负荷是指停电后必须由直流系统供电的负荷，如UPS、通信设置
等。 ■ 冲击负荷是指极短时间内施加的大电流负荷，比如断路器分、合闸
操作等。 ■ 根据上述三种直流负荷统计就可以计算出事故状态下的直流持续放
电容量。一般在220KV的变电站直流系统的蓄电池要选择两组电池， 电池容量是150AH-200AH，110KV的变电站直流系统的蓄电池要选择 一组电池，池容量是100AH-150AH（本站为300AH），35KV的变电站 直流系统的蓄电池要选择一组电池，池容量是50AH-100AH。模块数 量的配置是要全部模块出额定电流总值要≥最大经常负荷加蓄电池充 电电流.(蓄电池充电电流是按0.1c-0.2c10).如100AH的蓄电池组其充电 电流是0.1c*100=10A,在不计算经常负荷的情况下选用额定电流5A电 流的模块和话2台模块就可以满足对蓄电池的充电，要实现N+1冗余 总共选择3台5A模块。
■ 监控系统目前分为两种：一种是按键型还有一种 是触摸屏型。监控系统提供人机界面操作，实现 系统运行参数显示，系统控制操作和系统参数设 置。
监控系统
监控系统
绝缘监测单元
■ 直流系统绝缘监测单元是监视直流系统绝缘情况的一种装置， 可实时监测线路对地漏电阻，此数值可根据具体情况设定。 当线路对地绝缘降低到设定值时，就会发出告警信号。直流 系统绝缘监测单元目前有母线绝缘监测、支路绝缘监测。
■ 5、蓄电池的容量及自放电：蓄电池的容量，就是 蓄电池放电到某一允许最小电压（或称终止电压） 的过程中所放出的电量，以安时Ah）表示。蓄电池 的容量与极板类型，电解液的比重，放电电流的大 小与工作温度等因素有关。放电率可用放电电流大 小或放电到终止电压的时间长短表示。蓄电池充电 后，无论工作或不工作，其内部都有放电现象，这 种现象成为自放电。这是由于电解液上下层比重不 同，极板上下电势不等和正负极板上下之间的均压 电流引起蓄电池有自放电，同时电解液中含有金属 杂质沉淀在极板上会形成局部短路，也会引起蓄电 池有自放电。由于自放电现象的存在增加了蓄电池 的内部损耗。蓄电池即使没有工作，一定时间后也 必须进行充电检查，以免损坏。
■ 它可以多台并联使用，实现了N+1冗余。模块 输出是110V、220V稳定可调的直流电压。模 块自身有较为完善的各种保护功能如：输入过 压保护、输出过压保护、输出限流保护和输出 短路保护(为什么装保护)等。
整流模块
监控系统
■ 监控系统是整个直流系统的控制、管理核心，其 主要任务是：对系统中各功能单元和蓄电池进行 长期自动监测，获取系统中的各种运行参数和状 态，根据测量数据及运行状态及时进行处理，并 以此为依据对系统进行控制，实现电源系统的全 自动管理，保证其工作的连续性、可靠性和安全 性。
降压单元
■ 降压单元就是降压稳压设备，是合母电压输入降压 单元，降压单元再输出到控母，调节控母电压在设 定范围内（110V或220V）。当合母电压变化时，降 压单元自动调节，保证输出电压稳定。降压单元也 是以输出电流的大小来标称的。降压单元目前有两 种，一种是有级降压硅链，一种是无级降压斩波。 有级降压硅链有五级降压和七级降压，电压调节点 都是3.5V，也就是说合母电压升高或下降3.5V时降 压硅链就自动调节稳定控母电压。无级降压斩波就 是一个降压模块，它比降压硅链体积小，它没有电 压调节点所以输出电压也比降压硅链要稳定，还有 过压、过流、和电池过放电等功能。不过目前无级 降压斩波技术还不是很成熟常发生故障，所以还是 降压硅链使用效广泛
绝缘监测单元
当绝缘值低于10KΩ时，装置开始报警。
电池巡检单元
■ 电池巡检单元就是对蓄电池在线电压情况巡环检测的一种设 备。可以实时检测到每节蓄电池电压的多少，当哪一节蓄电 池电压高过或低过设定时，就会发出告警信号，并能通过监 控系统显示出是哪一节蓄电池发生故障。电池巡检单元一般 能检测2V-12V的蓄电池和巡环检测1-108节蓄电池。
■ （2）浮充电
■ 阀式电池完成初充电后，转为浮充电运行，浮充电 电压值为2.23~2.27V之间，根据制造厂家要求和运 行具体使用情况而定。浮充电流值为0.3~2mA／h， 作为电池内部的自放电和外壳表面赃污后所产生的 爬电损失，从而使蓄电池组始终保持95%以上的容 量。
■ （3）均衡充电 ■ 阀式电池在长期浮充运行中，如发生以下情况时，需对蓄电
池进行均衡充电： ■ A、当电池安装完毕； ■ B、浮充运行中蓄电池间电压偏差超过规定标准时，即个别
电池硫化或电解液的密度下降，造成电压降低，容量不足； ■ C、当交流电源中断时，放电容量超过规定（5%~10%）C10
以上。 ■ 上述情况，按程序进行均衡充电。对第二种情况如果设有电
池监控装置能判断时，根据该装置监测情况进行均衡充电。 如果不准确的电池监控装置时，则根据制造厂的要求，一般 浮充运行3个月，720小时后即进行均衡充电。在投运前，对 电池进行初充电，此时用恒流为1.0I10进行充电。当单体电池 电压上升为2.35V转为恒压充电，此时充电电流减少，转为 正常运行状态，即浮充电压为2.25V。当运行720h以后进行 均衡充电，即先以1.0I10对电池充电，电池电压为2.35V转为 恒压充电。
蓄电池组的充电-放电运行方 式
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