直流操作电源

Ⅱ段直流母线
投切开关
投切开关
闪光母线 Ⅰ段直流母线
测量表计
测量表计
蓄电池组
充电设备


蓄电池直流系统是由充电设备、蓄电池 组、浮充设备和相关的开关及测量仪表 组成。 上图中硅整流器U1为充电设备，它在充 电过程中除了向蓄电池组提供电源外， 还可以担负母线上的全部直流负荷。在 整流器U1回路中装有双投开关QK3，使 整流器U1既可对蓄电池进行充电(触点 2-3、5-6接通)，也可以接入母线上接 带直流负荷(触点1-2、4-5接通)。在其 出口回路中，装有电压表PV2和电流表 PA3，用以监视端电压和充电电流。为 了蓄电池放电，整流器U1宜采用能实现 逆变的整流装置。
电气培训讲座
操作电源

主要内容 概述 蓄电池直流系统 硅整流电容储能直流系统 直流系统的绝缘监察和闪光装置 直流负荷 直流系统一点接地的寻找


概述
发电厂及变电所中电气设备的操作、控 制、保护、信号及自动装置，都需要有 可靠的供电电源，由于这种电源特别重 要，所以一般都专门设置，通常又称其 为操作电源。大中型发电厂及变电所主 要采用直流操作电源。 用途

端电池调整器可以手动控制，也可以用 电动机远方控制，一般采用电动机进行 远方控制 端电池调整期示意图

Ⅱ段直流母线
投切开关
投切开关
闪光母线 Ⅰ段直流母线
测量表计
测量表计
蓄电池组
充电设备



浮充电运行方式： 正常运行(即浮充电)，开关QK1和QK2 处于合闸位置，QK4置正常位置(其触点 1-2、4-5通)，使蓄电池经常处于充满 电状态。此时整流器U2与蓄电池并联运 行，由于蓄电池自身内阻很小，外特性 U=f(I2)比整流器U2平坦很多，因此在 很大冲击电流情况下母线电压虽有所下 降，但绝大部分电流由蓄电池供给。此 外，当交流系统发生故障或整流器U2断 开情况下，蓄电池将转入放电承担全部 直流负荷，待交流恢复后再次给蓄电池 充好电，转入正常浮充状态。 可见，蓄电池按浮充电方式运行，大大 减少了充电次数 不过每三个月须进行一次核对性放电， 放出额定容量的50%--60%,或进行全部

容量的放电，其目的是为了避免由于浮 充电流控制不准确造成硫酸铅沉淀在极 板上，影响蓄电池的输出容量或降低其 使用寿命。

铅酸蓄电池的直流系统 接线方式：单母线分段接线 浮充电设备：U1,U2分接在两段母线上 1.正常时： U1,U2负责向直流负荷供电， 并向蓄电池浮充电 2.故障时：蓄电池GB供电给直流负荷 基本电池：直接接在直流母线上的电池 端电池：根据运行需要可投切的电池 端电池调整器：用来实现端电池的投切.

蓄电池直流系统的运行方式 1．充电－放电法 (1)运行方式:对蓄电池进行周期性的充 电和放电。 蓄电池充好电后，既断开充电设备，由 蓄电池向直流负荷供电（经常、短时、 事故）。 待蓄电池放电约为75～80%时，就需要 进行充电。 充电设备的功率应满足蓄电池组的充电 和经常性负荷的需要。 (2)构成：基本电池，可调端电池，端 电池调节器








镉镍蓄电池的直流系统 成套镉镍蓄电池直流屏（高性能直流不 停电电源） 优点：可靠性高，适应性强，使用寿命 长，电压稳定、放电倍率高，维护简便， 占地面积少，无污染。 适用范围：110KV以下电压等级，容量 在100A.h以下的场所。 组成：合闸母线，控制母线，一组镉镍 电池，一台充电设备 充电方式：浮充电运行




镉镍蓄电池按其放电电流大小，可分为 中倍频率放电型和高倍频率放电型。 当事故放电电流较小而冲击电流较大时 可选用高倍频率的镉聂蓄电池，当事故 放电电流和冲击电流都较小时可选用中 倍频率的镉聂蓄电池。 国内制造厂成套供应的镉镍蓄电池直流 系统屏适用于110KV及以下电压等级的 发电厂和变电站 BZGN—10S型镉镍蓄电池直流系统由充 电设备、蓄电池、浮充电设备和相应的 开关及仪表组成，具体见下图




4.放电特性（三个阶段） (1)初放电：短时间内端电压急剧下降 (2)放电中期：电压缓慢下降，持续时 间较长。 (3)放电末期:端电压又在极短的时间内 迅速降低，当达到放电终止电压时，立 即停止放电，并及时进行充电。 5.充电特性（三个阶段） (1)充电初期：电压迅速增大 (2)充电中期：电压缓慢增大，持续时 间较长。 (3)充电末期：电压又迅速增大，当充 足电时，电压稳定在2.7V左右。







蓄电池的电气特性 1.电动势、开路电压、工作电压 2. 容量 3.电池内阻 4.放电特性 5.充电特性




1.电动势、开路电压、工作电压 电动势：输出能量大小的量度，充电时 升高，放电池下降 开路电压：开路状态时的端电压 工作电压：接通负荷后电池的端电压 2.蓄电池的容量：是蓄电池蓄电能力的 重要标志。是指充足电的蓄电池，放电 到规定终止电压时所放出的总电量。 3.电池内阻：全电阻=欧姆电阻+极化 电阻

复式整流直流电源 目前专门生产该装置的厂家极少，多为 供电部门自制或委托整流厂制造



所变压器+整流装置
Fra Baidu bibliotek

电流互感器+谐振稳压器+整流装置

操作电源电压等级 常用的电压等级：220V,110V,48V 强电直流电压：220V, 110V 弱电直流电压：48V 另外，在DCS中还有24V继电器，不过 该电源为DCS机柜内部整流而成后输出 或自用，目前不作为通用的电压等级
浮充电运行方式直流系统接线图 正常运行和非正常状态下的工作过程



2．浮充电法 (1)运行方式:先将蓄电池充足电，然后 将充电设备与蓄电池并联在一起工作， 充电设备既给直流母线的经常负荷供电， 又以不大的电流向蓄电池浮充电，用来 补偿由于自放电而损失的能量。 (2)特点： 蓄电池总是处于充满电的状态，随时应 付短时负荷 蓄电池放电机会不多，每3个月进行一 次放电，再进行一次均衡充电，以避免 硫化。 管理维护量少，可靠性高。




该种运行方式是将已经充好电的蓄电池 接带全部直流负荷，即正常运行时处于 放电工作状态，为保证操作电源供电的 可靠性，当蓄电池放电到一定程度后就 进行充电，故名之。通常每运行1—2昼 夜就要充电一次，可见操作频繁，蓄电 池容易老化，极板也容易损坏。 该运行方式在实际工业中已基本不用









控制电路 信号电路 继电保护和自动装置 重要设备及回路的动力


交流操作电源 1.优点： 二次接线简单、投资少、维护量小， 易于实现自动化和远动化。 2.缺点：可靠性比直流电源低； 原因：①交流操作的继电器不够成熟； ②交流电源依赖电厂本身； ③交流电源有时分散的、有时集 中的、有时分散与集中相结合的。 使用范围：适用于不重要终端变电站和 发电厂的附属设备

蓄电池回路中装有两组开关QK1、QK2 熔断器、两只电流表PA1、PA2和一只 电压表PV1。 QK1和QK2可以将蓄电池 切换至任一组母线上运行。熔断器作为 短路保护。电流表PA1为双向电流表，



用以监视充电和放电电流。电流表PA2 用来测量浮充电电流。正常时被短接， 测量时可利用按钮SB使接触器KM的常 闭触点断开后测读。电压表pV1用来监 视蓄电池端电压。 蓄电池组GB由不参加调节的基本蓄电池 和参加调节的端电池两部分组成。采用 端电池的母的是为了调节蓄电池的接入 数目，以保证母线电压稳定。端电池通 过端电池调整器进行调节，端电池调整 器的工作原理如右图所示。 图中有一排相互绝缘的固定金属片1， 它分别连接到端电池的端子上。放电手 柄S1和充电手柄S2分别带动两个可动触 头2和3，以免在调整过程中，当可动触 头由一个金属片移至另一个金属片时造 成回路开路。

电源变换式直流电源系统 电源变换式直流电源系统，是由220V交 流电源经整流变为48V直流电源，供全 厂48V操作用电并对蓄电池浮充电；同 时可经逆变装置将直流电源变为交流电 源，再整流为220V直流电源的多功能新 型独立电源，在中、小型变电所中得到 广泛应用。





硅整流式直流电源系统 由硅整流设备和电容器组组成。 在正常运行时：厂用交流电源经硅整流 设备变为直流电源，作为全厂的操作电 源并向电容器充电。 在事故情况下：将电容器储存的电能向 重要负荷（继电保护、自动装置和断路 器跳闸回路）放（供）电，以确保继电 保护及断路器可靠动作。 要求可靠，一般有两个独立的电源 优点：简单，经济 缺点：可靠性差

蓄电池 酸性蓄电池：电解液是27％～37％的硫 酸水溶液，电极是以二氧化铅为正极板 和铅为负极板的特制绒状铅板，所以又 称为铅酸蓄电池。 特点：容量大、冲击放电电流大、端电 压较高（2.15V）、寿命较短（一般8～ 10年）、占地面积大、维护工作量大。 碱性蓄电池：电解液是20％的氢氧化钾 水溶液，电极用氢氧化镍作正极，镉作 负极时叫镉镍蓄电池，用铁作负极时叫 铁镍蓄电池。 特点：体积小、容量大、寿命长（20年 左右），端电压为1.35V，无有害气体 污染。在发电厂和变电所中广泛应用。

1、蓄电池充电 蓄电池GB充电时，双投开关QK5置充电 位置，即2-3、5-6触点接通，使充电整 流器U2经限流电阻R10向蓄电池GB充电， 并利用电压表PV1和电流表PA1监视充 电电压和充电电流，其大小可由充电电 流调整器T和限流电阻R10进行调节。



2、蓄电池浮充电运行 浮充电运行时，浮充电整流器U1经电压 调整器V和开关QK4向控制母线供电， 接带经常性负荷。电压调整器V由50只 二极管(串联成5组，每组10只)、选择 开关SA和中间继电器KC组成，可使输 出电压得到35V左右的调整。输出电压 的调整有两种方法： (1)手动调整。当输出电压低于希望值 时，可根据降低的幅度，利用选择开关 SA来短接相应数量的二极管，以达到提 高输出电压的目的。 (2)自动调整。当输出电压(即控制母线 电压)降低到一定值时，继电器K1返回， 其常闭触点闭合，启动中间继电器KC， 其常开触点闭合，将电压调整器V中的 二极管全部短接，输出电压则是全

对操作电源的基本要求 1.保证供电的可靠性 2.足够的容量：满足全厂（所）事故停 电时在合理时间内用电需要；且能保证 电压在规定的额定值。 3.良好的供电质量：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；最大负载下电压不低于80％额定 值，波纹系数小于5％。 4.经济和实用：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。

直流操作电源 1.蓄电池直流电源系统 2.电源变换式直流电源系统 3.硅整流式直流电源系统 4.复式整流直流电源







蓄电池直流电源系统
蓄电池是一种可多次充电使用的化学电 源，由多节蓄电池组成一定电压的蓄电 池组，作为与电力系统运行状态无关的 独立可靠的直流操作电源，即使发电厂 或变电所交流系统全部停电，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。 优点：与交流电网无关，供电可靠性高， 电压稳，容量大。 缺点：价格贵，寿命短，运行维护量大。

整流器U2为浮充电设备，它在充电过程 中除了接带母线上的经常性直流负荷以 外，同时以不大的电流向蓄电池浮充电 来补偿蓄电池的自放电，使蓄电池经常 处于充满电状态。在整流器U2回路中装 有双投开关QK4，使整流器U2既可对蓄 电池进行充电(触点2-3、5-6接通)，也 可以接入母线上接带经常性直流负荷和 向蓄电池充电(触点1-2、4-5接通)。在 其出口回路中，装有电压表PV3和电流 表PA4，用以监视端电压和充电电流。

图中，浮充电设备由隔离变压器T1，单 相桥式整流器U1、指示灯HL1、输出电 压表PV3、中间继电器K2和电压继电器 KV组成。充电设备由隔离变压器T2、 充电电流调整器T、单相桥式整流器U2、 指示灯HL2、输出电压表PV1和充电电 流表PA1组成。图中设一组镉镍蓄电池 GB由双投开关QK5进行充电或浮充电切 换。