直流电源系统的运行及维护ppt课件

f. 我们经常会碰到蓄电池组中一只或几只蓄电池损坏情况，这时 我们可以将损坏蓄电池摘除（在保证总电压的前提下），系统 仍可以正常运行。但有时我们往往忽略了需要同时降低蓄电池 的相应均浮充电压设置参数，长期运行容易造成蓄电池过充。
）
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h）
1
10~35
1.0
220(110) 3~5
50
2
110
1.0
2.0
220(110) 220(110)
5~10 5~10
50~100 100(200)
用于无人值班
3
220
1. 0 2.0
4
330~500 1.0
220(110) 15~30 220(110) 15~30 220(110) 30~50
2) 随着变电站自动化程度的不断提高，许多重要的数据都要求即 时安全可靠的处理和存储；各种用电设备（包括继电保护及自 动装置、断路器分合闸、载波通信、事故照明等）的工作都离 不开可靠的直流电源。在系统发生故障，站用电中断的情况下， 如果直流电源系统不能可靠的为工作设备提供直流工作电源， 将会产生不可估计的损失。因此，有人把直流设备比喻为变电 站的心脏。
3. 蓄电池组数及容量的选择：
蓄电池组数的选择： 1) 发电厂（装机容量在100MW及以上）、220kV及以上变电站应
满足2组蓄电池、2套高频开关电源或3套相控充电装置的配置 要求。 2) 110（66）kV变电站应满足1组蓄电池、1套高频开关电源或2 套相控充电装置的配置要求；部分重要的110kV变电站可配置 2组蓄电池、2套高频开关电源或3套相控充电装置。 3) 35kV及以下电压等级的变电站原则上可采用1组蓄电池组供电。 4) 用户单位配电所一般装设1组蓄电池。
5) 注：由于现在220kV及以上变电站的继电保护等大部分都实 行双重化配置。因此，蓄电池也应设置2组，分别对2套保 护及跳闸回路供电，以利安全运行。
6) 此外，蓄电池装设的组数，不但与变电站的重要性及保护 双重化的要求有关，而且与控制方式及自动化水平有关， 故在具体工程中，如果采用一些新的控制方式和布置型式 时（如分级、分区控制，就地布置保护装置等），蓄电池 装设的组数可根据实际情况和技术经济比较确定。
式中 N——模块个数 Ie——模块额定电流（220V:5~40A；110V:10~80A ） Ijc—— 最大经常性负载 Kk——可靠系数，应考虑温度补偿、均充性能及设计裕度等因素。
【 Kk=Kt × Kd × Ka :
式中：
Kt ——温度补偿系数，取1.10；
Kd ——设计裕度系数，取1.15；
按上式计算，220V直流系统选用103~104只蓄电池；110V直流系统选用 51~52只蓄电池。
三、直流电源系统的运行及维护
1、直流系统运行现状分析： 90年代发展起来的阀控密封铅酸蓄电池直流系统，由于
安装方便、维护工作量小、不污染环境、可靠性高等一系列 优点，近年来在变电站中得到了广泛的应用。但由于该系统 在电力系统推广使用的时间较短，没有得到充分重视。不少 变电站直流设备检修、运行、安装调试的一线人员对其工作 原理、检修维护方法还没有完全掌握，还存在检修维护不到 位而造成直流设备不能可靠运行的情况。
b. 变电站直流设备长期带电运行，操作少，致使部分工作人 员在故障处理、运行操作等方面显得技术生疏、不能得心 应手。
c. 城、农网改造后，新产品、新设备、新技术在电力系统直 流设备得到广泛应用，但相应培训工作没跟上，人员的专 业素质还跟不上技术发展的步伐。
d. 对直流设备的运行维护存在认识上的误区，认为充电设备 是全自动的、阀控式密封铅酸蓄电池是免维护的，所以就 不加维护。直流设备长期没人检查、没人维护，对直流设 备存在的缺陷没有及时发现，从而给整个系统的安全运行 留下了隐患。
二、直流电源设备的选择及配置
变电站直流电源系统的安全运行，离不开运行及检修人员 平时对直流设备的巡视检查、运行维护、缺陷及异常处理等日 常工作。但首先取决于前期的方案设计、设备选型、设备配置、 方案优化等工作。下面介绍几个关键点：
1. 直流系统电压等级的选择：
国内发电厂及变电站较广泛采用220V和110V两种电压等 级。大中型变电站采用220V或110V，而小型无人值守变电站 多采用110V。 220V和110V在技术、经济上各有优劣，应根据 具体情况通过比较确定。
②降压硅链继电器能够实现自动投切。
i. 在交流断电由蓄电池供电时出现降压硅链断路现象；
ii. 或者交流供电正常，但供电模块与降压硅链同时故障的极端 情况下，出现降压硅链断路现象；
上述两种情况发生时，控制母线会失去电压。我公司直流监控单 元IDC-200A在监测到UKM电压为零时，会自动陆续切除降压 硅链，通过降压硅链继电器的闭合将合闸母线与控制母线连 接，保证控制母线获得直流电压。（见下图）
2）蓄电池运行维护中存在的主要问题： a. 阀控密封铅酸蓄电池正常运行时，浮充电压过高或过低。浮充
电压设置过低，会造成蓄电池充电不足，使电池极板硫化而缩 短电池寿命。浮充电压设置过高，电池将长期处于过充电状态， 是电池的隔板、极板等由于电解氧化而遭破坏，造成电池板栅 腐蚀加速，活性物质松动，而使电池失效。
高频开关直流电源系统 运行及维护
2009-8-04
山东鲁能智能技术有限公司
SHANDONG LUNENG INTELLIGENCE TECHNOLOGY CO.,LTD.
一、直流电源系统概述
1、直流电源系统的重要作用：
1) 直流电源设备是电力系统发电厂、变（配）电站重要的控制、 信号、动力电源，它在电力系统的安全运行中起着重要的作用。
b. 110V控制回路电缆截面较220V大。特别在大型发电厂的 变电站，超高压配电装置面积大，距离控制室又远，采 用110V直流时控制电缆截面大约是220V的4倍，往往还不 能满足要求。这使得选择8mm2 以下控制电缆较困难，有 时要选用多根电缆芯并联，给回路监视带来困难，同时 还要增加控制电缆投资。因此，宜采用220V系统。
MOSFET和IGBT的相继问世，是传统的电源向现代电力电 子转化的标志。
据统计，到1995年底，功率MOSFET和GTR在功率半导体 器件市场上已达到平分秋色的地步，而用IGBT代替GTR在电力 电子领域巳成定论。
新型器件的发展不仅为交流电机变频调速提供了较高的频 率，使其性能更加完善可靠，而且使现代电子技术不断向高频 化发展，为用电设备的高效节材节能，实现小型轻量化，机电 一体化和智能化提供了重要的技术基础。
参考国家电网公司2002~2004年间收集的14各省、市电力公司提 供的直流设备调查资料，可以看出现阶段直流电源设备的运 行情况还是存在不少问题。出现故障主要是充电设备及蓄电 池方面，分别占64.3%和35.7%。
1）直流设备运行维护中存在的主要问题：
a. 生产厂家多、型号杂、产品质量参差不齐，检修维护技术 不易掌握。
蓄电池容量的选择：
1) 蓄电池容量选择的基本要求包括以下两点：
a. 变电站站用电事故停电时间一般按1h计算，对于远离市区的 系统终端无人值守变电站宜按2h计算。
b. 蓄电池容量选择计算的条件，应满足变电站事故停电时间内 的放电容量要求，应计及事故初期直流电动机起动电流和其 它冲击负荷电流，并应计及蓄电池组持续放电时间内的随机 负荷电流。
3) 48V系统：
弱电控制和弱电信号接线系统，如微机监控系统、载波 通信等，一般都是功率小，电流也小，所以，宜采用48V 及以下电压。
2. 高频开关整流模块的配置：
通常我们所说的充电机是由若干个充电模块并联组成，一般都为N+1 （ N ≤6）或N+2（ N ＞6 ）备份冗余方式。为了提高充电装置的运行 可靠性，模块总数宜不小于3块。模块配置的原则可按如下公式选择： N × Ie≥ Kk[(1.0~1.25)I10+Ijc]
2) 蓄电池容量的计算：
a. 直流负荷的分类。按用电性质分为二类：一是经常性负荷，约占直流 总负荷的5%；二是事故负荷，约占直流总负荷的95%。在蓄电池容量 计算中，事故负荷起决定作用。
b. 在事故负荷中，可分为事故初期负荷和事故持续负荷。事故初期负荷 通常指交流电源消失后蓄电池开始放电的最初1min内的全部负荷；事 故持续负荷指各事故放电阶段由蓄电池持续提供的负荷。事故负荷的 持续时间，国家规定为1h。
d. 当蓄电池组在运行中发生一只或几只蓄电池损坏时，有将不同 容量、不同厂家或同一厂家容量相同但批次不同的蓄电池替换 上串接使用的情况，这样就造成了同一组蓄电池中两种性能不 同的蓄电池互为影响，更加速了蓄电池的老化，影响使用性能。
e. 新阀控密封铅酸蓄电池组购买后，因种种原因未能及时安装使 用，超过存放期限又没有按要求进行及时补充电，造成蓄电池 组在投运后，轻者在浮充运行时，会出现电压偏差较大（超过 平均值±0.05V）的故障；重者存放时间过长，蓄电池极板硫 化严重或完全失效，造成蓄电池组的寿命提前终止。
2、我国电源技术的发展
我国电源技术的发展起始于五十年代末六十年代初的硅整 流器件，其发展先后经历了整流器时代、逆变器时代和变 频器时代。八十年代末期和九十年代初期发展起来的、以 功率MOSFET和IGBT为代表的、集高频、高压和大电流于一 身的功率半导体复合器件，表明传统电源技术已经进入现 代电力电子时代。
3) 变频器时代
进入八十年代，大规模和超大规模集成电路技术的迅猛发展， 将集成电路技术的精细加工技术和高压大电流技术有机结合， 出现了一批全新的全控型功率器件、首先是功率M0SFET的问世， 导致了中小功率电源向高频化发展，而后绝缘门极双极晶体管 (IGBT)的出现，又为大中型功率电源向高频发展带来机遇。
c. 蓄电池容量估算：
C10 = 经常负荷电流 *事故停电时间(1~2h)/20% *Kk（1.4~2）
【经常负荷电流 X（ 15~20）】