变电站直流系统

三
• 阀控式蓄电池在正常浮充电状态下，处于密封状态，装设 有能自动开启和关闭的安全阀。当内部压力超过规定开阀 值时，安全阀自动开启；压力低于关阀时又自动关闭。安 全阀上有滤酸装置，不会排出酸雾等有害气体。 • 2、蓄电池的容量
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蓄电池的容量(Q)是蓄电池蓄电能力的重要标志。容 量 Q是在指定的放电条件(温度、放电电流、终止电压)下 所放出的电量称为蓄电他的容量，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。
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 1-104路开关量和多路无源干节点告警输出。
UPS的原理
• AC-DC变换：将电网来的交流电经自耦变压器降压、 全波整流、滤波变为直流电压，供给逆变电路。ACDC输入有软启动电路，可避免开机时对电网的冲击。 • DC-AC逆变电路：采用大功率IGBT模块全桥逆变电路， 具有很大的功率富余量，在输出动态范围内输出阻 抗特别小，具有快速响应特性。由于采用高频调制 限流技术，及快速短路保护技术，使逆变器无论是 供电电压瞬变还是负载冲击或短路，均可安全可靠 地工作。 • 控制驱动：控制驱动是完成整机功能控制的核心， 它除了提供检测、保护、同步以及各种开关和显示 驱动信号外，还完成SPWM正弦脉宽调制的控制，由 于采用静态和动态双重电压反馈。极大地改善了逆 变器的动态特性和稳定性。
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。 • 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等。
二、直流系统在变电站中的组成单元
• 一部份是电池屏,另一部份是直流充电屏（直流 屏）。 • 电池屏就是一个可以摆放多节电池的机柜。电池 屏中的电池一般是由2V-12V的电池以9节到108节 串联方式组成，对应电的电压输出也就是110V或 220V。目前使用的电池主要是阀控式密封免维护 铅酸电池。 • 直流屏主要是由机柜、整流模块系统、监控系统、 绝缘监测单元、电池巡检单元、开关量检测单元、 降压单元及一系列的交流输入、直流输出、电压 显示、电流显示等配电单元。
UPS交流不停电电源
• UPS（Uninterruptible Power System ），即不 间断电源，是一种含有储能装置，以逆变器为主 要组成部分的恒压恒频的不间断电源。主要用于 给单台计算机、计算机网络系统或其它电力电子 设备提供不间断的电力供应。当市电输入正常时， UPS 将市电稳压后供应给负载使用，此时的UPS就 是一台交流市电稳压器，同时它还向机内电池充 电；当市电中断（事故停电）时, UPS 立即将机 内电池的电能,通过逆变转换的方法向负载继续供 应220V交流电，使负载维持正常工作并保护负载 软、硬件不受损坏。
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• 储能电池的日常维护
• 虽说储能电池组目前都采用了免维护电池，但这只 是免除了以往的测比、配比、定时添加蒸馏水的工 作。但外因工作状态对电池的影响并没有改变，不 正常工作状态对电池造成的影响没有变，这部分的 维护检修工作仍是非常重要的，UPS电源系统的大量 维修检修工作主要在电池部分。 a.储能电池的工作全部是在浮充状态，在这种情况 下至少应每年进行一次放电。放电前应先对电池组 进行均衡充电，以达全组电池的均衡。要清楚放电 前电池组已存在的落后电池。放电过程中如有一只 达到放电终止电压时，应停止放电，继续放电先消 除落后电池后再放。
• • c.平时应对蓄电池定期测量并做好记录。 d.日常维护中需经常检查的项目有：清洁并检测电 池两端电压、温度；连接处有无松动，腐蚀现象、 检测连接条压降；电池外观是否完好，有无壳变形 和渗漏；极柱、安全阀周围是否有酸雾逸出；主机 设备是否正常。 e.免维护电池要维护，不是什么无稽之谈，应从广 义的维护立场出发，做到运行、日常管理的周到、 细致和规范性，保证设备（包括主机设备）保持良 好的运行状况，从而延长使用年限；保证直流母线 经常保持合格的电压和电池的放电容量；保证电池 运行和人员的安全可靠。这就是电池维护的目的， 也是电池运行规程中包括的内容和进行规则。
• （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。 （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2.23~2.28V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。
• 直流系统接地
1、故障现象: 主控室“直流接地”报警，或某些装置状态及运行 数据不正常。 2、直流接地的危害 在直流系统中，发生一极接地并不引起任何危害， 但是一极接地长期工作是不允许的，因为当同一极 的另一地点再发生接地时，可能使信号装置、继电 保护和控制装置误动作或拒动作，或者发生另外一 极接地时，将造成直流系统短路，造成严重后果。 因此不允许直流系统长期带一点接地运行。所以， 当发生直流系统一点接地后，必须尽快查找出来进
• 电池容量选择要进行直流负荷的统计，直流负荷按性质分 为经常负荷、非经常负荷、事故负荷。
直流负荷的分类
经常性负荷
运行的保护装置 信号灯、位置指示器 逆变电源
直流负荷
非经常性 负荷
分合闸控制电源 储能机构动力电源 跳合闸控制电源
事故负荷
跳合闸动力电源
事故照明电源
3、蓄电池组运行过程中的充电方式：
• （ SPWM正弦脉宽调制：由于采用静态和动态双重 电压反馈。极由于全控型电力半导体器件的出现 ，不仅使得逆变电路的结构大为简化，而且在控 制策略上与晶闸管类的半控型器件相比，也有着 根本的不同，由原来的相位控制技术改变为脉冲 宽度控制技术，简称PWM技术。 PWM技术可以极其 有效地进行谐波抑制，在频率、效率各方面有着 明显的优点使逆变电路的技术性能与可靠性得到 了明显的提高。采用PWM方式构成的逆变器，其输 入为固定不变的直流电压，可以通过PWM技术在同 一逆变器中既实现调压又实现调频。 ）
变电站直流系统
主讲人：*** ******
• 一、（1）什么是直流系统？ （2）直流系统在变电站中的组成单元 • 二、蓄电池简介及日常维护 • 三、UPS电源系统及日常维护 • 四、（1）直流系统接地有哪些危害？ （2）直流接地故障的处理方法
什么是直流系统？
• 直流系统是应用于水力、火力发电厂，各类变电 站和其它使用直流设备的用户，为给信号设备、 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。直流屏的可靠性、安全性 直接影响到电力系统供电的可靠性和安全性。 • 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。
配电单元
• 配电单元主要是直流屏中为实现交流输入、 直流输出、电压显示、电流显示等功能所使用的 器件如：电源线、接线端子、交流断路器、直流 断路器、接触器、防雷器、分流器、熔断器、转 换开关、按钮开关、指示灯以及电流、电压表等 等
• 三、蓄电池
• 1、简述（1） 蓄电池是一种化学电源，它既能将电能转 化为化学能储存起来，又能将储存起来的化学能转化为电 能输送出去。这两个能量的转化过程，就叫做蓄电池的充 电和放电 • （2）蓄电池是独立的电源，不会受电力网的影响 。它具有电压稳定、使用方便和安全可靠等优点，并可根 据需要选择其容量或形式。 （3） 蓄电池按电解质的不同，分为酸性蓄电池和 碱性蓄电池。本风电场使用阀控式铅酸蓄电池。 阀控式 蓄电池阀控式电池由于采用了AGM材料和贫液设计，在 充电过程中，由正极生成的氧能与负极活性物质迅速反应 还原成水，因此，正常情况下，电池电液不会损失，不用 添加蒸溜水
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。 • 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。
• 4、阀控式蓄电池核对性放电
• 直流系统有两组阀控式蓄电池的核对性放电： 当发电厂或变电所的直流系统只安装有两组蓄电池 组时，可先对其中一组蓄电池进行全核对性放电。 放电电流以1.0I10电流恒流进行，当蓄电池端电压 下降到1.8V×N时，停止放电，隔1-2H以后பைடு நூலகம்再用 1.0I10电流进行恒流限压充电----恒压充电----浮 充电。反复放充电2-3次，其容量可得到恢复。若经 过3次全核对性放电，蓄电池容量达不到额定容量的 80%，可认为此组蓄电池组的使用期限已到，应采取 更换措施。
UPS电源工作过程
当市电正常380Vac时，直流主回路有直流电压， 供给DC-AC交流逆变器，输出稳定的220Vac交流电压， 同时市电对电流充电。当任何时候市电欠压或突然掉电， 则由电池组通过隔离二极管开关向直流回路馈送电能。 从电网供电到电池供电没有切换时间。当电池能量即将 耗尽时，不间断电源发出声光报警，并在电池放电下限 点停止逆变器工作，长鸣告警。不间断电源还有过载保 护功能，当发生超载（150%负载）时，跳到旁路状态， 并在负载正常时自动返回。当发生严重超载（超过200% 额定负载）时，不间断电源立即停止逆变器输出并跳到 旁路状态，此时前面空气开关也可能跳闸。消除故障后， 只要合上开关，重新开机即开始恢复工作。为使不间断 电源充分工作，避免在过载或欠载下运行，电源在开机 前，首先计算负载容量。
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。 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1-104节蓄电池。
UPS日常维护与检修
• (1)UPS电源在正常使用情况下，主机的维护工作 很少，主要是防尘和定期除尘。特别是气候干燥 的地区，空气中的灰粒较多，机内的风机会将灰 尘带入机内沉积、当遇空气潮湿时会引起主机控 制紊乱造成主机工作失常，并发生不准确告警， 大量灰尘也会造成器件散热不好。一般每季度应 彻底清洁一次。其次就是在除尘时，检查各连接 件和插接件有无松动和接触不牢的情况。
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（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，一般每三个月进行一次均衡 充电，使蓄电池组随时处于满容量状态，以确保直 流电流运行的安全可靠。