变电站二次系统及保护原理

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变电站直流系统
一、变电站的操作电源 二、操作电源种类 三、直流系统的组成 四、直流系统的绝缘检测及接地检查 五、UPS不间断电源 六、蓄电池的维护保养 七、 UPS不间断电源维护和使用
变电站的操作电源
一、概述 操作电源就是变电站二次设备(包括继电保护
自动装置、信号设备、通讯、远动、监控系统 和断路器分合闸控制等)的工作电源,操作电 源的可靠性直接关系到电力系统的安全可靠运 行。
用上述方法确定姐弟点所在馈线回路时,应注意以下
几点 (1)应根据运行方式、天气状况及操作情况,判断 接地点可能所在的范围,以便在尽量少的拉路情况下 能迅速的确定接地点的位置。
(2)拉路顺序的原则是先拉信号回路及照明回路,最 后拉操作回路;先拉室外线回路,后拉室内线回路 。 (3)断开每一馈线的时间不超过3s,不论接地是否在 被拉回路上,应尽快回复供电。 (4)当被拉回路中接有继电保护装置时,在拉路之 前应将直流消失后容易误动的保护(例如发电机的误 上电保护、启停机保护)等退出运行。
应保证事故发生后能可靠切除断路器及维持直流动
力设备(例如直流油泵)的正常运行,并有一定的 冗余度。
(3)充电设备稳定可靠,能满足各种充电设备的 要求。并有一定的冗余度。
(4)直流系统 的接线应力求简单可靠,便于运行 维护,并能满足继电保护装置和控制回路供电可靠 性要求。
(5)具有完善的异常事故报警系统及直流电源分 级保护系统,当直流系统发生异常或运行参数越限 时,能发出报警 信号;当直流系统某一支路发生短
b额定容量;是指放电时间10h(或)5h,放电终 止电压为1.8V(铅酸蓄电池)或1V镉—蓄电池时
的放电容量。铅酸蓄电池的容量小的有几十安时, 大的有1600Ah,而镉—镍蓄电池的容量小的有 10Ah,大的有500 Ah
C短路电流:短路是电池共处电流大小,决定 于蓄电池的电动势,内阻及外回路的电阻。当外 回路的电阻等于零时,镉镍蓄电池可供出的最大 短路电流为15—58A (4)蓄电池的充电,蓄电池的充电方法,通常 采用恒流的充电方法,充电的种类有初充电、正 常充电和均衡充电三种。为提高蓄电池的放电性 能,新的蓄电池在交付使用前,为完全达到荷电 状态所进行的第一次充电称之为初充电,对已经 放过电的蓄电池充电称之为正常充电。为补偿蓄 电池在使用过程中产生的电压不均匀现象使其恢 复到规定的范围内而进行的充电成为均衡充电
(5)蓄电池组
发电厂及变电站直流系统的额定电压,通常 48V,110V及220V三种,为取得各种电压,需要将多 个蓄电池组串联起来你,另外为使直流蒂娜元能输 出最大的电流,需要将几个蓄电池组并联使用,直 流系统的电压越高,需串联的蓄电池个数越多,要 求直流系统的输出的电流就越大,需并联的蓄电池 支路数越多。
二、 操作电源的基本要求 ①要求操作电源具有高度的可靠性
②操作电源要有足够的容量
③操作电源 要有良好的供电质量
④操作电源应维护方便安全经济
三、操作电源 的种类
操作电源的种类
一、直流系统的组成
发电厂、变电站的直流系统主要由直流电源、
直流母线、只直流馈线等组成。直流电流包括蓄 电池及充电设备;直流馈线主要由干线和馈线构 成。 1、蓄电池
运行人员确定及地点所在直流馈线回路的具体方法是 “拉路法”
所谓“拉路法”是指:依次、分别、短时切断直流 系统中各直流馈线来确定接地点在回路的方法。
例如,发现直流系统接地后先断开某一直流馈线,观察 接地现象是否消失。若接地现象消失,说明接地电在被 拉馈线回路中,如果接地现象未消失,立即恢复对,该 馈线的供电。再断开另一条馈线进行检查。重复上述过 程,直至确定出线地点的所在馈线。
3)全直流系统对地绝缘不良。 4)各直流回路互相穿点或有寄生回路。
UPS不间断电源概况
不间断电源供电系统的基本结构是一套将 交流电变为直流电的整流/充电装置和一套 把直流电再度转变为交流电的PWM逆变器。 蓄电池在交流电正常供电时存储能量,此时 它一直维持在一个正常的充电电压上,一旦 市电供电中断时,蓄电池立即对逆变器供电 已保证UPS电源交流输出电压的连续性。在 一般情况下,微机用户在遇到市电供电中断 时,需要在蓄电池允许的放电时间(一般是 15-30分钟)进行数据转存等应急操作。
——若逆变器驱动电路工作不正常,则检查波形产生 电路有无PWM控制信号输出,若有控制信号输出,说明 故障在逆变器驱动电路。
——若波形产生电路无PWM控制信号输出,则检查 其输出是否因保护电路工作而封锁,若有则查明保护原
主要由酸性蓄电池和碱性蓄电池两大类,长
用酸性蓄电池是铅蓄电池,而常用的碱性蓄电池 是镉—镍蓄电池。它们的化ຫໍສະໝຸດ Baidu方程式如下:
(1)铅蓄电池的正极为二氧化铅,负极为铅 (海绵铅),电解液是硫酸溶液工作时蓄电池内 部的化学反应为:PbO2+Pb+2H2SO4 =PbSO4+2H2O(充电放电的过程是可逆的)电池在
一台设计良好的UPS包括以下几部分
(1)交流输滤波回路及整流回路 (2)蓄电池及充电回路 (3)PWM脉冲宽度调制型滤波器 (4)各种保护(过流、过压、空载保护,电 池电压过低,电池极性和交流极性检测)线路 及相关指示灯和喇叭; (5)交流市电供电与UPS逆变供电的自动切
UPS常见故障分析
UPS不间断电源若发生故障时,应首先观 察控制面板上各工作状态指示灯的工作情况, 大概判断故障是在电源逆变器供电部分还是在 市电供电部分。若故障来源于逆变器工作部分, 则应首先检查蓄电池电压是否在规定的正常值 (22-24V)范围内。
路故障时,能快速而又选择性地切除故障馈线,而 不影响其他直流回路的正常运行
(6)宜使用具有切断直流负载能力的不带热保护
的小空气开关取代原有的直流熔断器,小空气开关 的的顶工作电流应按最大动态负荷电流的1.5倍~2 倍选用。
(7)对配置了双重化保护的厂站还应要求直流系 统的备用冗余配置,易配置两组蓄电池,各带一段 直流母线,每组蓄电池的容量应能带全站负荷,两 端直流母线正常分裂运行时,事故时可通过和幕帘 开关的方式实现备用,双重化配置的保护各在一个 直流段上运行
当控制回路发生两点接地后,断路器会发生误跳或 拒跳,
当A、B两点接地或A、C两点接地或A、D两点接地时,跳闸线圈TQ将有电 流通过,致使断路器跳闸;而当C、E两点接地,或B、E两点接地或D、E两 点接地时。可导致断路器拒跳,或由于跳闸中间继电器不能启动而在继电 保护动作后,断路器不能跳闸的现象发生。
从各直流小母线上又分别引出多路出线,分别接 至保护盘,控制盘、事故照明盘或其他直流负荷盘
4、直流监控装置 为测量,监视及调整直流系统运行状况,及发出
异常报警信号,对直流系统应设置监控装置。直流 监控装置应包括测量表计,参数越线和回路异常报
(二)对直流系统的基本要求 为确保发电厂及变电站的安全经济运行,气直流系 统应满足以下要求
直流系统的绝缘检测
前已述及,发电厂变电站的直流系统分布面广, 回路繁多,很容易发生故障或异常,其中最常见 的 异常现象是直流系统的接地故障
一、直流系统的接地危害
运行实践表明,直流系统一点接地,容易致使断路 器偷跳。此外,当直流系统发生一点接地后,若 在发生另一点接地后,将可能造成直流系统短路, 致使直流电源中断供电,或造成断路器 误跳或 拒跳的事故发生。
(1)充电设备输出电压及输出电流的调节范围,应满足 蓄电池组各种充电方式的需要,对于直流电压为110V的直 流系统,充电设备输出电压的调节范围应为90—160V;对 额定电压为220V的直流系统,充电设备输出电压的调节范 围为180V—310V
(2)具有维持恒定的输出电压及恒定输出电流的调节功
能,对于用可控硅整流设备作为充电装置时首先输入电压 在额定电压的+5%—-15%范围内变化及输出负荷电流在额定 电流0%—100%范围内变化时,输出稳定电流的误差小于
(2)镉—镍蓄电池的正极为氧化镍,负极为镉—
铁,其电解液采用氢氧化钠或氢氧化钾溶液,并 加入少量的氢氧化铝,电池内部的化学反应为:
2Ni(OH)2+Cd(OH)2=2NiOH+Cd+2H2O(充放电 过程是可逆的)。 (3)电气参数,蓄电池的电气参数包括:
a额定电压常用铅蓄电池的额定电压为2-2.5V/ 只,镉—镍电池的额定电压为1.25V/只。
(5)当被拉回路中接有输电线路的纵联保护装置时
(例如高频保护等),在进行拉路之前,首先与调度 员联系,同时退出线路两侧的纵联保护。
当用拉路法找不到接地点所在的馈线回路时,可能 的原因有以下几点:
1)接地位置发生在充电设备的回路中,或发生在蓄 电池组的内部,或发生在直流母线上。
2)直流系统采用环路供电方式,而在拉路之前没断 开环路时。
另外,当A、E两点同时接地时,将造成直流电源正极与负极之间的短路 故障,致使熔断器1FU、 2FU要熔断,导致控制回路直流电源消失。由于断 路器线圈的动作电压较低,当站内的直流系统对地电容较大时,跳合闸线 圈前的回路一点接地也会造成断路器的误跳误合
二、直流绝缘检测装置
当直流系统发生一点接地后应立即进行检查处理, 以避免发生两点接地故障。这就需要设置直流系 统对地绝缘检测装置,当直流系统对地绝缘严重 降低或一电接地之后发出告警信号。
(1)正常运行时直流母线电压的变化应保持在 ±10%额定电压范围内。若电压过高,容易使长期带 电的二次设备(例几点保护装置和知识灯等)过热 而损坏;若电压过低,可能使断路器等设备不能正 常工作。
(2)蓄电池的容量应足够大,以保证在浮充设 备因故停运而其单独运行时能维持继电保护及控制 回路正常运行,要求有人值班的变电所,全所事故 停电后电池的放电容量不低于1小时,无人值班的变 电所事故停电蓄电池放电容量不低于2小时;此外还
(6)蓄电池的浮充 在充电装置的直流输出端始终并接着蓄电池和负
载,以恒压充电的方式工作,正常运行时充电装置 在承担经常性负荷的同时向蓄电池补充充电,以补 偿蓄电池的自放电,使蓄电池组以满容量的状态处
2、充电设备 为补偿电池运行中的功率损耗,维持电压及增大短路容量,
需要经常对蓄电池充电。
充电设备通常采用将三相交流整流、滤波及稳压的交流— 直流转换装置,应满足以下要求。
蓄电池组的输出与充电设备的输出并接在直流母
线上,直流母线汇集直流电源输出的电能,并通过
各直流馈线输送到各直流回路及其他直流负载(例
如,事故照明,直流电动机等)
直流母线的接线方式;取决于蓄电池组的数量,
对直流负荷的供电方式及充电设备的配置方式,在 大型发电厂及变电站,直流母线的接线方式为单母 线分段或双母线。根据需要,从每段或每条直流母 线上引出多路直流软件,将直流电源引至全厂或全 站的配电室,及控制室的小母线,或引至动力设备 的输入母线上。
直流系统的绝缘 检测装置的种类很多,但 是不管那种装置,其构成原理均为点钱平衡原理。 目前使用最广泛的是微机型绝缘检测装置,不但 可以检测全直流系统对地绝缘状况,还可判断出 接地的极性,还能测试出具体发生接地的直流馈 线
三、直流系统接地位置的检查
(一)接地所在馈线回路的确定
前已述及,危及性绝缘监察装置,可以确定出接地点 所在馈线回路绝缘检测装置的直流系统,当出线一点接 地故障之后,运行人员要首先缩小接地点可能所在的范 围,即确定哪一条馈线回路发生了故障。
故障现象:
1、有市电时UPS输出正常,而无市电时蜂鸣器长鸣, 无输出。
故障分析:从现象判断为蓄电池和逆变器部分故障, 可按以下程序检查:
——检查蓄电池电压,看蓄电池是否充电不足,若蓄 电池充电不足,则要检查是蓄电池本身的故障还是充电 电路故障。
——若蓄电池工作电压正常,检查逆变器驱动电路工 作是否正常,若驱动电路输出正常,说明逆变器损坏。
+5%
(3)输出电压的纹波系数应满足《电力系统用蓄 电池直流电源装置运行及维护技术教程 》要求,直
流母线及波纹系数范围应不大于2%。 (4)充电时应维持直流母线的电压的变化小于5% (5)充电设备的额定电流应为n=1.1Qs/T+Ijc 考虑到核对性充放电,也可按最大充电
电流选择,In=(0.1~0.125)Qs10/10 3、直流母线及输出馈线
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