变电站直流系统

直流系统组成
直流系统
充电装置
蓄电池组
馈线屏
监控系统
直流系统包括：交流输入、充电装置、蓄电池组、监 控系统（包括监控装置、绝缘监测装置等）、放电装 置（可选）、母线调压装置（可选）、馈线屏等单元 组成。
直流系统组成
直流系统组成
蓄电池屏
• 蓄电池组 • 巡检模块
直流充电屏
充电机 监控系统 降压单元 交流配电 单元 • 转换开关 • • • •
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： 初充电、浮充电、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2.23~2.27V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。

直流系统组成——充电装置
直流系统组成——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
直流系统组成——监控系统
交流I路
充电机 交流 配电 单元 充电机 充电机
交流II路
充电机
充电机
三充两供？ 新站不分合母控母？ 充电模块选为几台与蓄电池容量及充电电流相关 交流配电单元实现I、II路自动切换
直流系统组成——充电装置

充电机（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(为什么装 保护)等。
直流系统组成——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
蓄电池——阀控式密封铅酸蓄电池
阀控式密封铅酸蓄电池——充放电特性曲线
蓄电池——阀控式密封铅酸蓄电池
（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。
直流馈线屏
• 绝缘监测 单元 • 直流馈线 空开 • 指示灯
直流系统基本工作原理
1. 交流输入正常时 系统交流输入正常时，两路交流输入经交流切换控制电路选
择其中一路输入并通过交流配电单元给各个充电模块供电。 充电模块将三相交流电转换为220V 或110V 的直流，经隔离 二极管隔离后输出，一方面给电池充电、另一方面给负载提 供正常工作电流。 监控部分采用集散方式对系统进行监测和控制，充电柜、馈 电柜的运行参数、充电模块运行参数，分别由配电监控电路 和模块监控电路采集处理，然后通过串行通讯口把处理后的 信息上报给监控模块，由监控模块统一处理后显示在液晶屏 上同时可通过人机交互操作方式对系统进行设置和控制，若 有需要还可接入远程监控，监控模块还能对每个充电模块进 行均/浮充控制、限流控制等以保证电池的正常充电，延长电 池寿命。
直流系统组成——蓄电池
1、定义：蓄电池是既能把电能转化为化学能储存 起来，又能把化学能转变为电能供给负载的化学电 源设备 。 2、分类：蓄电池一般按电解液不同分为酸性蓄电 池和碱性蓄电池两种。酸性蓄电池端电压较高、冲 击放电电流大，适合于断路器跳、合闸的冲击负荷， 但酸性蓄电池寿命短，运行维护比较复杂。碱性蓄 电池体积小、寿命长、运行维护简便，但事故放电 时电流较小。目前广泛运用酸性蓄电池。

直流系统组成——监控系统
直流系统组成——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。
当绝缘值低于10KΩ时， 装置开始报警。
蓄电池——容量选择和模块的配置
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、事故负荷、冲击负荷。 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，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电流的模块的话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。 。
直流系统组成——蓄电池
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。
变电检修室二次运检班 主讲人：王帅
目录
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• 直流系统概述 • 直流系统组成 • 直流系统异常分析与处理
直流系统概述
变电站内二次设备需要电源，如远动设备、保护及自
动装置、事故照明、断路器（开关）分合闸操作等。 电源：直流、交流 变电站选择直流，不是交流。
直流系统概述
1. 电压稳定好,不受电网运行方式和电网故障的影响,单
蓄电池——充电-放电运行方式
蓄电池组的充电-放电运行方式就是对运行中的蓄电池组进行定期的 充电，以保持蓄电池的良好状态。其工作特点是正常工作时，充电 设备，由充好电的蓄电池向直流负荷供电。为了保证在事故情况下 蓄电池组能可靠的工作，蓄电池组正常放电时必须留有一定的裕量， 决不能使蓄电池完全放电。通常放电约达容量的60%-70%时，便应 停止放电，将充电设备投入，进行充电。在充电过程中充电设备除 了向蓄电池组供电以外，还要担负经常性直流负载，故充电设备必 须有足够的容量。 整流装置回路中装有双投刀闸开关1K，以便使整流设备即可以对蓄 电池组充电，也可以直接接在直流母线上作为直流电源。在整流装 置回路中，装设电压表和电流表以监视端电压和供电电流。在蓄电 池组接至母线的回路中，装设有双向刻度的电流表，用以监视充电 和放电电流 （什么意思？）。
直流系统基本工作原理
2. 交流输入停电或异常时 交流输入停电或异常时充电模块停止工作，由电池给负载供
电。监控模块监测电池电压、放电时间，当电池放电到设置 的欠压点时，监控模块告警。交流输入恢复正常以后充电模 块对电池充电。系统工作时的能量流如下图所示
直流系统组成——充电装置
直流电源从哪儿来？？？ 交流输入+充电装置
极接地仍可运行 。 2. 单套直流系统一般有二路交流输入（自动切换）， 另有一套蓄电池组，相当于有三个电源供电，供电可 靠高。 3. 直流继电器由于无电磁振动、没有交流阻抗，损耗 小，可小型化，便于集成。 4. 如用交流电源，当系统发生短路故障，电压会因短 路而降低，使二次控制电压也降低，严重时会因电压 低而使断路器跳不开！

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。
直流系统组成——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

直流系统概述 直流电源 系统
1. 直流系统是给信号及远动设备、保护及自动装置、 事故照明、断路器（开关）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，在外部交 流电中断的情况下，由蓄电池组继续提供直流电源， 保障系统设备正常运行。 2. 直流系统的用电负荷极为重要，对供电的可靠性要 求很高，直流系统的可靠性是保障变电站安全运行的 决定性条件之一。 3. 在系统发生故障，站用电中断的情况下，如果直流 电源系统不能可靠地为工作设备提供直流工作电源， 将会产生不可估计的损失。
直流系统组成——蓄电池
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。