畢業(yè)設(shè)計 110KV變電站直流系統(tǒng)分析與設(shè)計.docVIP

畢業(yè)設(shè)計 (論文)題 目 變電站直流系統(tǒng)分析與設(shè)計 并列英文題目 sub筑ation dc sv如 m analvsis and desiqn變電站直流系統(tǒng)分析與設(shè)計摘要在變電站中，直流系統(tǒng)主要由蓄電池組、充電裝置、直流饋線屏、直流配電柜、直流電 源監(jiān)測裝置、直流分支饋線等部分組成，并由此形成一個龐大、遍布變電站的直流電源供 電網(wǎng)絡(luò)，為繼電保護裝置、斷路器跳合閘、信號系統(tǒng)、直流充電機、ups、通信等等各個子 系統(tǒng)提供安全、可靠地工作電源。在本次畢業(yè)設(shè)計中，我主要是對直流系統(tǒng)的功能做了一個了解，對蓄電池的容量的計算 與選擇做了重要的分析，對充電裝置的分析與選擇以及對自動開關(guān)額定容量的選擇。 關(guān)鍵詞: 直流系統(tǒng)、蓄電池組、不停電電源、充電裝置abstractin substation，the dc system mainly by the battery，charger，dc feeder screen， dc power distribution cabinet，dc power supply moni toring device，dc branch feeder components，and thus formed a large，around the substation dc power supply network，relay protection device，circui t breaker tripping，signal system，dc charger，ups， communication and so on various subsystems to provide safe，reliable power supply. in this graduation design， 1 mainly to the dc system functions to do an understanding， selection and calculation of the capaci ty of the battery made important analysis，the analysis and selection of charging device and a selectionof rated capacity automatic switch.keywords: dc system，battery，uninterruptible power supply，charging device11目錄abstract. .錯誤!未定義書簽。 前言. . 5 第一章變電站直流系統(tǒng)功能、重要性論述. 61.1 變電站直流系統(tǒng)的概念及特點 .61.2 直流電源系統(tǒng)的功能重要性及應(yīng)用 .6第二章變電站直流電源技術(shù)分析 . 82. 1 充電裝置.82.2 蓄電池 .92. 3 對直流控制電源的基本要求 .9第三章蓄電池技術(shù)分析. 113. 1 蓄電池的定義與分類 .113. 2蓄電池的工作原理概述 .123. 3蓄電池的電氣特性.133. 4蓄電池的放電特性.143.5 充電方式.16第四章直流系統(tǒng)的接線方式 . 174. 1直流系統(tǒng)接線分類.174. 2直流系統(tǒng)接線的基本原則和要求.174. 3 單母線接線 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .四4.4單母線分段接線.19第五章系統(tǒng)的工作電壓 . 20第六章 計算并選擇蓄電池容量 . 226. 1 直流負(fù)荷分類 .226.2 發(fā)電廠、變電站事故停電時間.236.3 直流負(fù)荷統(tǒng)計(系統(tǒng)工作電壓 110v) .236. 4 閥控鉛酸蓄電池的選擇.24第七章直流充電模塊的選擇 . 327. 1 高頻開關(guān)充電模塊工作原理 .327.2 充電裝置的選擇.34第八章 ups 不間斷電源的選擇 . 378. 1 變電站設(shè)交流不斷電電源的必要性.378. 2 對 ups 系統(tǒng)的基本要求.378.3 ups 的配置方式.38第九章通信電源設(shè)計. 409. 1 變電站通信電源.409.2 通信直流變換器的作用.409. 3 對通信電源的特殊要求.409.4 dc/dc 通信電源技術(shù)指標(biāo) .41第十章各自動開關(guān)額定容量的選擇 . 42變電站直流系統(tǒng)分析與設(shè)計10.1 保護電器選型基本要求.4210.2 直流保斷路器及開關(guān)設(shè)備的選擇 .4310.3 控制、保護、信號回路斷路器選擇 .4410.4 直流分電柜電源回路.4510.5 充電裝置輸出回路.4510.6 蓄電池組出口回路.4610.7 直流母線聯(lián)絡(luò)電器(隔離開關(guān)) .4610.8 蓄電池放電回路的斷路器.4710.9 電氣接線圖.47 第十一章結(jié)論. 49 結(jié)束語. 50 參考資料. 51目u 呂電力控制系統(tǒng)是電力系統(tǒng)和電力設(shè)備可靠、高效運行的保證，所 以人們十分關(guān)注電力控制技術(shù)的發(fā)展。經(jīng)過長期不懈努力，電力控制 技術(shù)日臻完善，目前已經(jīng)達到了十分先進可靠的程度。電力控制必須具備安全可靠的控制電源。在電力工程中，控制電 源分為兩類，一類是直流電源，一類是交流電源。由于直流電源獨立 于交流動力電源系統(tǒng)之外，不受交流電源系統(tǒng)事故的影響，具有安全 可靠、運行維護方便等特點，從而得到廣泛的應(yīng)用。在電力工程中， 由于直流電源系統(tǒng)設(shè)計不合理、設(shè)備選型不當(dāng)或缺乏正確的運行管理 方法而導(dǎo)致電力設(shè)備損壞、系統(tǒng)故事故波及范圍擴甚至造成人身傷亡 等事故屢有發(fā)生，給電力系統(tǒng)和國家財產(chǎn)造成巨大損失。所以要求電 力系統(tǒng)設(shè)計、施工和運行部門必須對直流電源系統(tǒng)給予高度重視。第一章變電站直流系統(tǒng)功能、重要性論述1.1 變電站直流系統(tǒng)的概念及特點 在變電站中，直流系統(tǒng)主要由蓄電池組、充電裝置、直流饋線平、直流配電柜、直流電源監(jiān)測裝置、直流分支饋線等部分組成，由此形 成一個龐大的遍布變電站的直流電源供電網(wǎng)絡(luò)。特點: 變電站直流系統(tǒng)是一種獨立、安全、穩(wěn)定、可靠的電源供電系 統(tǒng)，它獨立于交流動力電源系統(tǒng)之外，不受交流電源的影響，具有高 度安全可靠、運行維護方便的特點。1.2 直流電源系統(tǒng)的功能重要性及應(yīng)用直流系統(tǒng)是獨立的重要的操作電源，主要用于開關(guān)的控制、繼電 保護、自動裝置、信號裝置、監(jiān)控系統(tǒng)、事故照明、直流油泵和交流 不停電電源裝置等的電源監(jiān)視和維護直流設(shè)備的完好性，對變電站以 及整個電力系統(tǒng)的安全可靠運行十分重要。各類變電站直流電源系統(tǒng)必不可少，對于不同電壓等級的變電站 往往設(shè)計不同電壓的直流輸出，以滿足設(shè)備運行的需要。在變電站中，直流電源系統(tǒng)應(yīng)滿足各類負(fù)荷中雙重化配置 的要求，在變電站內(nèi)由于被控制設(shè)備多，提高直流網(wǎng)絡(luò)的安全可靠性 至關(guān)重要。直流系統(tǒng)廣泛應(yīng)用于水力、火力發(fā)電廠、各類變電站和其它使用 直流設(shè)備的用戶(如發(fā)電廠、變電站、配電站、石化、鋼鐵、電氣化鐵路、房地產(chǎn)等，但是它同樣廣泛地應(yīng)用于通信部門、計算機房、醫(yī)院、礦井、賓館以及高層建筑的可靠應(yīng)急電源用途十分廣泛)，所以， 要求電力系統(tǒng)給予直流電源系統(tǒng)予高度重視。第二章變電站直流電源技術(shù)分析2. 1 充電裝置 充電裝置的發(fā)展:交流電動機帶動直流發(fā)電機 磁飽和充電機控制技術(shù)(大功率二極管) 可控硅器件(晶閘管) (相控電源)高頻開關(guān)電源 (acdc)1) 大功率二極管應(yīng)用于直流電源上，并用磁飽和控制技術(shù)調(diào)整直流 輸出電壓2) 可控硅器件晶閘管)使電壓調(diào)整與整流由同一器件完成，通過 控制晶閘管導(dǎo)通角達到調(diào)壓的目的3) 高頻開關(guān)電源技術(shù)組成的 acdc 模塊轉(zhuǎn)換結(jié)構(gòu)的充電機 高頻開關(guān)電源與線性電源、相控電源的比較:1) 線性電源: 線性電源的主要特點是功率器件工作在放大狀態(tài)，具 有穩(wěn)定度高、可靠性好、成本低等優(yōu)點，但是效率低、 笨重、體積大，只能做中小功率的電源2) 相控電源: 是通過控制可控硅的導(dǎo)通角來達到穩(wěn)壓作用，功率因 數(shù)比較低、效率低、笨重、體積大3) 高頻開關(guān): 體積小、效率高、從移動電話的充電器到我們的彩電、音響供電電源，從路燈到車站電子顯示牌這些都用到 了開關(guān)電源，電源還有 acdc、dcdc、dcac控制方式: 脈寬調(diào)制和頻率調(diào)制2.2 蓄電池 蓄電池主要分為酸性蓄電池和堿性蓄電池兩大類，在電力系統(tǒng)直流電源中，閥控密封式鉛酸蓄電池占絕大多數(shù) ，對蓄電池的 具體分析在下一章中詳解2. 3 對直流控制電源的基本要求1) 在設(shè)計上，系統(tǒng)設(shè)計要簡單可靠、同事又能滿足運行靈活性的 要求，為此，要正確運用經(jīng)過實踐考驗的典型設(shè)計和標(biāo)準(zhǔn)設(shè) 計。2 ) 對蓄電池、充電裝置、直流屏等設(shè)備要選用可靠性高、性能良 好、制造精致、符合各級制造標(biāo)準(zhǔn)、有運行經(jīng)驗或經(jīng)過主管 部門鑒定的產(chǎn)品。3) 設(shè)備的安裝環(huán)境條件一定要符合設(shè)備的要求，特別是蓄電池的 環(huán)境條件是否符合安全運行的要求尤為重要。的 對蓄電池組，要嚴(yán)格按現(xiàn)行規(guī)定和蓄電池的技術(shù)要求進行安裝 及充放電工作。5 ) 運行中的蓄電池組，要按規(guī)程定期檢查、正確充放電、及時消除一切不正?，F(xiàn)象，認(rèn)真進行維護。12第三章蓄電池技術(shù)分析3. 1 蓄電池的定義與分類 蓄電池是一種儲能裝置，它把電能轉(zhuǎn)化為化學(xué)能儲存起來，又可把儲存的化學(xué)能轉(zhuǎn)化為電能，這種可逆的轉(zhuǎn)換過程是通過充、放電循 環(huán)來完成的，而且可以多次循環(huán)使用，使用方便且有較大的容量。蓄 電池按電解液不同可分為堿性蓄電池和酸性蓄電池，發(fā)電廠和變電站 廣泛應(yīng)用的是防酸隔爆式、消氫式、閥控密封式(即免維護鉛酸蓄 電池。2鉛酸蓄電池正極板的活性物質(zhì)式二氧化鉛 ( pb0 ) ，負(fù)極板的活性 物質(zhì)是絨狀鉛 (pb) ，電解液為稀硫酸。放電時正極板的二氧化鉛( pb02 ) 、負(fù)極板的絨狀鉛 (pb) 變?yōu)榱蛩徙U ( pbsoj ，電解液中的硫酸 在與正負(fù)極產(chǎn)生化學(xué)反應(yīng)后密度下降。充電時正極極板上硫酸鉛變?yōu)槎趸U，負(fù)極板上的硫酸鉛變?yōu)榻q狀鉛，電解液的密度上升。 閥控密封式鉛酸蓄電池閥控電池采用吸液能力強的超細玻璃纖維材料作隔板，具有良好 的干、濕態(tài)彈性，使較大的電解液全部被其貯存，而電池內(nèi)無游離酸 (貧液) ，或者使用電解液與硅膠組合為觸變膠體，正常充、放電運 行狀態(tài)下處于密封狀態(tài)，電解液不泄漏，也不排放任何氣體，不需要 定期加水或酸，正常時極少維護。閥控蓄電池是裝有密封安全氣閥的密封鉛酸電池，是一種用氣閥 調(diào)節(jié)的非排氣式電池，當(dāng)電池在異常情況析出盈余氣體，或過充電時產(chǎn)生的氣體達到開閥壓力時，經(jīng)過節(jié)流閥泄放，隨后減壓關(guān)閉，它是單向的，不允許空氣中的氣體進入電池內(nèi)。閥控電池可分為單體式 (2v) ，200燦及以下容量的電池可以組 合成6v (3個2v單體電池組成)。和12v (6個2v單體電池組成。本站選取的即為閥控密封式鉛酸蓄電池。3. 2 蓄電池的工作原理概述總反應(yīng):內(nèi)o2 +2h2 s04 + pb 2pbs04 +2h20充電:正極: pbs04 +2h20 pb+ h 2804 +2h+ +2e-h磯2戶 2h + +才i川負(fù)豐極及: pbs04 +2h+ +2e- pb+ h2s04 .海綿狀鉛與氧氣:pb +10。pbo .2 pbo與電解液反應(yīng): pbo +吼叫pbs04 +2h20 .負(fù)極總反應(yīng)式:o2 +4h+ +4e- 2h 20如上述所述，正極產(chǎn)生的氧氣與充電狀態(tài)下的負(fù)極的活性物質(zhì)迅 速反應(yīng)生成水，因此水損失很少，而且又是密封的，所以不需要向里 面加水。所以，本變電站采用閥控式密封鉛酸蓄電池。這表明在充電時，pbs04 分析出sof 離子，水分離出h+ ，s曠- 與h+ 在移動過程中化合成 h 2 s04 分子，從而使電解液的密度增 加，所以，電解液的密度。可以衡量蓄電池的充電程度。變電站直流系統(tǒng)分析與設(shè)計隨著充電的進行，正負(fù)極板的活性物質(zhì)隨之增加，在電解液密度增加的前提下，電池的電壓升高，因此，也可以用電池電壓 判斷蓄電池的充電程度。要保持充電的繼續(xù)進行，必須要使充電電源電壓高于電池電 壓，以決定電解液中正負(fù)離子的移動方向，使電池的內(nèi)電流方 向由正極流向負(fù)極。放電總反應(yīng)式:pbo2 + pb+2h2s04 2pbso4 +2h2o隨著生成水的增加，電解密度隨之降低，電池內(nèi)阻增加，而內(nèi) 電動勢下降，事端電壓下降。特點: 1 小電流放電，pbs04和h20 形成較慢，pbm4不會堵塞極板上 的空穴，不會堵塞濃度較大的電解液向極板內(nèi)部擴散，電動勢和內(nèi)阻變化不大，端電壓下降緩慢。2 大電流放電，電極生成物較快，容易堵塞電極上的孔穴，電 阻和電動勢變化較快。3.3 蓄電池的電氣特性3.3. 1蓄電池的額定容量與容量系數(shù) 容量特性，蓄電池的容量是表示蓄電池的蓄電能力，是指充足電的蓄電池以某一放電率開始放電，到端電壓為放電終止電壓為止，這 個過程中放出的電能c = itc蓄電池的容量i恒定的放電電流t從開始放電到放點結(jié)束的時間 反應(yīng)蓄電池從放電開始到規(guī)定的放電終止電壓的快慢稱為放電率，放電率可以用時率 (h率)和電流率 (1率)表示。 鉛酸蓄電池的額定容量與容量系數(shù) 我國電力系統(tǒng)用溫度在25攝氏度，10h放電率放出的容量cjo 作為鉛酸蓄電池的額定容量。 蓄電池容量的這種特性用容量系數(shù)k 表示:k =-s_cc cjoc一一任意時率放電時的允許放電容量cjo一一蓄電池的額定容量3.3.2 影響放電容量的因素以及各因素的作用 影響放電容量的因素有:放電率、電解液密度和電解液的溫度。 放電率與蓄電池的容量呈反比關(guān)系，放電率越大，蓄電池容量 越小，放電率越小，放電時間越長，蓄電池容量越大。 蓄電池的放電容量與電解液的密度和電解液的溫度成正比。電 解液密度越大，溫度越高，蓄電池放電容量越大。3.4 蓄電池的放電特性3. 4. 1蓄電池的持續(xù)放電特性 為了分析蓄電池長期使用后的損壞程度或充電裝置的交流電源中斷不對電池浮充電時，為核對蓄電池的容量，需要對蓄電池進行核28對性放電，放電曲線如圖所示:ua. (v )2.2.。卜、卡、卜、 r-.，.，1.1.8?、飛、民、飛l卡、 ?、1.，ia t l1.66.01002 0.ua .10.2o.1310 ，u50( h如圖3-1 閥控電池不同倍率的放電特性曲線結(jié)論: 放電倍率越小，放電時間越長，電壓變化越慢。電池極化作用隨電流增大而增大。端電壓的變化是由于電池電動勢的變化和極化作用等因素 造成的。2一般以放出80%左右的額定容量為宜，目的是正極活性物質(zhì)中保 留較多的pb0 粒子，便于恢復(fù)充電過程中作為新粒子的結(jié)晶中心，以 提高充電電流的效率。3.4.2 蓄電池的沖擊放電特性 沖擊放電特性表示在某一放電終止電壓下，蓄電池放電初期或1h放電末期，允許的沖擊放電電流，沖擊放電電流一般用沖擊系數(shù)表示kchkf 1 2且.110ich 一一沖擊放電電流ljo 一- 10率放電電流3. 5 充電方式充電方式分類如下:按照充電過程中充電電壓和充電電流的變化 情況，充電分為一階段充電和二階段充電，按照充電的作用，分為初 充電，均衡充電和浮充充電。按照蓄電池正常運行方式，分為充放電 式和浮充電方式。由于本次采用蓄電池給直流系統(tǒng)供電，因此采用充電方式為:初 充電，浮充電和均衡充電。初充電:新安裝的蓄電池組進行的第一次充電(定電壓、定電流) 浮充電: 1、給經(jīng)常性負(fù)荷供電。2、補充蓄電池自放電，使蓄電池在滿容量狀態(tài)下處于 備用。3、維持蓄電池內(nèi)養(yǎng)循環(huán)。 浮充電壓一般取2.25v。 浮充電流一般取 (1-3)ma/ah。均衡充電: 為補償蓄電池在使用過程中產(chǎn)生的電壓不平衡現(xiàn)象， 使其恢復(fù)到規(guī)定的范圍內(nèi)而進行的充電。 均衡充電電壓一般取2.35v。電流不大于 (1-1.25) ljoah第四章直流系統(tǒng)的接線方式4. 1 直流系統(tǒng)接線分類直流系統(tǒng)基本接線單元包括蓄電池單元，充電裝置單元，放電裝 置單元，母線分段，母線設(shè)備和饋線單元等。這些基本單元除蓄電池、 充電裝置直流電源外，通常有隔離開關(guān)，直流斷路器，熔斷器，檢測 儀表和連線導(dǎo)體等組裝構(gòu)成。其接線方式有單母線接線，單母分段接線和雙母線接線。按照蓄 電池有無端電池又可以分為無端電池接線和有端電池接線。無端電池 接線又分為帶降壓裝置和不帶降壓裝置。根據(jù)端電池的投入方式分為 帶端電池調(diào)壓器接線和帶端電池自投裝置接線。目前應(yīng)用最廣的是不 帶任何條條壓裝置的無端電池接線。4. 2 直流系統(tǒng)接線的基本原則和要求基本原則: 安全可靠，簡單清晰，操作方便，在任何運行方式下，除 接線設(shè)計上允許外蓄電池不得與直流母線解列。為實現(xiàn)基本原則，直直流母線采用單母線或單母線分段接線方 式。盡量避免因接線復(fù)雜，操作繁瑣而造成運行和操作事故。為提高 運行的可靠性和便于在故障情況下電源設(shè)備互相支援。母線之間應(yīng)設(shè) 聯(lián)絡(luò)電氣。聯(lián)絡(luò)電器一般為隔離開關(guān)，必要時候也可以用隔離保護電 器?；疽?蓄電池組和充電裝置均應(yīng)經(jīng)過隔離電器接入直流系統(tǒng)，一個回路或含有多個分支回路的主干回路應(yīng)采用相同型號的 隔離、保護電器。2 鉛酸蓄電池組不宜采用降壓裝置。3 多組蓄電池或多套充電裝置不能接在同一段母線上，一段 母線上只能接入一組蓄電池和一套充電裝置或一套工作， 一套備用的2組充電裝置。4 當(dāng)一組蓄電池組或一套充電裝置接入兩段母線時，應(yīng)通過 隔離和保護電器跨接在兩段母線上。5 2組蓄電池的直流系統(tǒng)，應(yīng)滿足在運行中兩段母線切換時不 中斷供電的要求，切換過程中允許兩組蓄電池組短時間并 聯(lián)運行。6 蓄電池組應(yīng)設(shè)置實驗放電回路，放電回路應(yīng)設(shè)置隔離保護 電器。7 除特殊要求外，直流系統(tǒng)采用不接地方式。4. 3 單母線接線單母線接線的特點: 接線簡單，清晰可靠。優(yōu)點: 由于浮充電器接在直流母線上，所以當(dāng)蓄電池回路刀 開關(guān)被誤斷開時，直直流母線不至于失去電源。缺點:1套充電裝置裝在直流母線上，所以浮充電，均衡充電 和核對性充電都必須通過直流母線進行。當(dāng)蓄電池要求定期進行核對性充放電或均衡充電而充電電壓較高，無法滿足直流負(fù)荷要求時不能采用這種接線。 適用范圍:適用于110盯以下小型變(配)電站和小容量發(fā)電廠以及大容量發(fā)電廠的輔助車間。4. 4 單母線分段接線特點: 蓄電池組經(jīng)過分段開關(guān)接至兩段母線，2套充電裝置分別 接到兩段母線，提高供電可靠性，與單母線接線相比，接 線復(fù)雜，但是更靈活。分段開關(guān)設(shè)保護原件，可限制故障 范圍，提高供電可靠性。適用范圍:適用于220kv及以上的中小型變電站和小容量發(fā)電廠。 綜上所述: 本變電站為110kv變電站的直流系統(tǒng)，故接線方式為單母線分段接線。一組蓄電池組和兩套充電裝置。第五章系統(tǒng)的工作電壓在電流工程中，直流系統(tǒng)的電壓等級分為220v、110v、48v、24v， 常用的有220v、110v，一些用于弱電控制，信號的直流系統(tǒng)采用48v.220v與110v的比較1) 220v直流電壓優(yōu)點: 選用的電纜截面積小、節(jié)省有色金屬、降低電纜投資 缺點: 1 對絕緣水平要求較高2 大量采用中間繼電器，由于其線圈線徑較小，易發(fā)生短線事 故，切斷線后難以檢測查明，造成保護裝置拒動或誤動。3 在發(fā)電廠或變電站中，采用220v的直流電壓時，往往使得作 用可能直流網(wǎng)絡(luò)過于龐大和復(fù)雜使得直接姐弟故障查找困 難，而且直流網(wǎng)絡(luò)過大，系統(tǒng)對地的電容增大，當(dāng)出現(xiàn)一 點接地時，由于電容放電導(dǎo)致某些裝置誤動作2) 110v直流電壓優(yōu)點: 1 所需蓄電池的個數(shù)少，占占地面積小，安裝維護方便2 絕緣水平要求較低3 電壓水平低、從而相對降低了繼電器觸點斷開時所產(chǎn)生的干 擾電壓幅值并減小了對電子元件構(gòu)成的保護和自動裝置的 干擾缺點: 1 電壓水平低，使直流負(fù)荷電流成倍增加，從而所需電纜截面 積相應(yīng)增大2 對相同容量的負(fù)荷，110v和220v用的蓄電池個數(shù)約增加一t 立l日綜上所述，本變電站直流工作電壓取110v第六章計算并選擇蓄電池容量6. 1 直流負(fù)荷分類6. 1.1 按功能分類 直流負(fù)荷按功能分，有控制負(fù)荷和動力負(fù)荷兩種。1) 控制負(fù)荷。用于電氣和熱工的控制、信號裝置和繼電保護、 自動裝置以及儀器儀表等小容量負(fù)荷稱為控制負(fù)荷。這類負(fù) 荷在發(fā)電廠、變電站中數(shù)量多、范圍廣，但容量小。2) 動力負(fù)荷。在變電站中中，交流不間斷電源裝置、遠動通信 電源裝置、直流照明等大功率負(fù)荷稱為動力負(fù)荷。6. 1.2 按性質(zhì)分類 直流負(fù)荷按性質(zhì)分為經(jīng)常負(fù)荷、事故負(fù)荷和沖擊負(fù)荷。1) 經(jīng)常負(fù)荷。要求直流電源在電力系統(tǒng)正常和事故工況下均應(yīng) 可靠供電的負(fù)荷。2) 事故負(fù)荷。發(fā)電廠或變電站在交流電源消失后，全廠 (站) 停電狀態(tài)下，必須有直流電源供電的負(fù)荷。3) 沖擊負(fù)荷。沖擊負(fù)荷是指在極短的時間內(nèi)施加的很大的負(fù)荷 電流，如斷路器的合閘電流等，沖擊負(fù)荷出現(xiàn)在事故初期 (lrnin) 稱為初期沖擊負(fù)荷，出現(xiàn)在事故末期或事故過程中 的瞬時沖擊負(fù)荷 (5s) 稱為隨機負(fù)荷。6.2 發(fā)電廠、變電站事故停電時間發(fā)電廠、變電站事故停電時間按下述原則選取:1) 長期運行實踐證明，與電力系統(tǒng)連接的發(fā)電廠和有人值 班變電站，在全廠站)事故停電后 30min 左右即可恢 復(fù)廠(站用電，但是為了保證事故處理有充裕時間， 計算蓄電池容量的事故放電時間按 1h 計算。2) 不與電力系統(tǒng)連接的孤立發(fā)電廠，在短時間很難立即處 理恢復(fù)廠用電，因此事故停電時間按 2h 計算。3) 直流輸電換流站操作相對復(fù)雜和無人值班的變電站，發(fā) 生事故時維修人員前往變電站的路途時間可能超過 1h， 事故停電時間均按 2h 計算。本變電站為有人值班變電站，因此事故放電時間按 1h 處理。6.3 直流負(fù)荷統(tǒng)計表(系統(tǒng)工作電壓 110v)表 6-1序號負(fù)荷名稱裝 置容量( kw)負(fù) 荷系數(shù)計算容量 ( kw )負(fù)荷電流(a)經(jīng)常電流(a)事故放電時間及放電電流 ( a)初期持續(xù)時間(h)隨機1 (min)0.51551經(jīng)常復(fù)合30.82，421.8221.8221.8221.8221.822事故照明21218.1818.1818.1818.183通信 dc-dc 轉(zhuǎn)換26.1826.1826.1826.1826.184斷路器操作7.5+45ups 電源30.61.816.3616.3616.3616.366電流統(tǒng)計 (a)104882.54h82.541382.54i r11.57容量統(tǒng)計 c5( ah)41.2741.278容量累加 (ah )41.2782.546.4 閥控鉛酸蓄電池的選擇閥控鉛酸蓄電池組電池個數(shù)的選擇。蓄電池個數(shù)按以下條件選 擇。 蓄電池正常按浮充電方式運行，為保證直流負(fù)荷供電質(zhì)量，考慮 供電電纜壓降等因素，將直流母線電壓提高5%un，蓄電池個數(shù)n為n=-旦笠丘uf(6-1)式中 n 一蓄電池個數(shù);un 一直流系統(tǒng)的額定電壓;uf 一單體蓄電池的浮充電電壓，閥控蓄電池浮充電電壓 為2.23一2. 27v，一般取2. 25。蓄電池放電終止電壓校驗。在確定蓄電池的個數(shù)以后，還應(yīng)驗算 蓄電池在事故放電末期允許的最低端口電壓值u。不應(yīng)低于蓄電池放電終止電壓uz (1.75-1.8v) 。根據(jù)有關(guān)規(guī)定，動力負(fù)荷母線允許n的最低電壓值不低于87.5%u?？紤]直流母線到蓄電池間電纜壓降n在事故放電時按l%u計算，因此，對于動力負(fù)荷專用蓄電池組，事故放電末期允許的最低端口電壓值u71)-旦旦旦n(6一2)對于控制負(fù)荷與動力負(fù)荷合并供電的蓄電池組，事故放電末期允許的最低端口電壓(6-3)6.4.1 蓄電池容量的選擇用電壓控制法計算蓄電池容量: 根據(jù)變電站的直流負(fù)荷特點，計算出事故停電時所需的蓄電池持續(xù)放電容量。 um根據(jù)事故放電時間以及=要求的蓄電池最低放電電壓，將事故放電n一- oo n容量換算成蓄電池的額定容量，u一即是鉛酸蓄電池10h率的放電容量nkc.， = k一，至立川山(6-4)式中c)。一蓄電池10h放電率計算容量，ah;krol 一可靠系數(shù)，取1.4;凡-事故全停狀態(tài)下持續(xù)放電時間x (h) 的放電容量;k 一容量系數(shù)。容量系數(shù)k 是以額定容量c10為基準(zhǔn)的放電容量的標(biāo)么值。持續(xù) 放電時間和電池最低電壓端電壓值由圖3-1可查得。選擇于計算容量相近并大于計算容量得制造廠標(biāo)準(zhǔn)蓄電池容量 作為選擇容量。在蓄電池可能出現(xiàn)得各種運行狀態(tài)下，校驗直流母線電壓是否滿 足要求。首先校驗事故放電初期 (lmin) 承受沖擊放電電流時蓄電池所能保持的電壓k ，_ =1.10烏立山 i)()(6一5)式中l(wèi)ckc- 事故放電初期 clmin) 沖擊放電系數(shù);1)。一蓄電池10h放電率標(biāo)稱電流，a。 計算出的kch。在圖3一2中的 0 曲線查出的單體電池放電電壓值uch 計算蓄電池組出a喝一-m-一口吐-端電壓uv 為如圖所示:其中實線為電池未脫離浮充系統(tǒng)的端電壓，虛線為電池剛脫離浮 充系統(tǒng)的電壓。upt(盯 m n機j11 、1-， 巳、啤r(j.1c 1-. 、二卜1 隊 文rio.，f試 、 卜1 隊 i-卜l忖品rjl11:-.、1 隊 卜、卜隊、 卜氣、卜、飛1 卜f氣f:卡卜、1p卜、. 隊、儼、 陸蘭uo 產(chǎn)噸隊陽、飛二二、卜、卜、卜、 卜、 卜、 斗 g卜、問h 、 卜、卜、j卜 、 再際仁rf二一可幣lk 、1 、。24568 10121 3k圖3-2浮充曲線ud = nuch式中 n 一蓄電池組的單體電池個數(shù);uch 一承受沖擊放電時的單體電池的放電電壓，v。(6-6)然后校驗任意事故放電階段末期，承受沖擊放電電流時，蓄電池所能保持的電壓。由k._ =1.10三三川t110(6一7)k 1.10元(6-8)式中 km 一任意事故放電階段，10h放電率電流倍數(shù)，即放 電系數(shù):cm-x事故放電容量;x 一任意事故放電階段時間，h;t 一事故放電時間，h;k而 -x事故放電末期沖擊放電系數(shù); i仙一x事故放電末期沖擊放電電流值，a; 計算出的放電系數(shù)km 和沖擊放電系數(shù) kch苔，在圖3一2中可根據(jù)km 110 值查出相應(yīng)的曲線，在該曲線上再用k ch 值(圖3-2中 k ch ) 查出ch單體蓄電池放電電壓值u 計算蓄電池組出口端電壓ud 為ud = nu ch ( 6-9)式中u。一在任意事故放電階段的蓄電池組出口端電壓，v;uch -在任意事故放電階段的單體電池放電電壓，v 。由式 (6-6)和式 (6-9)計算出的端電壓值應(yīng)不小于負(fù)荷允許的 要求值。如不能滿足要求，將蓄電池的容量加大一級，繼續(xù)校驗，直到母 線電壓滿足為止。6.4.2 蓄電池參數(shù)選擇 參考數(shù)值表如下:表6-2 鉛酸蓄電池組的單體 2v 電池參數(shù)參考表系統(tǒng)標(biāo)稱電壓 (v)系統(tǒng)電壓 110v(v)浮充電 壓均充電 壓蓄電池 個數(shù)浮充時 母線電 壓均充時 母線電 壓放電終 止電壓母線最 低電壓%2.232.3352115.51211.8587.5表 6-3 閥控式密封鉛酸蓄電池(貧液)(單體 2v)的容量選擇系數(shù)表放電終止電壓1.87v(放電時間 1h)容量系數(shù)和容量換算系數(shù)kc巳kco.6880.5206.4.3 容量計算(1)個數(shù): 按浮充電運行時，根據(jù)式 (6-1)計算n= 守主!:_ =51.79 取酬52(2) 均衡充電電壓: 對于控制負(fù)荷與動力負(fù)荷合并供電1.10盯c 一一一一旦=n1.1x110+52=2.33v(3) 根據(jù)式 (6一3) 計算蓄電池放電最低端電壓0.87號盯zd;三 一一一一:.!i. =0.875xll0+52= 1.85vn滿足大于蓄電池的要求。(4) 持續(xù)事故放電容量cs =(21.82+18.18+26.18+16.36)xl=8254ah由事故持續(xù)1h及放電到最低電壓1.87v查表6一2得 k=0.668所34以cr =ck_一1.4x 一一一_ . 82.54 =167.95燦燦，kcc 0.688選擇蓄電池的額定容量cjo =200ah。6.4.4 參數(shù)校驗1) 蓄電池持續(xù)放電電壓水平校驗事故放電期間蓄電池放電系數(shù)為:.:.!._=-.-k ，=k . ，c.1.1x8-2_.5_.4x-l = 4.54t110lx 20j 0.由蓄電池持續(xù)放電曲線可知，單體蓄電池放電末期電壓udf =1.75v蓄電池組端電壓u d =n.ud/ =52x1.75=91( 87.5%u n故不滿足要求。 把蓄電池的額定容量改為cc =300ah 則事故放電期間蓄電池放電系數(shù)為:，.:.!._=-.-k，= k_. c.1.1x-8_2.5_4.x -l =3.03t1101x 30j.由蓄電池持續(xù)放電曲線可知，單體蓄電池放電末期電壓udf =1.8部f蓄電池組端電壓uo =n.udj =52x1.88=97.76)87.5%un故滿足要求，取cc=300ah2) 沖擊電壓水平的校驗校驗事故初期 c1min) 承受沖擊放電電流時蓄電池所能保持得電壓，根據(jù)1x 一一一k.= k町，l.坐. =1. 82.54=3.03山山 11030查圖3一2的 0 曲線得到單體電池電壓值uh =1.98vdch即u =nu=52x 1.98=102. 96 cv) ，為額定電壓的93.6%u n 大于87 . 5%un 。故校驗合格校驗事故放電末期 c1h) 承受沖擊放電電流時蓄電池所能保持的電壓，根據(jù)k ，= kl.，- c但1.1x 一一一= . 82.54=3.03也 11030沖擊系數(shù)k .，= k_.= =0.42(:hf，.:工 11.51.1x 一一山凰山 11030查圖3一2中，由kml10 = 3. 03/jo 和 kchx= 0.42查得單體電池電壓值nuch=1.75v，小于放電終止電壓且蓄電池端口電壓小于87.5%u ，不符合要求。因此，將容量加大一級繼續(xù)校驗。選擇蓄電池的額定容量為cc =400ah。校驗事故放電末期 c1h) 承受沖擊放電電流時蓄電池所能保持的 電壓，放電系數(shù)為變電站直流系統(tǒng)分析與設(shè)計c. . 82.54k .= k .=1.1x 一一一 =2.27ima ti1040沖擊系數(shù)l，.hi_ _11.5k .c，= k ，_:工=1.1x 一一 =0.32umm i1040查圖3一2中，由 kj 1o = 2. 27110 和 kchx = 0.32查得單體電池電壓值uch= 1.83v，即ud =nuch =52x1.83=95.16v，為額定電壓的86.5% un 。不滿足要求，故選取蓄電池容量為cc =500ah。校驗事故放電末期 (lh) 承受沖擊放電電流時蓄電池所能保持的 電壓，放電系數(shù)為k= k_c.，= =1.82. 82541.lx 一一一j 0 tl1050沖擊系數(shù)l o m_ _11.5u 11040k.c ，=k _:旦=1.1x 一一 =0.25-j_ro查圖3一2中，由 kml10 = 1.821jo 和 kchx =0.25查得單體電池電壓值uch =1.86v，即ud =nuch =52x1.86=96.7v，為額定電壓的87.9%u n 。符合要求，故蓄電池容量選取cc =500ah第七章直流充電模塊的選擇7. 1 高頻開關(guān)充電模塊工作原理 高頻開關(guān)電源主要由主電路、開關(guān)控制電路等組成:主電路 從交流電網(wǎng)輸入、直流輸出的全過程，包括:1 輸入濾波器:其作用是將電網(wǎng)存在的雜波過濾，同時也阻礙本機產(chǎn) 生的雜波反饋到公共電網(wǎng)。2 整流與濾波:將電網(wǎng)交流電源直接整流為較平滑的直流電，以供下 一級變換。3 逆變:將整流后的直流電變?yōu)楦哳l交流電，這是高頻開關(guān)電源的核 心部分，頻率越高，體積、重量與輸出功率之比越小。4 輸出整流與濾波: 根據(jù)負(fù)載需要，提供穩(wěn)定可靠的直流電源。 控制電路一方面從輸出端取樣，經(jīng)與設(shè)定標(biāo)準(zhǔn)進行比較，然后去控制逆變 器，改變其頻率或脈寬，達到輸出穩(wěn)定，另一方面，根據(jù)測試電路提 供的資料，經(jīng)保護電路鑒別，提供控制電路對整機進行各種保護措施。 檢測電路除了提供保護電路中正在運行中各種參數(shù)外，還提供各種顯示儀 表資料。輔助電源 提供所有單一電路的不同要求電源。變電站直流系統(tǒng)分析與設(shè)計高頻開關(guān)充電模塊由交流輸入濾波、整流單元、高頻逆變單(dc/ac)、直流輸出濾波、pwm 脈寬調(diào)制單元和監(jiān)控單元等組成。 交流電輸入到模塊后首先進入輸入濾波電路，去除交流電上的干擾，然后經(jīng)過全波整流電路交換成高壓直流電 (500v 左右)，再由 dc/ac 高頻逆變電路變換成 20khz可調(diào)脈寬的高頻脈沖電，經(jīng)過主功 率變壓器的降壓，再由高頻整流電路整流成直流電，最后經(jīng)過濾波處理輸出穩(wěn)定的直流電。pwm 脈寬調(diào)制電路根據(jù)輸入交流電、輸出直流電和負(fù)載的變化情 況，自動調(diào)節(jié)高頻開關(guān)的脈沖寬度，使輸出電壓穩(wěn)定在允許的范圍內(nèi)。 同時 p陽脈寬調(diào)制電路執(zhí)行監(jiān)控單元的控制信號。交流檢測電路檢測 輸入交流電的情況，如果交流電異常，它立即送出控制信號關(guān)閉脈寬 調(diào)制電路，同時將異常信息送監(jiān)控單元處理和顯示。前饋信號試試跟蹤交流電的變化，并將變化信息送 pwm 脈寬調(diào)制 電路，使它能及時根據(jù)輸入交流電調(diào)整輸出電壓，提高模塊的響應(yīng)速 度。直流檢測電路檢測輸出直流電的變化，將電壓和電流信息反饋到 監(jiān)控單元和脈寬調(diào)制電路。如果直流電出現(xiàn)異常，它立即送出控制信 號給脈寬調(diào)制電路，并將異常信息送監(jiān)控單元處理和顯示。監(jiān)控單元一方面采集充電模塊工作狀態(tài)和參數(shù)，將這些信息通過 串口上送 scada/dcs，同時在面板上顯示輸出電壓和電流;另一方面 接受