直流電源系統(tǒng)運行維護

1、 直流電源運行維護直流電源運行維護 直流系統(tǒng)的組成目前電力系統(tǒng)中直流電源裝置廣泛采用微機控制型高頻開關(guān)直流電源系統(tǒng)。直流電源系統(tǒng)組成交流配電充電模塊監(jiān)控模塊母線調(diào)壓（降壓硅鏈）直流饋電（包括合閘回路、控制回路）絕緣監(jiān)測蓄電池組智能高頻開關(guān)直流電源系統(tǒng)的基本工作原理正常情況下系統(tǒng)兩路交流輸入經(jīng)過交流自動切換控制選擇其中一路輸入，并通過交流配電給各個充電模塊供電。充電模塊將輸入三相交流電轉(zhuǎn)換為220V或110V的直流，經(jīng)隔離二極管隔離后輸出，一方面給電池充電，另一方面給合閘負載供電。合閘母線通過降壓硅鏈裝置為控制母線提供電源。系統(tǒng)中的監(jiān)控部分對系統(tǒng)進行管理和控制，并可以接入到遠程監(jiān)控系統(tǒng)。絕緣監(jiān)測

2、監(jiān)測母線絕緣情況。智能高頻開關(guān)直流電源系統(tǒng)的基本工作原理2. 交流輸入停電或異常時充電模塊停止工作，由電池向負載供電。監(jiān)控模塊監(jiān)測電池電壓、電流和放電時間，當電池放電到一定程度時，監(jiān)控模塊告警。交流輸入恢復正常以后，監(jiān)控模塊根據(jù)電池放電情況自動選擇充電方式，控制充電模塊對電池進行充電。交流輸入配電輸出充電模塊電池交流正常時交流停電或異常時 各模塊解釋n整流模塊系統(tǒng)：電力整流模塊就是把交流電整流成直流電的單機模塊。n通常是以通過電流大小來標稱（如2A模塊、5A模塊、10A模塊、20A模塊等等）n按設計理念的不同也可以分為：風冷模塊、獨立風道模塊、自冷模塊、自能風冷模塊和自能自冷模塊。n它可以多臺

3、并聯(lián)使用，實現(xiàn)了N+1冗余。n模塊輸出是110V、220V穩(wěn)定可調(diào)的直流電壓。n模塊自身有較為完善的各種保護功能如：輸入過壓保護、輸出過壓保護、輸出限流保護和輸出短路保護等。 各模塊解釋n監(jiān)控系統(tǒng)：監(jiān)控系統(tǒng)是整個直流系統(tǒng)的控制、管理核心，其主要任務是對系統(tǒng)中各功能單元和蓄電池進行長期自動監(jiān)測，獲取系統(tǒng)中的各種運行參數(shù)和狀態(tài)，根據(jù)測量數(shù)據(jù)及運行狀態(tài)及時進行處理，并以此為依據(jù)對系統(tǒng)進行控制，實現(xiàn)電源系統(tǒng)的全自動管理，保證其工作的連續(xù)性、可靠性和安全性。n監(jiān)控系統(tǒng)目前分為兩種：按鍵型、觸摸屏型。n監(jiān)控系統(tǒng)提供人機界面操作，實現(xiàn)系統(tǒng)運行參數(shù)顯示，系統(tǒng)控制操作和系統(tǒng)參數(shù)設置。 各模塊解釋n絕緣監(jiān)測單元：

4、直流系統(tǒng)絕緣監(jiān)測單元是監(jiān)視直流系統(tǒng)絕緣情況的一種裝置，可實時監(jiān)測線路對地漏電阻，此數(shù)值可根據(jù)具體情況設定。當線路對地絕緣降低到設定值時，就會發(fā)出告警信號。n直流系統(tǒng)絕緣監(jiān)測單元目前有母線絕緣監(jiān)測、支路絕緣監(jiān)測。 各模塊解釋n電池巡檢單元：電池巡檢單元就是對蓄電池在線電壓情況巡回檢測的一種設備?？梢詫崟r檢測到每節(jié)蓄電池電壓的多少，當哪一節(jié)蓄電池電壓高過或低過設定時，就會發(fā)出告警信號，并能通過監(jiān)控系統(tǒng)顯示出是哪一節(jié)蓄電池發(fā)生故障。電池巡檢單元一般能檢測2V-12V的蓄電池和巡回檢測1-108節(jié)蓄電池。 各模塊解釋n開關(guān)量檢測單元：開關(guān)量檢測單元是對開關(guān)量在線檢測及告警干節(jié)點輸出的一種設備。比如在整

5、套系統(tǒng)中哪一路斷路器發(fā)生故障跳閘或者是哪路熔斷器熔斷后開關(guān)量檢測單元就會發(fā)出告警信號，并能通過監(jiān)控系統(tǒng)顯示出是哪一路斷路器發(fā)生故障跳閘或者是哪路熔斷器熔斷。目前開關(guān)量檢測單元可以采集到1-108路開關(guān)量和多路無源干節(jié)點告警輸出。 各模塊解釋n降壓單元：降壓單元就是降壓穩(wěn)壓設備，是合母電壓輸入降壓單元，降壓單元再輸出到控母，調(diào)節(jié)控母電壓在設定范圍內(nèi)（110V或220V）。n當合母電壓變化時，降壓單元自動調(diào)節(jié)，保證輸出電壓穩(wěn)定。n降壓單元也是以輸出電流的大小來標稱的。n降壓單元目前有兩種，一種是有級降壓硅鏈，一種是無級降壓斬波。n有級降壓硅鏈有5級降壓和七級降壓，電壓調(diào)節(jié)點都是3.5V，也就是說合

6、母電壓升高或下降3.5V時降壓硅鏈就自動調(diào)節(jié)穩(wěn)定控母電壓。無級降壓斬波就是一個降壓模塊，它比降壓硅鏈體積小，它沒有電壓調(diào)節(jié)點所以輸出電壓也比降壓硅鏈要穩(wěn)定，還有過壓、過流、和電池過放電等功能。不過目前無級降壓斬波技術(shù)還不是很成熟常發(fā)生故障，所以還是降壓硅鏈使用效廣泛。 各模塊解釋n配電單元：配電單元主要是直流屏中為實現(xiàn)交流輸入、直流輸出、電壓顯示、電流顯示等功能所使用的器件如：電源線、接線端子、交流斷路器、直流斷路器、接觸器、防雷器、分流器、熔斷器、轉(zhuǎn)換開關(guān)、按鈕開關(guān)、指示燈以及電流、電壓表等等。降壓硅鏈單元l因為直流電源系統(tǒng)在對蓄電池組進行均衡充電時，充電模塊的輸出電壓會高于控制回路的額定電

7、壓值，所以需要一個調(diào)壓裝置串接在合閘母線與控制母線之間，降壓硅鏈單元就是這樣一個調(diào)壓裝置，它可自動或手動改變電壓降，從而保證控制母線的電壓在正常范圍內(nèi)。l注意：只有蓄電池數(shù)量為108/54只時，才需要調(diào)壓裝置。當為103/52只蓄電池時，不需要調(diào)壓裝置。l降壓硅鏈單元利用大功率整流二極管的PN結(jié)正向壓降疊加來產(chǎn)生調(diào)整壓降，相比于其它形式的控制母線電壓調(diào)節(jié)方式，具有安全、可靠、抗電流沖擊性好，易維護等顯著優(yōu)點。在本系統(tǒng)中，降壓硅鏈單元為獨立模塊化設計，便于安裝和維護。降壓硅鏈工作原理降壓硅鏈是由多只大功率整流二極管串接而成，利用PN結(jié)基本恒定的正向壓降來調(diào)整電壓，通過改變串入線路的二極管數(shù)量來獲

8、得適當?shù)膲航?，達到電壓調(diào)節(jié)的目的。如圖所示，將硅鏈均分為5級串聯(lián)而成，在每級兩端并聯(lián)大功率繼電器觸點，若驅(qū)動繼電器，令其觸點閉合，使得該級硅鏈被短接，降壓單元的壓降減??；反之，若接觸器的觸點斷開，使得串入線路中的二極管數(shù)量增加，調(diào)壓單元的壓降增加。降壓硅鏈單元內(nèi)部的自動控制電路檢測控制母線的電壓，據(jù)此來驅(qū)動適當數(shù)量的繼電器閉合，以保證控制母線的電壓在正常范圍內(nèi)；若將降壓硅鏈的控制開關(guān)置于手動位置，則可由控制開關(guān)的不同檔位來控制繼電器閉合的數(shù)量，手動調(diào)節(jié)控制母線的電壓。降壓硅鏈單元的工作原理S A 轉(zhuǎn) 換 開 關(guān) 觸 點 圖X1 - 29 - 1 01 1 - 1 27 - 85 - 63 -

9、4X自 動9 0 觸 點位 置4 5 XXXXXXXXX9 0 手 動4 5 0 1 3 5 自 動0143手 動2XXXXXXXXXXX1 8 0 5降壓硅鏈控制開關(guān)的觸點圖及面板調(diào)節(jié)器的工作原理調(diào)節(jié)器的工作原理監(jiān)測電路通過檢測+HM的電壓大小來決定端點15至KM是否接通而控制接觸器的通斷。LM358的第3腳輸入電壓Vin點的電壓由R205、R206、VR201、R255的分壓決定，+HM的電壓范圍在220V264V，Vin點的輸入電壓為3.70V6.44V，VREF的電壓在4.90V5.14V，由圖中可知，IC201A組成一個電壓比較器，輸入電壓在設定電壓的范圍內(nèi)，當輸入電壓低于VREF時

10、，IC1的輸出端為低電平，M201不導通，KM斷開，降壓硅鏈沒有投入，輸出電壓等于輸入電壓；當輸入電壓達到VREF時，IC1輸出高電平，此時，LM358的第1腳的輸出電壓為高電平，限流電阻R260為1K，M201可靠導通，KM接通，降壓硅鏈投入一節(jié)，裝置的輸出電壓下降。如果輸入電壓再高，下一個通道又動作，降壓硅鏈繼續(xù)投入，輸出電壓再降低，如此保證+KM在范圍內(nèi)。電壓調(diào)整單元配置2V/只、108只蓄電池直流屏，因蓄電池組的均充、浮充電壓分別為：254V和243V,通常高于控制電壓，為保證控制母電壓為220V10%，因此需采用電壓調(diào)整裝置進行調(diào)壓。(采用103只、2V/只蓄電池的直流屏，其均充、浮

11、充電壓分別為：242V和232V能滿足控母電壓220V10%的范圍，故可不用電壓調(diào)整單元)。在直流屏中常用的調(diào)壓方法有：硅鏈或硅降壓模塊及利用斬波無級降壓的方法，今天重點介紹目前直流系統(tǒng)中應用最廣泛的硅鏈或硅降壓模塊的降壓方法。電壓調(diào)整裝置的工作原理圖 7級硅降壓模塊電壓調(diào)整裝置原理圖 7級硅降壓模塊電壓調(diào)整裝置原理圖 調(diào)壓原理 硅鏈和硅降壓模塊調(diào)壓原理相同，硅降壓模塊調(diào)壓性能優(yōu)于硅鏈，但價格較高。在直流電源系統(tǒng)正常運行（當交流正常供電）時，調(diào)整硅降壓模塊加在逆止二極管D1陽極上的電位低于控制高頻開關(guān)電源模塊輸出的+極電位，逆止二極管D1處于截止狀態(tài)，硅降壓裝置不工作，控制電壓由控制高頻開關(guān)電

12、源模塊直接提供穩(wěn)壓精度為0.5%的220V的控制電壓。當控制模塊故障或交流失電時，從上圖中可見，控制模塊停止工作，控制母線+WC的電壓可通過蓄電池經(jīng)降壓單元來提供。因蓄電池組的均、浮充電壓通常高于控制電壓，因此需采用電壓調(diào)整裝置進行調(diào)壓，保證控制母電壓為220V10%。 圖中K1、K2、K3、是三個直流調(diào)壓接觸器，它們的常開接點分別與一個、二個和四個硅降壓模塊相連（每一個降壓模塊可降壓5.6V，7個降壓模塊最大降壓值為39.2V），它們的線圈可由自動降壓控制器自動或通過調(diào)壓萬轉(zhuǎn)開關(guān)手動控制。自動降壓控制器由取樣單元實時監(jiān)測控制母線電壓，當控制電壓過高或過低時，自動降壓控制器可根據(jù)電壓的高低自動

13、地分別使K1、K2、K3三個調(diào)壓繼電器接通或斷開改變串入降壓回路的降壓模塊數(shù)量，從而使控制電壓達到220V10%。如當交流失電時，若蓄電池處于浮充狀態(tài)，此時蓄電池組電壓為243V，為保證控母電壓為220V則應降壓23V。此時，自動降壓控制器自動接通K1和K2線圈，K1和K2的接點閉合短接3個降壓模塊，蓄電池經(jīng)4個降壓模塊降壓，降壓值為45.622.4V，實際控制電壓為24322.4220.6V，從而保證控制電壓為220V10%的范圍內(nèi)。在正常運行時，調(diào)壓萬轉(zhuǎn)開關(guān)應置于自動檔（0檔）調(diào)壓萬轉(zhuǎn)開關(guān)的觸點7-8接通，自動降壓控制器電源接通，調(diào)壓單元自動工作。當自動降壓控制器故障時（直流電源系統(tǒng)發(fā)出聲

14、光報警，光字燈發(fā)出控母電壓異常），此時可用手動調(diào)壓并觀察控制電壓表使控制電壓達到要求值。目前電力系統(tǒng)中，由于高壓斷路器的220V直流操作機構(gòu)采用彈簧操作機構(gòu)，分、合閘電流小，工作電壓可在220V10%范圍內(nèi)正常工作。大系統(tǒng)直流電源裝置中蓄電池采用103只，蓄電池的均充電壓和浮充電壓分別為242V和232V，因此，在大系統(tǒng)直流屏中可取消調(diào)壓裝置。降壓硅鏈故障現(xiàn)象：降壓硅鏈不能調(diào)整控制母線電壓。原因：降壓硅鏈控制板失效或者降壓硅鏈管芯損壞。分析處理流程：1. 將降壓硅鏈打到手動位置，手動降壓到需要輸出的電壓，并實現(xiàn)有人值守。2. 更換降壓硅鏈控制板。3. 更換整個降壓硅鏈或者短路/開路的管芯。二、

15、二、充電裝置的運行及維護充電裝置的運行及維護 1.運行監(jiān)視運行監(jiān)視定期對充電裝置進行如下檢查：p 交流輸入電壓p 直流輸出電壓p 直流輸出電流等各表計顯示是否正確p 運行噪聲有無異常p 各保護信號是否正常p 絕緣狀態(tài)是否良好。二、二、充電裝置的運行及維護充電裝置的運行及維護 1.運行監(jiān)視運行監(jiān)視交流電源中斷，蓄電池組將不間斷地向直流母線供電，應及時調(diào)整控制母線電壓，確?？刂颇妇€電壓值的穩(wěn)定。當蓄電池組放出容量超過其額定容量的20及以上時，恢復交流電源供電后，應立即手動啟動或自動啟動充電裝置，按照制造廠規(guī)定的正常充電方法對蓄電池組進行補充充電?；虬春懔飨迚撼潆姾銐撼潆姼〕潆姺绞綄π铍姵亟M進行充電

16、。 2. 維護及檢測維護及檢測維護人員應定期對充電裝置進行檢查和維護工作，并應按照有關(guān)規(guī)定項目進行定期檢測:2.1 應定期對充電裝置輸出電壓和電流精度、整定參數(shù)、指示儀表進行校對。2.2 宜定期進行穩(wěn)壓、穩(wěn)流、紋波系數(shù)和高頻開關(guān)電源型充電裝置的均流不平衡度等參數(shù)測試。3. 故障處理 當個別充電模塊發(fā)生故障時，故障模塊會自動退出運行，不影響系統(tǒng)工作，如果發(fā)生監(jiān)控導致的整組模塊無輸出情況，可以暫時退出監(jiān)控讓模塊獨立工作，如出現(xiàn)充電裝置整組無輸出的極端情況，要及時接入備用裝置或移動充電裝置，并及時和供應商聯(lián)系。三、微機監(jiān)控裝置的運行及維護三、微機監(jiān)控裝置的運行及維護 1.運行中直流電源裝置的微機監(jiān)控

17、裝置，應通過操作按鈕切換檢查有關(guān)功能和參數(shù)，其各項參數(shù)的整定應有權(quán)限設置和監(jiān)督措施。2.2.當微機監(jiān)控裝置故障時，若有備用充電裝置，應先投入備用充電裝置，并將故障裝置退出運行。無備用充電裝置時，充電模塊將自動回到浮充電狀態(tài)，及時與供應商取得聯(lián)系，并時刻監(jiān)視系統(tǒng)各運行參數(shù)。直流系統(tǒng)的運行及事故處理直流系統(tǒng)的運行及事故處理直流系統(tǒng)運行中的檢查、維護項目及注意事項直流系統(tǒng)運行中的檢查、維護項目及注意事項 (1)蓄電池室通風應良好，并應經(jīng)常保持清潔。蓄電池室通風應良好，并應經(jīng)常保持清潔。 (2)各連接部位連接良好，無松動現(xiàn)象。各連接部位連接良好，無松動現(xiàn)象。 (3)每節(jié)蓄電池液位在正常范圍內(nèi)，無滲、漏

18、液每節(jié)蓄電池液位在正常范圍內(nèi)，無滲、漏液現(xiàn)象。現(xiàn)象。 (4)各組成部分工作正常。各組成部分工作正常。 (5)蓄電池本體無裂紋、無臟污及無破損現(xiàn)象。蓄電池本體無裂紋、無臟污及無破損現(xiàn)象。 (6)控制部分動作正常?？刂撇糠謩幼髡?。 (7)應定期對蓄電池組進行充、放電試驗。應定期對蓄電池組進行充、放電試驗。直流系統(tǒng)異常及事故處理直流系統(tǒng)異常及事故處理1直流系統(tǒng)有關(guān)導體連接處過熱直流系統(tǒng)有關(guān)導體連接處過熱原因：連接部位松動或氧化、腐蝕原因：連接部位松動或氧化、腐蝕危害：長期發(fā)熱可能導致連接處熔斷危害：長期發(fā)熱可能導致連接處熔斷預防及處理：加強巡視，緊固、去氧化、腐預防及處理：加強巡視，緊固、去氧化、

19、腐蝕處理，涂抹導電膏。蝕處理，涂抹導電膏。直流系統(tǒng)異常及事故處理直流系統(tǒng)異常及事故處理2蓄電池組溫度偏高蓄電池組溫度偏高(1)原因：一般是由于直流過負荷或通風不良原因：一般是由于直流過負荷或通風不良造成。造成。(2)危害：長期得不到處理會造成蓄電池壽命危害：長期得不到處理會造成蓄電池壽命下降或損壞下降或損壞(3)處理：若為直流過負荷引起，則應減少直處理：若為直流過負荷引起，則應減少直流負荷；若為通風不良造成流負荷；若為通風不良造成,設法保持通風設法保持通風良好。良好。直流系統(tǒng)異常及事故處理直流系統(tǒng)異常及事故處理3蓄電池外殼膨脹蓄電池外殼膨脹(1)原因：一般是由于蓄電池內(nèi)部有嚴重故障原因：一般是由于蓄電池內(nèi)部有嚴重故障引起。引起。(2)危害：長期得不到處理會造成蓄電池損壞危害：長期得不到處理會造成蓄電池損壞或直流電壓不正常。或直流電壓不正常。(3)處理：更換蓄電池。處理：更換蓄電池。直流系統(tǒng)異常及事故處理直流系統(tǒng)異常及事故處理4蓄電池爆炸蓄電池爆炸 (1)原因：一般是由于蓄電池內(nèi)部有嚴重原因：一般是由于蓄電池內(nèi)部有嚴重故障導致蓄電池嚴重發(fā)熱引起。故障導致蓄電池嚴重發(fā)熱引起。 (2)危害：造成蓄電池損壞或直流電壓不危害：造成蓄電池損壞或直流電壓不正常，甚至引