直流系統(tǒng)課件

直流系統(tǒng)及UPS系統(tǒng)課件

劉虎

2014年3月

克州新隆能源開發(fā)有限公司CompanyLogo2一、直流系統(tǒng)必備知識名詞解釋直流系統(tǒng)型號及含義直流電在電廠（變電所）的作用直流系統(tǒng)的組成對直流操作電源的基本要求直流負(fù)荷分類蓄電池直流系統(tǒng)蓄電池的運行方式系統(tǒng)工作原理CompanyLogo31、名詞解釋監(jiān)控模塊：負(fù)責(zé)實現(xiàn)直流電源系統(tǒng)的監(jiān)測、控制和管理的功能模塊。充電模塊：提供電池所需電壓輸出的AC/DC智能高頻開關(guān)變換器，其輸出連接在電池母線上。其基本功能是輸出穩(wěn)定的直流電源。配電監(jiān)控：指監(jiān)測有關(guān)交流、直流部分的模擬、開關(guān)量信號的電路單元，包含交流配電監(jiān)控和直流配電監(jiān)控。浮充電：充電裝置的輸出端并接著電池及負(fù)載，以恒壓充電方式工作。充電裝置在承擔(dān)經(jīng)常性負(fù)荷的同時向蓄電池充電，以補充蓄電池的自放電。均衡充電：為補償蓄電池在使用過程中產(chǎn)生的電壓不均勻現(xiàn)象，使其恢復(fù)到規(guī)定的范圍內(nèi)而進行的充電。CompanyLogo4絕緣監(jiān)測單元：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。電池巡檢單元：電池巡檢單元就是對蓄電池在線電壓情況循環(huán)檢測的一種設(shè)備。開關(guān)量檢測單元：開關(guān)量檢測單元是對開關(guān)量在線檢測及告警節(jié)點輸出的一種設(shè)備。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。UPS電源：交流不間斷電源，是一種含有儲能裝置，以整流器、逆變器為主要組成部分的穩(wěn)壓穩(wěn)頻的交流電源。CompanyLogo52、系統(tǒng)型號及含義直流系統(tǒng)的型號及含義：例如塔日電站直流系統(tǒng)的型號GZW-400Ah╱220-M含義是：微機控制高頻開關(guān)直流屏、蓄電池容量400Ah、直流輸出電壓220V的閥控式鉛酸蓄電池。

CompanyLogo63、直流電在電廠（變電所）的作用直流系統(tǒng)是應(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，為給信號設(shè)備、保護、自動裝置、事故照明、應(yīng)急電源及斷路器分、合閘操作提供直流電源的電源設(shè)備。直流系統(tǒng)是一個獨立的電源，它不受發(fā)電機、廠用電及系統(tǒng)運行方式的影響，并在外部交流電中斷的情況下，保證由后備電源—蓄電池繼續(xù)提供直流電源的重要設(shè)備。直流屏的可靠性、安全性直接影響到電力系統(tǒng)供電的可靠性和安全性。CompanyLogo74、直流系統(tǒng)的組成直流系統(tǒng)主要由三大部份組成。充電屏、饋電屏（配電屏）、電池屏。充電屏主要是由機柜、整流模塊系統(tǒng)、監(jiān)控系統(tǒng)、絕緣監(jiān)測單元、電池巡檢單元、開關(guān)量檢測單元、及一系列的交流輸入、直流輸出、電壓顯示、電流顯示等配電單元組成。饋電屏是將直流電源經(jīng)直流斷路器分配到各直流用電設(shè)備。包括合閘（動力）回路、控制回路和閃光回路以及絕緣監(jiān)測裝置等，擴展功能為饋線故障跳閘報警。電池屏中的電池一般是由2V-12V的數(shù)節(jié)電池以串聯(lián)方式組成，對應(yīng)電的電壓輸出是220V。塔日電站直流系統(tǒng)使用的電池是閥控式密封免維護鉛酸電池。CompanyLogo8

閥控式密封鉛酸蓄電池：就是VRLA電池，這種電池雖然也是鉛酸蓄電池，但是它與原來的鉛酸蓄電池相比具有很多優(yōu)點，VRLA電池是全密封的，不會漏酸，而且在充放電時不會像老式鉛酸蓄電池那樣會有酸霧放出來而腐蝕設(shè)備，污染環(huán)境，所以從結(jié)構(gòu)特性上人們把VRLA電池又叫做密閉（封）鉛酸蓄電池。為了區(qū)分，把老式鉛酸蓄電池叫做開口鉛酸蓄電池。由于VRLA電池從結(jié)構(gòu)上來看，它不但是全密封的，而且還有一個可以控制電池內(nèi)部氣體壓力的閥，所以VRLA鉛酸蓄電池的全稱便成了“閥控式密閉鉛酸蓄電池”。CompanyLogo95、對直流操作電源的基本要求應(yīng)保證供電的可靠性：最好裝設(shè)獨立的直流操作電源，以免交流系統(tǒng)故障而影響操作電源的正常供電。具備足夠的容量：滿足全廠（所）事故停電時，直流電源負(fù)荷、最大沖擊負(fù)荷及1h事故照明等用電需要；且能保證直流母線電壓在規(guī)定的額定值（正常運行時，操作電源母線電壓波動范圍小于5％額定值；事故時操作電源母線電壓不低于90％額定值；失去浮充電源后，在最大負(fù)載下的直流電壓不低于80％額定值），波紋系數(shù)小于5％（輸出電壓峰值與輸出電壓谷值之差的一半與輸出平均電壓之比）。滿足經(jīng)濟和實用的要求：要求其使用壽命長、維護工作量小、投資省、占地面積小、噪聲干擾小等。CompanyLogo106、直流負(fù)荷分類發(fā)電廠及變電站的直流負(fù)載，按其用電特性的不同分為經(jīng)常負(fù)載、事故負(fù)載和沖擊負(fù)載三類。經(jīng)常負(fù)載經(jīng)常負(fù)載指在所有運行狀態(tài)下由直流電源不間斷供電的負(fù)載。它包括：經(jīng)常帶電的直流繼電器、信號燈、位置指示器；經(jīng)常點亮的直流照明燈；經(jīng)常投入運行的逆變電源等。一般來說，經(jīng)常負(fù)載在總的直流負(fù)載中所占的比重是比較小的。事故負(fù)載事故負(fù)載指正常運行由交流電源供電，當(dāng)廠（站）自用交流電源消失后由直流電源供電的負(fù)載。它一般包括有：事故照明、汽機潤滑油泵、發(fā)電機氫冷密封油泵及載波通訊備用電源等。沖擊負(fù)載沖擊負(fù)載是指直流電源承受的短時最大電流，它包括斷路器合閘時的沖擊電流和當(dāng)時所承受的其它負(fù)載電流（經(jīng)常負(fù)載與事故負(fù)載）。CompanyLogo117、蓄電池直流系統(tǒng)蓄電池組直流電源系統(tǒng)是電力系統(tǒng)首選的獨立操作電源系統(tǒng)，它電壓平穩(wěn)、容量大、供電可靠，適用于各種直流負(fù)荷。雖然蓄電池還具有價格貴等缺點，但目前大中型發(fā)電廠中仍廣泛采用蓄電池組直流電源系統(tǒng)。蓄電池的分類，目前，應(yīng)用較多的蓄電池主要有三大類:鉛酸蓄電池、堿性鎘鎳蓄電池以及閥控式密封鉛酸蓄電池。蓄電池的容量及放電率蓄電池的容量（Q）)是蓄電池蓄電能力的重要標(biāo)志。容量Q是指定的放電條件（溫度放電電流、終止電壓）下所放出的電量稱為蓄電池的容量，單位用Ah（安時）表示。蓄電池放電至終止電壓的時間稱放電率，單位為h（小時）率。CompanyLogo128、蓄電池直流系統(tǒng)的運行方式在發(fā)電廠和變電所中，蓄電池直流系統(tǒng)的運行方式有兩種，即充電－放電運行方式和浮充電運行方式。目前，多數(shù)直流系統(tǒng)都采用浮充電運行方式。充電－放電運行方式充電－放電運行方式就是將充好電的蓄電池組接在直流母線上對直流負(fù)荷供電，同時斷開充電裝置。當(dāng)蓄電池放電到其容量的75％～80％時，為保證直流供電系統(tǒng)的可靠性，即自行停止放電，準(zhǔn)備充電，改由已充好電的另一組蓄電池供電。浮充電運行方式浮充電運行方式就是將充好電的蓄電池組與浮充電整流器并聯(lián)工作，平時由整流器供給直流負(fù)荷用電，并以不大的電流向蓄電池組浮充電（以補充電池因有漏電而使其電壓下降的缺陷），使蓄電池處于滿充電狀態(tài)。浮充電運行的蓄電池組能承擔(dān)短時沖擊負(fù)荷（如斷路器合閘電流）和事故負(fù)荷。CompanyLogo139、系統(tǒng)工作原理直流電源系統(tǒng)主要由交流配電、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、蓄電池組等幾大部分組成。不同的接線方式有不同的特點，但基本原理是一致的，基本組成形式如圖所示。CompanyLogo14

智能高頻開關(guān)直流電源系統(tǒng)的基本工作原理如下：系統(tǒng)交流輸入正常時，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(fù)載供電。此外，合閘母線還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，信號通過采集處理后，再由監(jiān)控模塊統(tǒng)一管理，在顯示屏上提供人機操作界面，并可以接入到遠(yuǎn)程監(jiān)控系統(tǒng)。系統(tǒng)還可以配置絕緣監(jiān)測儀或絕緣監(jiān)測繼電器，監(jiān)測母線絕緣情況。CompanyLogo15交流輸入停電或異常時，充電模塊停止工作，由電池向負(fù)載供電。監(jiān)控模塊監(jiān)測電池電壓、電流和放電時間，當(dāng)電池放電到一定程度時，監(jiān)控模塊告警。交流輸入恢復(fù)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。系統(tǒng)工作時的能量流如圖所示。二、塔日電站直流系統(tǒng)介紹塔日電站直流系統(tǒng)圖介紹直流系統(tǒng)巡視檢查項目塔日電站直流系統(tǒng)一般操作直流系統(tǒng)接地故障危害及處理原則塔日電站UPS系統(tǒng)介紹CompanyLogo161、塔日電站直流系統(tǒng)圖（見CAD圖紙）

塔日電站直流系統(tǒng)由2個充電屏、2個饋電屏以及一個聯(lián)絡(luò)屏組成，具體見下圖：新隆公司工作資料\設(shè)備資料\楊加林處資料\塔日電站資料2013.11楊加林\直流系統(tǒng)\塔日勒嘎水電站13.11.1.dwg塔日電站直流系統(tǒng)運行方式正常分段運行方式；直流I段帶直流II段聯(lián)絡(luò)運行；直流II段帶直流I段聯(lián)絡(luò)運行。CompanyLogo172、直流系統(tǒng)巡視檢查項目

直流充電系統(tǒng)的監(jiān)視和檢查充電柜上電池電壓、電池電流、母線電壓、母線電流指示正常，兩路電源指示正常，系統(tǒng)無故障指示。

裝置信號、表計指示正確，無異常聲響或報警，空氣開關(guān)的分、合位置指示正確。

充電裝置正常，各元件無發(fā)熱、異音、異味。充電模塊輸入電源指示燈亮，保護及故障燈熄，模塊電壓、電流指示正常。

充電裝置輸入、輸出開關(guān)位置正確，無發(fā)熱，無異音。

載流導(dǎo)體和引線接觸部分無過熱現(xiàn)象，接觸器及繼電器等元器件無冒煙異味現(xiàn)象。

回路接線端子無松脫，無燒蝕、銅綠或銹蝕現(xiàn)象。監(jiān)控模塊工作正常，無異常報警。CompanyLogo18直流饋電系統(tǒng)的監(jiān)視和檢查直流母線電壓正常，負(fù)荷電流無異常變化。各饋線開關(guān)位置正確，分合閘指示燈指示正常，各連接部分無發(fā)熱變色現(xiàn)象。絕緣在線監(jiān)測裝置工作正常，無接地信號。蓄電池的監(jiān)視和檢查檢查蓄電池完好無損，單體無溫度異常、表面損傷、殼體變形和滲液現(xiàn)象。蓄電池表面應(yīng)清潔，蓄電池極柱與安全閥周圍無酸霧溢出。蓄電池組中連接片無松動、無腐蝕和接觸不良。CompanyLogo19蓄電池室照明通風(fēng)良好，地面清潔，溫度、濕度合適。電池巡檢儀工作正常。交直流分電屏UPS的監(jiān)視和檢查CompanyLogo203、塔日電站直流系統(tǒng)一般操作塔日電站400Ah直流系統(tǒng)1號充電柜及第一組蓄電池退出操作檢查400Ah直流系統(tǒng)運行正常合上400Ah直流系統(tǒng)Ⅰ、Ⅱ段母線聯(lián)絡(luò)開關(guān)3QK檢查400Ah直流系統(tǒng)Ⅰ、Ⅱ段母線聯(lián)絡(luò)運行正常拉開400Ah直流系統(tǒng)Ⅰ段母線進線開關(guān)1QK拉開400Ah直流系統(tǒng)Ⅰ號充電屏內(nèi)Ⅰ號充電模塊輸入開關(guān)ⅠQK4拉開400Ah直流系統(tǒng)Ⅰ號充電屏內(nèi)Ⅱ號充電模塊輸入開關(guān)ⅠQK5拉開400Ah直流系統(tǒng)Ⅰ號充電屏內(nèi)Ⅲ號充電模塊輸入開關(guān)ⅠQK6CompanyLogo21拉開400Ah直流系統(tǒng)Ⅰ號充電屏內(nèi)Ⅳ號充電模塊輸入開關(guān)ⅠQK7拉開400Ah直流系統(tǒng)Ⅰ號蓄電池組充放電開關(guān)1DR檢查400Ah直流系統(tǒng)Ⅰ號充電柜輸出母線上確無電壓。拉開400Ah直流系統(tǒng)Ⅰ號充電柜內(nèi)Ⅰ路交流電源開關(guān)1QF1拉開400Ah直流系統(tǒng)Ⅰ號充電柜內(nèi)Ⅰ路交流電源開關(guān)1QF2檢查400Ah直流系統(tǒng)Ⅰ段母線所帶負(fù)荷正常CompanyLogo22塔日電站400Ah直流系統(tǒng)1號充電柜及第一組蓄電池投入操作檢查400Ah直流系統(tǒng)1號充電柜及第一組蓄電池具備投運行條件。檢查400Ah直流系統(tǒng)2號充電柜及第二組蓄電池帶Ⅰ、Ⅱ段母線聯(lián)絡(luò)運行正常。合上400Ah直流系統(tǒng)1號充電柜1路交流輸入電源開關(guān)ⅠQF1。合上400Ah直流系統(tǒng)1號充電柜2路交流輸入電源開關(guān)ⅠQF2。檢查1號充電柜交流電源切換開關(guān)在“自動”位置。CompanyLogo23合上Ⅰ組Ⅰ號充電模塊輸入開關(guān)ⅠQF4。合上Ⅰ組Ⅱ號充電模塊輸入開關(guān)ⅠQF5。合上Ⅰ組Ⅲ號充電模塊輸入開關(guān)ⅠQF6。合上Ⅰ組Ⅳ號充電模塊輸入開關(guān)ⅠQF7。檢查400Ah直流系統(tǒng)Ⅰ號充電柜各充電模塊工作正常。合上400Ah直流系統(tǒng)Ⅰ號蓄電池組充放電開關(guān)1DR合上400Ah直流系統(tǒng)Ⅰ號充電柜直流輸出電源開關(guān)1QKCompanyLogo24拉開400Ah直流系統(tǒng)Ⅰ、Ⅱ段母線聯(lián)絡(luò)開關(guān)3QK檢查400Ah直流系統(tǒng)Ⅰ段母線電壓正常。檢查400Ah直流系統(tǒng)Ⅰ段母線所帶負(fù)荷正常。CompanyLogo254、直流系統(tǒng)接地故障危害及處理原則

危害：直流系統(tǒng)正極接地會造成保護誤動作，負(fù)極接地會造成保護拒動作。如圖：CompanyLogo26只有一點接地，對直流系統(tǒng)無影響；F1、F2發(fā)生接地時，將造成繼電器誤動作；F2、F3發(fā)生接地時，將造成繼電器拒動作；F1、F4發(fā)生接地時，將造成直流系統(tǒng)短路；處理原則：首先確定是正極接地還是負(fù)極接地，測量正負(fù)極對地電壓，有效區(qū)分是正極接地還是負(fù)極接地。兩段母線之間的區(qū)分，使查找的接地不會大范圍擴大，確定發(fā)生直流接地在哪一段。CompanyLogo27如果有直流接地選線的裝置有誤報的現(xiàn)象，需退出運行中的直流接地檢測儀。如果站內(nèi)二次回路有在施工或有檢修試驗的應(yīng)立即停止，拉開其工作電源，看信號是否消除。采用分段分部位拉路法，確定接地點。分段分部位拉路法操作順序：斷合現(xiàn)場臨時工作電源；斷合故障照明回路；斷合信號回路；斷合閘回路；斷合輔助設(shè)備；斷合蓄電池回路。CompanyLogo28塔日電站UPS系統(tǒng)介紹（見圖）：新