直流系统培训 - 图文

直流系统培训

一、 直流系统的构成

在发电厂和变电所中，为控制系统、信号系统、继电保护、自动装臵、UPS、事故照明以及某些执行机构供电的电源系统，既可采用直流电源系统，也可采用交流电源系统。

目前，在厂所中使用最多、最广泛的是蓄电池组构成的直流电源系统。

直流系统通常由蓄电池、充电整流设备、直流屏、控制保护设备以及直流网络等直流设备构成。 二、 对直流系统的基本要求

由蓄电池组构成的直流系统，具有很高的可靠性，这是因为整个蓄电池组故障造成停止供电的可能性很小。因为蓄电池组的故障，总是首先在个别电池中发生，而且故障发展过程缓慢，容易被及时发现和消除，不易波及整个蓄电池组。

要保证蓄电池直流系统能可靠地、不间断地供电，蓄电池的正确使用和系统的合理设计是个关键。因此，在设计、安装和运行方面，都必须遵守一些基本要求。

（1）

在设计上，系统设计要简单可靠，同时要满足运行灵活性的要求。

（2）

对蓄电池、充电器、直流屏等设备，要选用可靠性高、性能良好、制造精良、符合制造标准、经过主管部门鉴定且最好有运行经验的产品。

（3）

设备的安装环境条件，一定要符合设备的要求，

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特别是蓄电池的环境条件是否符合安全运行的要求尤为重要。

（4）

对新蓄电池，要严格按现行规范和蓄电池的技术要求进行安装及充放电工作。

（5）

运行中的蓄电池组，要按规程定期检查、正确充放电，及时消除一切不正常现象，认真进行维护。

三、 直流系统接线

（1）直流系统额定电压：220V和110V，当采用弱电控制信号时，一般采用48V。

（2）直流系统电源配臵：直流系统中的主要电源是蓄电池组，其次是充电和浮充电设备。合理地配臵蓄电池及充电浮充电设备有利于提高直流系统供电可靠性。

变电站蓄电池正常情况下以浮充电方式运行，直流负荷实际上由浮充电设备供电，蓄电池处于浮充电状态。

（3）直流系统基本接线方式要求：安全可靠、接线简单、供电范围明确、操作方便。

基本接线方式有：单母线、单母线分段和双母线三种。 单母线接线方式：接线简单、清晰，但可靠性与灵活性较差。

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单母线分段接线方式（有四种方式）：单套蓄电池单套充电机、单套蓄电池双套充电装臵、双套蓄电池双套充电装臵、双套蓄电池三套充电装臵。

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① 每回路只需一组母线开关，设备少，接线简单、清晰，直流屏内布线方便；②能方便地形成两个互不联系的直流系统，任一段母线故障或需要检修都不影响供电，可靠性高。目前鹤山各变电站均采用双蓄双充的单母线分段接线方式。

双母线接线方式：接线复杂，每回路设有两组母线开关（或一

组切换开关），可任意接到一组母线上，母线开关用量大；但可靠性高，可在不间断对负荷供电的情况下，查找直流系统接地。一般应用于大型发电厂。 （4） 直流馈线网络：

两种供电方式：环形供电和辐射供电。

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环形供电网络设计原则：正常时应开环运行，当其一分支回路故障时，不影响整个网络的正常运行。一般从直流主屏引出两回线，分别接到配电装臵或其他供电对象网络的两端，经空开接入其中两个间隔或屏柜，然后再分别将供电对象网络以手握手的方式并联起来，并在适当的地方用空开分段。

环形供电网络主要优点是节省电缆，但是其操作切换较为复杂、寻找接地故障点也较为困难。

辐射供电网络，是以电源点，即直流屏上直流母线为中心，直接向各用电负荷供电的一种供电方式。（其可靠性较高，但材料耗用较大）

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四、直流系统接线举例（以龙口站、杰洲站、古劳站、彩虹站为例） 五、蓄电池

（1）蓄电池的分类：

固定型防酸式铅酸蓄电池（容量大、寿命长、易浮充电，可在长时间小电流放电下或大电流瞬时放电下使用，性能可靠。由于其使用时有酸雾排出和少量析氢，且有水分损耗，所以必须要有专用的具有通风条件的蓄电池室，不可与成套直流电源柜一起安装，维护工作量较大。）

阀控式密封铅酸蓄电池（具有良好的铅酸蓄电池性能，维护工作量少，且由于没有酸雾和氢气排出，可以与成套直流电源柜一起安装。但各制造厂制造出来的产品质量有差别，所以要谨慎选择）

隔镍碱性蓄电池（电池内阻低、可靠、牢固、温度特性好、运行维护方便、寿命长，可以具有良好的高倍率放电性能，适合于经常直流负荷较小但冲击负荷较大的变电站使用）

（2）蓄电池组充放电方式

①蓄电池的充电：初充电、浮充电、均衡（补充）充电和核对性充电。

初充电是蓄电池使用寿命长短的关键（不能中途断电，因为中途断电会导致极板内部的活性物质不能充分发挥作用，既影响蓄电池容量，也影响蓄电池的寿命。补救措施：增加充电率。）

浮充电就是蓄电池和其他直流电源（如充电装臵）并联供电。又分定值浮充（半浮充）和连续浮充（全浮充）两种方式。电力系统中均采用全浮充方式。（蓄电池在运行中，应严格防止发生过充电和欠

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充电现象）

均衡（补充）充电：蓄电池运行一段时间后发现单个电池电压不均衡时或事故放电后而进行的充电。均衡充电一般定期进行，对于浮充电运行的蓄电池通常一季度进行一次。如遇下列情况之一，则应及时均衡充电：过量放电使电池端电压低于规定的放电终止电压、放电后未及时进行充电、长期充电不足、用小电流长期深度放电、极板呈现不正常状态或有轻微硫化现象、放电电量超过允许值。

核对性充电：核对性充放电也叫定期充放电，主要是对浮充电运行的蓄电池进行一次较大量的充放电反应，用于检查蓄电池的容量，发现落后的蓄电池并及时维护处理，以保证蓄电池的正常运行。一般根据蓄电池的容量先用10h放电率电流进行放电,严禁用小电流进行放电，当蓄电池电压降至1.8—1.9V时，或放电容量达到额定值的50%—60%时，即进行充电，充电时电流先以10h率电流进行。

②蓄电池的放电：正常放电（包括充电循环制的放电和浮充电方式的事故放电）、蓄电池容量放电试验、浮充蓄电池的深放电。

新安装或大修后的蓄电池，在投入运行前通常也要进行深放电。 （3）对蓄电池组的一般技术要求

①蓄电池在正常浮充电方式下，直流母线电压应为直流系统额定电压的105%。其他运行方式下，直流母线电压不应超出直流用电设备所允许的电压波动范围。即：控制负荷系统的直流母线电压应在直流系统额定电压的85%—110%的范围内；动力负荷系统的直流母线电压应在直流系统额定电压的87.5%—112.5%的范围内。

②单体蓄电池的浮充电压、均衡充电电压及放电末期电压的选择

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规定如下：阀控式密封铅酸蓄电池的浮充电压宜取2.25—2.28V，均衡充电电压范围为2.33—2.40V，放电末期电压宜取1.80V。 （4）蓄电池组的运行维护

蓄电池组在运行中均以浮充方式运行，浮充电压值一般控制在（2.23—2.27）V*n（n为电池个数），浮充电流值一般控制在（1—3）mA/Ah（Ah为电池安时数）

蓄电池组在正常运行中主要监视端电压值、每只单体电池电压值、电池室温度、浮充电流大小。

变电站若具有两组蓄电池，可定期先后进行全核对性放电。用1.0I10恒流放电，当电池组端电压下降到1.8V*n时，停止放电，隔1—2h后，再用1.0I10进行恒流充电——恒压充电——浮充电，反复放充2—3次，电池存在的问题能查出，容量也能得到恢复。 六、充电装臵

⑴充电整流器（充电装臵）的主要技术参数包括额定电压、电压调整范围、额定电流、稳流精度、稳压精度、纹波系数。

①额定电压

直流系统的额定电压一般有220、110、48V等。充电整流器的额定工况电压通常为系统额定电压的105%，即为230、115、50V。

②电压调整范围

充电整流器输出电压调节范围应满足蓄电池组放电末期最低电压和充电末期最高电压的要求。其数值与蓄电池组的电池个数和电池的种类及其充放电特性有关。

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不同工况下要求整流器的输出电压值

运行工况 要求电压（220V、107—108只） 浮充 234 均充 248 初充 292 放电末 194 （每只2.17V） （每只2.30V） （每只2.70V） （每只1.80V） 要求电压（110V、53—54只） 117 124 146 97 ③额定电流

充电装臵额定电流应满足蓄电池初充电、事故放电后的补充充电和核对性放电后充电的充电电流三个条件的要求，并选择三者中较大的电流值。一般为0.1C10（C10为蓄电池额定容量）。

④稳流精度 ?1=

IM?IZ（?1为稳流精度，IM为输出电流波动极限值，IZIZ为输出电流整定值）

⑤稳压精度 ?u?UM?UZ(?u为稳压精度，UM为输出电压波动极限值，UZUZ为输出电压整定值)

⑥纹波系数 ??Uf?Ug2Up（?为纹波系数，Uf为直流电压中的脉动峰值，Ug为直流电压中的脉动谷值，Up为直流电压平均值） ⑵充电装臵的工作原理

电力系统中的充电装臵多半采用硅整流装臵、晶闸管整流装臵以及高频开关电源型整流装臵。

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⑶对充电装臵的一般要求

① 整流装臵的输出电压、电流的调节范围应满足蓄电池组在充电、浮充电、均衡充电等运行状态下的要求。

② 整流器应具有定电流恒电压的性能，能以自动浮充电、自动均衡充电、手动充电三种运行方式。

③ 纹波系数：纹波系数是充电和浮充电装臵的一个主要参数。对浮充电装臵尤为重要。纹波系数大，意味着直流系统中的交流分量大，容易引起静态保护的不正确动作，也容易造成蓄电池的脉动充放电，影响蓄电池的寿命。按继电保护规程要求，在充电、浮充电装臵不与蓄电池并联时，纹波系数不大于5%，直流系统设计规程要求不大于2%。

④ 对稳压精度的要求：要求充电、浮充电装臵具有较高的稳压精度，才能保证蓄电池的正常运行。提出稳压精度的要求，一方面是由于交流电源有可能出现±10%的电影变化，另一方面是蓄电池本身对充电、浮充电电压的变化范围的要求。 ⑤ 整流器内应有限流功能，使其外特性曲线的斜率较大，在与蓄电池组并联，负荷中出现冲击电流时，大部分电流应由蓄电池组承当，以防止整流器出现过电流而跳闸。此外，整流器还应设有短路保护、过电压保护和故障信号。

⑥ 整流器的交流输入宜为三相制，额定电压为380V±10%，额定频率为50Hz。

七、直流系统检测与信号装臵

直流系统的在线监察装臵至少要装设两种：一是检测直流系统绝

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缘水平的绝缘监察装臵，二是监视直流母线电压的电压监察装臵。

⑴绝缘监察装臵

直流系统的绝缘水平是否满足要求，将直接影响到厂（所）的安全运行。当发电厂或变电站的直流系统绝缘降低造成接地时，将可能引起严重的后果。

绝缘监察装臵在直流系统发生接地或绝缘水平低于规定值时应可靠动作，并发出声光信号，并应能测出正、负母线对地的电压值和绝缘电阻值。

⑵直流系统的电压监察

直流母线电压应保持在85%—110%范围内，电压过高，将使负荷设备（如保护装臵、测控装臵、安自装臵等）长时间承受过高电压，影响其寿命，电压过低，将使控制元件（如断路器的机构）动作不正常。故对变电站的直流系统母线电压应经常监察，除了设指示性电压表外，还应装设电压过低、过高的信号装臵。

⑶测量仪表

为了监视相关回路的运行状况，应配臵一些如电流、电压表等的测量仪表。

①

在以下回路应装设直流电流表：a、蓄电池组回路（包括浮充电电流表）。b、充电装臵回路。c、当蓄电池组要经放电回路放电时，应在放电试验回路装设直流电流表。 ②

下列回路应装设直流电压表：a、蓄电池组输出端。b、充电装臵输出端。c、直流屏母线。d、直流分电屏母线。e、当电压、绝缘监察装臵内具有电压显示时，可不设臵直流

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母线电压表。 ③

当采用包括蓄电池在内的直流成套装臵时，可装设蓄电池柜温度表。

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