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重庆旗能电铝有限公司直流系统培训 一 直流系统的发展 直流系统的发展 由80年代的硅整流 相控式电源 高频开关电源高频开关电源设备是现代通信系统中的重要组成部分 其目的是为通信设备提供安全 可靠 高效 稳定 不间断的能源 随着科技水平的进步 对于开关电源设备性能的要求也逐步提高 除必须满足基本的功能外 还要求具备交流配电 自动切换 直流配电 远程智能集中监控 电池自动管理等功能 从而满足网络监控管理的需求 二 直流系统的作用 直流系统是给信号设备 保护 自动装置 事故照明 应急电源及断路器分 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 它不受发电机 厂用电及系统运行方式的影响 并在外部交流电中断的情况下 保证由后备电源 蓄电池继续提供直流电源的重要设备 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 GZDW 口 口 口 口系统型号中 G代表高频 Z代表直流柜 D代表电力系统用 W代表微机控制 其余四个方框依次代表系统接线方式 系统蓄电池容量 系统额定电压 系统额定电流 三 直流系统的电压等级 直流系统标称电压 1 专供控制负荷的直流系统宜采用110V 2 专供动力负荷的直流系统宜采用220V 3 控制负荷和动力负荷合并供电的直流系统宜采用220V 4 当采用弱电控制信号时 一般采用48V电源 通讯电源 四 直流系统容量选择 根据国家行业标准什么样的电压等级采用多大容量的直流系统1 对于10KV及以下开闭所 则一般电池容量选择为38Ah 100Ah 2 对于35KV变电站 则一般电池容量选择为65Ah 150Ah 对于110KV及以下开闭所 则一般电池容量选择为100Ah 200Ah 3 对于220KV 330KV变电站 则一般电池容量选择为200Ah 800Ah 4 对于500KV变电站 则一般电池容量选择为1000Ah 3000Ah 五 直流系统的基本概念 1 直流母线 直流电源屏内的正 负极主母线 2 合闸母线 直流电源屏内供断路器电磁合闸机构等动力负荷的直流母线 3 直流馈线 直流馈线屏和直流分电屏的直流电源电缆 4 均衡充电 用于均衡单体电池容量的充电方式 一般充电电压较高 常用作快速恢复电池容量 5 浮充电 保持电池容量的一种充电方法 一般电压较低 常用来平衡电池自放电导致的容量损失 也可用来恢复电池容量 五 直流系统的基本概念 6 正常充电 蓄电池正常的充电过程 即由均充电转到浮充电的过程 7 定时均充 为了防止电池处于长期浮充电状态可能导致电池单体容量不平衡 而周期性地以较高的电压对电池进行均衡充电 8 限流均充 以不超过电池充电限流点的恒定电流对电池充电 9 恒压均充 以恒定的均充电压对电池充电 六 直流系统的主要术语名词解释 稳流精度 输出电流波动极限值 输出电流整定值 输出电流整定值 100 稳压精度 输出电压波动极限值 输出电压整定值 输出电压整定值 100 纹波系数 输出电压脉动的峰值 输出电压脉动的谷值 输出电压的平均值 100 均流不平衡度 模块输出电流极限值 各模块输出电流平均值 模块额定电流值 100 六 直流系统的主要术语名词解释 N 1热备份 充电 浮充电装置采用多个高频开关电源模块并联 N 1热备份工作 高频开关电源模块数量配置可按如下公式选择 即确定N的数值 N 最大经常性负荷 蓄电池充电电流 模块额定电流 例如 直流电源系统电压等级为220VDC 蓄电池容量为200Ah 经常性负荷为4A 最大经常性负荷不超过6A 充电电流 0 1C10 200Ah 最大经常性负荷 约6A 26A 若选用T M22010电源模块3台即可满足负荷需求 N 3 再加一个备用模块 共4个电源模块并联即可构成所需系统 七 直流系统的接线方式 1 单电单充2 单电双充 3 双电双充 三充双电对于直流系统基本接线方式的要求是安全 可靠 并且接线简单 供电范围明确 操作方便 其接线方式分为单母线接线和单母线分段接线方式 按照蓄电池是否带端电池 又可分为无端电池接线和带端电池接线 对于无端电池接线又可分为不带降压装置和带降压装置的接线 八 直流系统的组成及各部件的作用 组成 高频整流模块交流配电直流馈电监控单元装置监控模块电池巡检绝缘监测高频整流模块 型号T M22010Z T M22020Z T M11010Z等等原理交流输入 EMI滤波 全桥整流 功率因数控制 PFC 高频逆变 PWM 隔离降压变压器 高频整流 输出滤波 直流输出 八 直流系统的组成及各部件的作用 地址设置 二进制 000000 从左至右分别代表 手动 自动 广播地址识别拨码 后面四位为通讯地址设置拨码 每一位拨码向上拨代表二进制数0 向下拨代表二进制数1 四位地址设置拨码中最左边一位为最低位 最后边一位为最高位 硅链控制器一般采用五级调压或七级调压调压 八 直流系统的组成及各部件的作用 交流监控单元交流监控单元 测量两路三相交流电压 根据交流电压的状态自动切换两路交流接触器 测量一相交流工作电流 测量两路接触器的工作状态 防雷状态 五路交流空开状态 通过RS485通讯总线与系统监控模块完成数据交换 可设两个通讯地址 并有自定义INP协议及MODBUS RTU协议可选直流监控单元测量两段母线电压电流 测量两组电池电压电流 测量一路环境温度 测量三个0 5VDC模拟量数据 其系数可设置 通过485通讯总线与系统监控模块完成数据交换 八 直流系统的组成及各部件的作用 监控模块 进行系统管理 主要为电池管理和后台远程监控 对下级智能设备实施数据采集并加以显示 T WJ2绝缘监测仪 实现系统母线和支路的绝缘状况监测 产生告警信号并上报数据到监控模块 在监控模块显示故障详细情况 T JG1 30路 T JG2 60路 电池监测仪 支持单体电池电压监测和告警 对电池端电压 充放电电流 电池房温度及其他参数做实时在线监测 T BX1 18路 T BX2 108路 九 我公司选择的电池分类 1 国产优质电池A 江苏理士 B 山东圣阳 2 合资电池 技术合资 A 汤浅电池 B 美国理士电池 C 美国海志电池 D 美国普斯顿 3 进口电池 在发货时提供报关单及原产地证明 A 德国阳光电池 B 德国松树牌电池 荷贝克电池 C 英国霍克电池 十 电池按电压等级分类 放电装置分类 电池按其电压等级分为 12V 6V 2V特别说明200Ah以上的均采用2V铅酸免维护蓄电池 200Ah及以下的可采用12V电池也可采用2V和6V的电池 蓄电池放电装置分类 1 纯电阻放电2 智能放电仪 十一 直流系统的选配件 UPS 从电路主结构分 1 后备式早期的后备式UPS在市电供电正常时 市电直接通过交流旁路和转换开关供电于负载 交流旁路相当于一条导线 逆变器不工作 此时供电效率高但质量差 在近年的后备式UPS往往在交流旁路上配置了交流稳压电路和滤波电路加以改善 当市电异常 市电电压 频率超出后备式UPS允许的输入范围或市电中断 时 后备式UPS通过转换开关切换到电池状态 逆变器进入工作状态 此时输出波形为交流正弦波或方波 后备式UPS存在切换时间 一般为4毫秒 10毫秒 但对一般的计算机设备的工作不会造成影响 由于后备式UPS工作时输出波形大都为方波 供电质量相对较差 只适用于要求不高的场合 并且功率一般都较小 多在2000瓦以下 但后备式UPS产品有着价格优势 比较便宜 适合于小型办公企业和家庭用户使用 十一 直流系统的选配件 UPS 2 在线式在线式UPS电源一般采用双变换模式 当市电正常时 在线式UPS输入交流电压 通过充电电路不断对电池进行充电 同时AC DC电路将交流电压转换为直流电压 然后通过脉冲宽度调制技术 PWM 由逆变器再将直流电压逆变成交流正弦波电压供给负载 起到无级稳压的作用 而当市电中断时 后备电池开始工作 此时电池的电压通过逆变器变换成交流正弦波或方波供给负载 因此无论是市电供电正常时 还是市电中断由电池逆变供电期间 逆变器始终处于工作状态 这就从根本上消除了来自电网的电压波动和干扰对负载的影响 真正实现了对负载的无干扰 稳压 稳频以及零转换时间 在线式UPS的这种特点 使它比较适合于用外加电池或加装优质发电机的方法 改装成长时间不间断供电系统 在线式UPS输出多为正弦波 电压及频率稳定 所以它多被用在供电质量要求很高的场所 十二 UPS与逆变器区别 逆变器就是一个电流转换装置 可以将直流电转换为交流电 或把交流电转换为直流电 UPS是一种不间断供电装置 其原理是蓄电池 逆变器 市电经逆变器转换为直流电 直流电向蓄电池充电 如果市电断电 马上转换为蓄电池经逆变器转换为交流电 可供电器直接使用 十三 直流系统接地 1 接地原因分析 1 设备损坏造成 2 气候原因如下雨等 导致室外直流系统绝缘下降 从而导致接地 3 因工作人员疏忽造成的接地 4 小动物爬入或小金属零件掉落在元件上造成直流接地故障 十三 直流系统接地 2 直流接地的危害直流接地故障中 危害较大的是两点接地 可能造成严重后果 一点接地可能造成保护及自动装置误动或者拒动 而两点接地 除可能造成继电保护 信号 自动装置误动或拒动外 还可能造成直流保险熔断 使保护及自动装置 控制回路失去电源 在复杂保护回路中同极两点接地 还可能将某些继电器短接 不能动作跳闸 致使越级跳闸 造成事故扩大 十三 直流系统接地 3 直流接地查找方法 分清接地故障的极性 分析故障发生的原因 若站内二次回路有工作 或有设备检修试验 应立即停止 拉开其工作电源 看信号是否消除 用分网法缩小查找范围 将直流系统分成几个不相联系的部分 不能使保护失去电源 操作电源尽量用蓄电池带 对于不太重要的直流负荷及不能转移的分路 可用 瞬时停电 的方法 检查该分路中所带回路有无接地故障 对于重要的直流负荷 用转移负荷法 检查该分路所带回路有无接地故障 十四 交直流系统能否共用同一条电缆 因交直流回路是各自的独立系统 直流回路是绝缘系统 而交流回路则是接地系统 因此 交直流回路不能共用一条电缆 若共用一条电缆 两者之间容易发生短路或发生互相干扰 降低直流回路电阻 十五 直流为什么比交流可靠 1 输出电压稳定 2 单个直流屏有二路交流输入 自动切换 加上蓄电池 相当于有三个电源供电 3 假如用交流电源 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 十六 直流系统运行的一般规定 1 每段直流馈线母线要有蓄电池供电 2 充电机不能并列运行 3 正常情况下 母联开关应在断开位置 4 绝缘检查装置 电压检查装置始终在运行状态 5 投入充电机时先从交流再到直流 停电时顺序相反 6 母线并列时首先断开一台充电机 投入母联开关 再断开检修蓄电池 7 母线由并列转入分段时首先合上检修蓄电池 断开母联开关 再投入充电机 十七 事故照明 事故照明装置接有交流和直流两路电源 交流取自站用电 直流取自蓄电池 在正常交流供电的情况下 装置内有一个交流接触器带电吸合 此时直流回路被断开 事故照明回路没有电 当交流失电的时候 该接触器失电返回 其常闭接点闭合 接通直流电源回路 给站内的事故照明灯提供直流电源 事故照明灯是单独直流供电的 和正常照明灯分开 只在交流失电的情况下紧急使用 站用电恢复后 该接触器重新吸合 切断直流照明 恢复交流照明 十七 事故照明原理图 十八 交流屏 交流屏本质上就是低压配电柜 交流进交流出 一般与直流屏配套 给直流屏和配电室提供电源分配 又名所用电屏 与直流屏一样有两路交流进线 能自动切换与人工切换功能 不同的是输出也是交流电 电压等级为380V与220V 屏内有四块表 三个电流表与一个电压表 分别监测三相电流与三相电压 十九 放电试验 1放电前记录蓄电池组各种数据2了解直流负载的运行方式 断开蓄电池组与开关电源连接3断开蓄电池组正 负连接4将放电仪与蓄电池连接5设置放电电流 开始放电6拆除测量线和电源线 蓄电池组与开关电源线连接 1整组蓄电池浮充电压 单体浮充电压 环境温度 单体电池电压 整体电池电压 2确保直流负载有可靠的后备电源 确认无误后断开断路器或取下电源保险3必须使用带绝缘手柄的工具4螺丝拧紧 无松动5记录数据应一小时测量一次端电压和单体电压 2 2V电池低于1 8V停止放电 12V电池低于10 8V停止放电 放电电流设置按10小时放电率 I 蓄电池容量 10h 蓄电池容量 单体到达终止电压时的时间 放电电流 先拆测量线 后拆电源线6紧固蓄电池组与开关电源连接线螺丝 十九 放电注意事项 两人进行 一人操作一人监护防误操作 有经验的专业人员现场监护连接线用绝缘胶带包扎防止极性接反 设专人监护两人进行 一人测量一人记录 放电后期应增加测量次数 密切关注蓄电池电压 防止过放电 看电池是否漏液 手摸电池是否温度过高 拆电源线应拆一相回装一相蓄电池组与开关电源线 避免同时触及蓄电池正 负极造成短路 提示 第二次放电必须在第一次放电结束并进行均充12h和浮充12h共计24h后才能进行 二十 电池连接注意事项 电池的连接 按电池正负极正确摆放电池 一般按S型排列 连接时要分层连接 连完一层都要用万用表量电压看是否正确 层间连线要先连较难下手的连线 最后一根层间连线应是最容易下手的连线 连时应注意安全 防止短路 伤及人身安全