直流系统改造范文

直流系统改造范文（精选12篇）

直流系统改造 第1篇

关键词：内话系统,直流供电,配电

1 目前主备内话系统供电状况

1.1 VCS3020X语音通信系统

该系统由主机柜和席位以及TMCS电脑组成,A、B UPS电源线分别接主机柜的A、B电源箱,经过电源箱后出来的电源线分别接插排A、B和A、B PULS_SL,其中PULS_SL给核心交换(BGT CIF)供电,包括所有CIF板、JIF板,而PSU A、PSU C输入端接插排A,PSU B、PSU D输入端则接插排B,再由PSU A、B、C、D输出端供电给整个主机柜其他设备,包括所有GPIF板、ERIF板、BCB板、BCA板以及NI64板,而单数风扇单元由A路UPS供电,双数风扇单元由B路UPS供电;而席位的供电原则为主用管制席和助理席为A路UPS供电,备用管制席和和助理席为B路UPS供电,重要席位为双路UPS供电,以起到备份的作用;TMCS电脑及显示器音箱均由A路UPS供电,同时配置了一个B路插排备用。

1.2 AT-VCS0422内话系统

该系统由主机柜、席位、光端机以及监控电脑组成,A、B UPS电源分别接主机柜内24V电源箱,由电源箱输出端供电给机柜内的核心交换机、NSW板卡、POS板、WRL板、TLP板、DRP板以及NMNT板;而席位的供电原则为主用管制席和助理席为B路UPS供电,备用管制席和和助理席为A路UPS供电,重要席位为双路UPS供电,以起到备份的作用;光端机用来传输主机柜与塔台席位之间的信号,主机柜两台分别为A路和B路UPS供电,塔台维修环对应两台也分别为A路和B路UPS供电;均为TMCS电脑及显示器音箱均由B路UPS供电,同时配置了一个A路插排备用。

2 分析当前的配电状况并做出是否需要改造的判断

2.1 VCS3020X语音通信系统

假设A路电断电,主机柜内所有板卡仍工作正常,而A路PULS_SL、PSU A、PSU C以及单数风扇单元均断电,只接A路UPS的席位均断电,TMCS电脑及其组件均工作正常;若假设B路电断电,其状况类似,不再赘述。综上所述,可分析得出若某一路断电对该系统最直接的影响就是某些接该路电的席位断电而无法使用。

2.2 AT-VCS0422内话系统

假设A路电断电,主机柜内所有板卡仍工作正常,而A路核心交换机断电,只接A路UPS的席位均断电,监控电脑及其组件均断电;若假设B路电断电,其状况类似,不再赘述。同上所述,可分析得出若某一路断电对该系统最直接的影响就是某些接该路电的席位断电而无法使用。

3 改造内容及注意事项

3.1 VCS 3020X语音通信系统

该系统所有设备模块输入电压均为24V DC,而进近机房就在三楼机房楼上,如此只需要建设两套24V直流UPS即可,一套建设在三楼机房,负责提供主机柜和进近、飞服席位的B路直流供电,另一套建设在塔台维修环,负责塔台席位的B路直流供电。主机柜中受供电改造影响的设备有电源箱、风扇单元、PULS_SL、BGT PS01机框、PSU B和PSU D,其中电源箱由原来的AC/AC电源箱改为AC/DC电源箱,要更换电源箱内部部件包括断路器、夹子等;风扇单元将更换为DC风扇单元;PULS_SL将替换为DC/DC转换器,BGT PS01机框BGT PS01用于接口机框BGT UIF的供电在AC/AC供电的系统中使用的variant0(30-9407700),其最多可接入4个PSU AC供电模块(20-0000289),如需使用AC/DC电源,需采用variant 3(30-9407703),现有的BGT PS01 V01在移除IEC-Adapter X30及X72后(见图1)

可改造为V03,PSU B及PSU D需要更换为PSU DC(20-0000290),外部DC电源将连接到连接器BATT B及BATT D(见图2),无需额外的DC滤波器及转换器;所有席位CPOS其中B路输入端的AC/DC转换器更换为DC/DC转换器。

注意事项:由于DC风扇单元具有较宽的输入范围(24V~60V),所以DC风扇单元可以直接连接到直流UPS上,切勿将BGT CIF直接连接到直流UPS上,同样也切勿将c POS直接连接到直流UPS上。

3.2 AT-VCS0422内话系统

该设备主机柜内设备模块输入电压均为24V DC,而席位和光端机输入电压为12V DC,主机柜设备可共用VCS 3020X内话系统的24V直流UPS,但需要建设两套12V直流UPS,一套建设在三楼机房,负责提供主机柜光端机、进近、飞服席位的B路直流供电,另一套建设在塔台维修环,负责塔台光端机、席位的B路直流供电。由于该系统主机柜设备模块输入端已经采用直流输入,所以没有设备需要更换,只需要制作引入的直流电源线接头即可;所有席位的B路直流供电不需要电源适配器,可直接连接到直流UPS;B路电光端机可更换为DC输入的光端机。

注意事项:直流接头制作完成后必须经过检测后才能接入设备使用。

参考文献

[1]黄丹虹,陈健明.广州新机场ICS内话升级浅谈[J].科技信息,2013(06):332-333.

[2]句政.民航航空管制网络化技术[D].广州:华南理工大学,2012.

变电站直流系统蓄电池更换改造 第2篇

***分公司****变直流系统蓄电池更换改造

技 术 规 公司生产管理部批准：

分公司审核：

设备管理部审核：

车间审核：

编制：

**********车间2010年12月15日

范

一、说明：

******车间所辖一期直流系统存在如下问题：

*****变电所直流系统有三个：分别是主控室直流系统、**10KV直流系统和**10KV直流系统。直流系统的主要作用是提供本所高压开关的控制和储能电源，同时还为设备提供保护电源，其在整流所的作用非常重要，平时由交流带充电机给蓄电池充电，如果在交流失电的情况下，由直流蓄电池接带全部直流负荷，确保操作和保护动作正常。主控室直流蓄电池电源柜有两组（型号：GZDW43-180×2Ah/220V-2CK1-M），蓄电池规格型号:A412—180,本所投运时已安装。柜内各安装德国阳光蓄电池18节，为免维护铅酸蓄电池，电池容量为180Ah，单节电压为13V，总电压为240V。**10KV和空压10KV直流系统跟主控室一样，不同的是电池容量为100 Ah,电池柜型号为GZDW33-100Ah/220V-2CK1-W, 蓄电池规格型号:A412—100。

经对上述蓄电池充放电检查，发现部分电池性能明显下降，容量已不达标，直接威胁到本变电所的供电安全。咨询设备厂家，回复说蓄电池使用期限已到（7-10年）。

为保障**设备直流系统的供电正常可靠，提高整个**供电的安全稳定性，针对设备（系统）存在的问题，决定进行如下改造：

主控室两组蓄电池更换一组，**10KV和**10KV共两组蓄电池，也更换一组。将性能好的蓄电池拼凑成另一组使用，待多数蓄电池性能下降后再进行更换，以便节省开支。

二、工作环境：

1、海拔2019米；

2、环境温度：主控室室温；

3、平均相对湿度 30 %；

4、强磁场；

三、技术要求及参数：

1、主控室直流系统的两组蓄电池采用相同的规格和型号，两组蓄电池（共36节），更换一组（18节），必须有蓄电池的出厂检验报告及合格证书；

2、**10KV直流系统的两组蓄电池采用相同的规格和型号，两组蓄电池（共36节），更换一组（18节），必须有蓄电池的出厂检验报告及合格证书。

四、设计、制造（购置）、安装、调试、验收标准选用：

1、提供的图纸、技术条件及制造检查合格证，设备说明书。

2、所有设备在安装前均做外观检查，并达到标准要求。

3、所有原材料质量须符合相关国标要求。

4、外包装应明确以下事项： 产品名称、订货编号、发货日期等。

5、其它相关技术标准按国标、部标或行业标准执行。

6、安装完通过试运期后参与验收。

五、资料提供：

1、施工方提供提供蓄电池材料说明书；一式四份

2、施工方提供蓄电池安装维护保养使用说明书，一式四份。

六、供货范围：（施工范围）

1、施工方提供此改造所需的所有材料，由厂家配合分别对主控室的一组蓄电池和**、**10KV直流蓄电池进行拆除更换，将拆下的蓄电池与余下的一组蓄电池进行测试，选择性能好的蓄电池进行拼组。

输煤胶带电机直流控制回路改造案例 第3篇

【摘要】丰润热电公司输煤系统C3和C4胶带拉绳保护开关运行中多次发生接地情况，严重威胁同一直流系统的主机安全运行。专业根据现场实际情况进行了针对性改造，完全杜绝了此类异常发生，避免了直流系统接地后事故扩大的隐患。

【关键词】电动机；控制回路；直流；接地；改造

1.引言

丰润热电公司装机容量2×300MW，输煤系统共有8套胶带负责燃煤输送，目前除1号胶带为单路外，其余七套均为双路互备。其中，C3和C4胶带输送机由6kV电动机传动，其动力开关直流控制回路中并联接入了若干数量的拉绳线开关接点，拉绳开关的作用是在紧急情况下急停运转中的胶带以保护人身或设备安全。

C3和C4胶带输送机6kV动力开关由公用6kV段供电，其直流控制电源和合闸电源与主机设备直流电源共用一套直流系统。

2.问题提出

主辅设备直流系统共用，这样的运行方式严重降低了主机直流设备的可靠性，尤其是作为辅助设备的输煤系统，因环境原因，其绝缘可靠性较低，发生接地的概率较主机高出许多。丰润热电公司在机组运行中，多次发生直流系统接地的异常情况，被迫在运行中查找，查找过程严重威胁机组安全运行，而如继续发展则可能造成设备误动甚至会发生机組停机的事故。

通过对这类缺陷的数据进行统计，显示输煤系统C3和C4胶带电机的拉绳开关问题造成接地的情况占了绝大多数，缺陷消除后直流接地的异常现象即消失。所以必须从源头解决输煤系统C3和C4胶带电机的拉绳开关接地的问题。

3.原因分析

C3、C4胶带电机动力开关跳闸控制接线如图1所示，拉绳开关接点直接接在直流控制回路中，而拉绳开关设备是均匀的分布在胶带就地沿线，其任何一处出现绝缘薄弱点都将影响整个直流系统。

输煤系统因环境较差，必须经常定期打扫卫生，用水冲洗是一个简单高效的方法，但水冲洗对于电气设备可靠性的影响是显而易见的：冲洗中溅水到设备上是很难避免的，直接后果就是绝缘降低甚至到0，即使水并未直接溅到设备上，但环境中仍有冲洗造成的潮气集聚，给设备绝缘带来隐患。针对输煤系统的特殊性，对于C3和C4胶带电机的拉绳开关，专业在设备选型和日常维护中已做了防范工作，例如选密封等级高好的设备、维护中再将接线穿孔等处包裹密封等，但即使如此仍不能完全防止水直冲设备后的绝缘完好，一旦存在薄弱环节就极易造成开关电气部分接地，继而报警。

4.采取措施

因输煤现场粉尘大的实际情况，现有的生产条件下，要保持卫生尚不能做到完全不使用水冲洗，如此，我们必须采取措施以做到从根本上解决水冲洗造成的开关绝缘不良的问题，以确保确保直流系统的可靠运行，我们从两方面着手，一是对现场水冲洗制定措施进行防范，二是从设备被自身进行改造，达到本质安全的目的。

C3、C4胶带电机回路存在的问题，是拉绳开关电气部分接地，通过对问题的思考我们可以找到找到问题的关键，寻求最佳解决方案：将拉绳开关电气部分脱离原直流系统。

在进行综合分析研究后，实施了如下技改方案：

将拉绳开关与直流母线连接处断开，另通过新加装的开关电源QF1转接于交流电源上，开关电源的规范是AC220V转DC24V，同时将图1中的中间继电器KC1更换为DC24V中间继电器K1，并将图1中的中间继电器KC1接点改为继电器K1接点，改造后的原理图如图2所示。经过改造后，拉绳开关接于24V直流中，通过中间继电器K1实现与原220V直流系统“隔离”。

改造中，拉绳开关的安装位置、电流属性均未变，仅在原位置上更换继电器，而最大的“改动”是加装了一个开关电源QF1。

5.实际效果

改造后，运行近一年，已经完全杜绝了因为C3、C4胶带拉绳开关造成的直流接地异常、报警，设备安全可靠性得到了极大的提高。

6.结束语

C3、C4胶带拉绳开关控制回路的原设计在理论上并不存在问题，但在特殊的设备运行环境下，暴露出了回路中存在的潜在安全隐患，通过简单的技术改造，标本兼治取得了良好效果，同时本次回路改造对今后的设计也能起到借鉴作用。

参考文献

[1]卓乐友，董柏林.电气工程电气设计手册（二次部分）中国电力出版社，1998.12

作者简介

矿山提升电控系统直流改造方案 第4篇

矿井提升机是地下矿山运输的主要设备, 侯庄矿共有9台提升机, 其中5台为交流串电阻异步电动机驱动, 4台为直流电动机驱动 (其中主井提升机负责侯庄矿全部矿石的提升运输工作) 。

对矿井提升机电气传动系统的要求是:有良好的调速性能, 调速精度高, 四象限运行, 能快速进行正、反转运行, 动态响应速度快, 有准确的制动和定位功能, 可靠性高等。

目前, 我国地下矿山矿井提升机的电气传动系统主要有:大型矿井提升机主要采用直流传动系统, 有的采用直流电动机-直流发电机系统和晶闸管变流器-直流电动机系统, 这两种系统都存在着直流电动机固有的缺点, 如效率不高、维修工作量较大等;中、小型提升机多采用交流电气传动系统, 使用电机转子切换电阻调速, 虽然设备简单, 但它是有级调速, 调速性能差、效率低, 大量的电能消耗在电动机转子电阻上, 而且可靠性也差。

2 直流调速技术在提升机中的应用

侯庄矿-425m水平是全矿-425m以下所有矿石和岩石的中转水平, 盲一井、盲二井担负着巨大的提升任务, 综合考虑, 选用了西门子公司的6RA70直流调速控制系统来驱动提升机。该系统分为驱动、控制、上位监视、装卸载控制、井筒信号、行程与速度监测等部分, 广泛应用于各种直流传动场合, 特别适用于矿山、冶金行业大型设备电力传动系统 (如提升机、运输机等) , 具有配置优化、结构紧凑、各个单元容易拆装、维护简单易行等特点。

2.1 提升控制系统

系统功能:

(1) 完成提升机自动、手动、检修等运行方式的控制。

(2) 完成提升机逻辑控制与中间闭锁。

(3) 完成传动系统的运行控制与速度给定。

(4) 完成与提升信号系统的控制与相互闭锁。

(5) 完成提升机机械、液压、电气等方面的故障检测、报警、保护功能, 对如过卷、等速超速等重大故障实行硬软件多重保护。

(6) 完成轴编码器之间的相互监控与断线保护。

(7) 形成硬、软件安全回路, 两者相互冗余, 相互闭锁。

(8) 实现提升机液压制动系统中工作闸与安全闸的控制。

(9) 能对提升机的位置进行测量和数字指示。

按照故障性质, 提升系统故障分为3类:

(1) 立即安全制动故障。该类故障综合在硬软件安全回路中。安全回路正常时吸合, 有急停故障时释放。一旦安全回路释放, 就会立即封锁整流装置, 跳制动油泵, 并控制液压系统电磁阀实施安全制动, 制动闸实施安全制动。

主要的安全制动故障有:传动系统故障, 如主回路和控制回路电源故障, 主电机过温、高温, 装置故障等;过卷故障;超速故障, 如等速超速、减速段定点超速和连续超速等;手动急停故障;液压制动系统故障, 如制动油泵跳闸、系统油压高等;错向指示;测速机、轴编码器、深度指示器断线;松绳检测故障。

(2) 先电气制动、后安全制动故障。这类故障发生后, 传动系统会自动进行减速, 当速度降到爬行速度时会立即转为紧急制动。这类故障主要有事故停车、闸瓦磨损等。

(3) 完成本次开车后, 不允许再次开车故障。开车前若出现这类故障, 则开不起车;若在运行过程中出现, 则允许本次开车完成, 但不允许下次开车, 除非故障解除。这类故障主要有主电机过温报警、液压站油温过高、润滑站压力低等。

2.2 数字监控系统

数字监控系统由PLC、工控机、监视器等构成, 可完全替代传统的机械式监控器, 具有可靠性高、功能强、调试方便等优点。其主要功能:

(1) 实现对调速系统以行程为自变量的速度给定, 完成提升机位置控制。

(2) 自动生成位置速度包络线曲线, 完成提升机速度监控。

(3) 能生成多个软开关点, 参与控制和保护。

(4) 与提升控制系统PLC输出的位置信号和速度信号分别进行比较, 当两者偏差过大时立即安全制动。

(5) 形成软件安全回路, 并与其他安全回路相互冗余与闭锁。

(6) 在提升控制系统PLC故障时, 能完成有关提升控制。

2.3 应急操作回路

在主PLC故障时, 从PLC可投入应急工作状态;当从PLC故障时, 主PLC可投入应急工作状态。

2.4 程序设计

采用模块化编程, 将整个程序分成主程序、安全回路程序、轻重故障程序块、上位机监控程序等几个部分。在主程序中根据不同的条件调用不同的程序, 在保证整个系统正常运行的前提下可以提高PLC的利用率。

3 直流调速技术在-220m新矿石井和主井电控改造中的应用

该矿现有的提升机有5台采用交流绕线式异步电动机转子串电阻系统, 有4台直流电动机驱动。交流绕线式异步电动机串电阻系统存在的主要问题有:调速性能差、能耗高、效率低;采用TKD电控系统, 使得系统调节能力有限, 系统的动态响应性较差;安全可靠性不高, 可维护性差。

结合-425m盲一、盲二井提升机的使用经验, 采用可可编程数字化直流控制系统对其进行改造。该系统具有以下特点:

(1) 采用不同的数字表显示提升系统的运行速度、电枢电流、励磁电流、提升位置, 用数字表取代模拟表, 特别是用多位数字显控表取代牌坊式深度指示器, 使得提升系统结构更加紧凑, 指示更精确。

(2) 采用直流电机驱动, 改善工作环境节能降耗。直流电机采用四象限运行时, 在减速和制动过程中可以发电, 将提升机运行中的动能和势能转化为电能, 节约大量能源。

(3) 变流器给电机提供电源。控制方案采用将2个6脉波标准功率变流并联组成12脉波无环流供电回路, 可以改善电流纹波, 使电流纹波更小;可降低变流器对电网的影响, 减少谐波危害;其功率因数高, 对电网可以不加功率因数补偿装置。

(4) 2套独立的PLC共同完成控制系统。

(5) 在不同的控制点, 采用多个编码器进行位置反馈。PLC对编码器采集到的数据进行分析比较。多点多编码器控制可以保证系统统一性, 任何部分出现故障, PLC都可以作出反应, 保证了控制系统能根据不同的现场发出不同的控制指令。整个系统的位置精度误差1%, 停车精度误差2cm, 速度精度误差为0.01m/s。

(6) 完善的保护功能。该系统具有监控器、主PLC程序、变流器传动系统等多重保护功能。

(7) 通过电脑及相应软件实现整个系统的仿真监控。

(8) 自动化程度高。

(9) 节能效果明显。主井电控改造前矿石单耗为1.89kWh/t, 改造后矿石单耗为1.03kWh/t, 节电率达46%。按主井年提升量50万t计算, 年节电达45万kWh。

4 结语

数字化直流提升系统运行安全可靠, 维护工作量小, 动态性能、静态性能指标高, 实现了全数字化控制, 实现矿山的自动化管理、远程监视与诊断, 在竖井、斜井提升系统中具有广泛的应用前景。

参考文献

[1]张永惠.高压变频器的选择[J].变频器世界, 1999, (6)

变电站直流系统设计 第5篇

变电站中为控制、信号、保护、自动装置以及某些执行机构等供电的直流电源系统，通常称为直流控制电源。为微机、载波、消防等设备供电的交流电源系统，通常称为交流不停电电源。为交换机、远动等通信设备供电的直流电源系统，则称为通信电源。

在变电站中广泛采用的直流控制电源是由蓄电池组和充电装置等设备构成，是一种在正常和事故状态下都能保持可靠供电的直流不停电电源系统。交流控制电源通常是采用由蓄电池组、充电装置和逆变装置构成的交流不停电电源系统，即UPS。通信电源是由模块化的通信专用DC／DC变换器，它是从站内直流控制电源系统的蓄电池组取得直流电，经高频变换输出满足通信设备要求的48 V控制电源。

从90年代开始的变电站综合自动化技术的推广应用，对直流系统提出了更高的技术要求。近年来直流系统的技术和设备发展迅速，阀控铅酸蓄电池、智能型高频开关充电装置等，具有安全可靠、技术先进和性能优越等特点，促进了直流系统的发展。

以下就变电站设计中对直流系统设计有直接影响的因素和变电站直流系统设计方案的选择进行探讨。本文便是以220KV变电站为例设计的变电站直流系统设计。

变电站直流系统功能及重要性

为供给继电保护、控制、信号、计算机控制、事故照明、交流不间断电源等直流负荷供电，220～500 kV变电站应装设由蓄电池等供电的直流系统。直流系统的供电负荷极为重要，对供电的可靠性要求也较高。直流系统的可靠是保障变电站安全运行的决定性条件之一。

目前，变电站的直流相对比较复杂，电源容量需求比较大，因此直流系统所需要费用亦比较高，少则几万，多则几十万人民币，并且由于运行环境、维护工作等方面的原因，蓄电池组的寿命亦有所限制，难以达到设计寿命，通常寿命在5～8年左右，比设计寿命少约40％以上。若蓄电池质量、运行环境、日常维护等不当则3～5年蓄电池组容量则急剧下降，难以满足设备安全生产运行，给变电站的安全生产带来极大隐患。

直流电源系统在变电站中具有以下重要作用。

(1)变电站的直流电源是全站作为控制、信号、继电保护的操作电源，也是重要设备的保安电源及事故照明电源。监视和维护直流设备的完好性对变电站以及整个电力系统的安全可靠运行十分重要。(2)各类变电站直流电源系统必不可少。对于不同电压等级的变电站往往设计不同电压的直流输出，以满足设备运行的需要。(3)在变电站中，直流电源系统应满足各类负荷中双重化配置的要求。在变电站内由于被控制设备多，提高直流网络的安全可靠性至关重要。一个变电站的直流控制回路十分庞大，所以网络是否清晰和具有独立性亦十分重要。(4)阀控密封式铅酸蓄电池和高频开关整流电源(本设计中应用到)在直流系统中的应用可提高直流电源系统的安全可靠性，降低直流系统设计的复杂性，并减小了维护的工作量。直流系统接线

随着科学技术的不断发展，直流系统的接线方式、采用的设备也在逐年的改进和更新。在满足供电可靠的前提下，直流系统的接线应尽可能的简单、运行灵活、经济合理。

直流系统的接线方案具体要求：

(1)在满足供电可靠的前提下，接线尽可能简单，设备尽可能简化；(2)直流系统中选用的设备应是先进、可靠、经济合理；(3)选用的设备其维护工作量尽可能小；(4)供电范围明确以及操作方便。要保障直流系统可靠地运行，首先必须有一个可靠的直流系统接线方案。其中包括直流母线的接线、直流电源的配置和直流供电网络的构成。其次，要合理地选择直流系统中采用的设备，包括蓄电池、充电和浮充电设备、开关设备、保护设备、动力和控制电缆等。2.1 直流母线接线

220～500 kV变电站常用的直流母线接线方式有单母线分段和双母线两种。

（1）单母线分段接线的特点：①每回路只需一组母线开关，设备少，投资小, 接线简单、清晰，直流屏内布线方便；②能方便的形成两个互不联系的直流系统，有益于提高直流系统的可靠性。

2.双母线接线的特点：①每回路设有两组母线刀开关（或一组切换式刀开关），可任意接到一组母线上；②供电可靠性较高，但投资较大。単母分段接线如图1所示。

综上所述，双母线接线比单母线分段接线，母线刀开关用量大，直流屏内设备拥挤，布线困难，检修、维护也不方便。故220KV变电站采用单母线分段接线。2.2 直流系统的电源配置

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。变电站中的蓄电池在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。合理的配置蓄电池及充电浮充电设备有利于提高直流系统的可靠性。

220V和110V直流系统应采用蓄电池组;48V及以下直流系统可采用蓄电池组,也可采用由220V或110V蓄电池组供电的电力直流电源变换器(DC/DC变换器)。直流系统为单母线分段接线时，蓄电池组及充电装置的连接方式如下:（1）一组蓄电池一套充电装置时，二者应接入不同的母线段；

（2）一组蓄电池两套充电装置时，两套充电装置应接入不同的母线段，蓄电池组应跨接在两段母线上；

（3）两组蓄电池两套充电装置时，每组蓄电池及其充电装置应接入不同的母线段；（4）两组蓄电池三套充电装置时，每组蓄电池及其充电装置应接入不同的母线段，第三套充电装置应经切换电器可对两组蓄电池进行充电。2.3 直流馈线网络

直流馈线网络有两种供电方式: 辐射供电和环形供电。

为简化设备，220KV变电站直流系统一般采用环形供电网络，即直流动力负荷和控制负荷都采用环形供电网络。在变电站内设动力和控制小母线，在各直流负荷之间形成环形供电网络，每个环的电源回路接到两段母线上。若220KV变电站为全户内式，220 KV及110KV配电装置均采用气体绝缘金属封闭开关设备(GIS)，二次设备置于GIS室内，则直流馈线应分别引至各配电装置处各自形成环网。由于GIS二次回路所需直流电源较多，故在设计时应考虑足够的直流馈线数量。

500KV变电站对直流供电网的可靠性要求更高，结合对控制电源双重化的要求，一般采用辐射状供电。为了简化供电网络，减少馈线电缆数量，可在靠近配电装置处设直流分屏，每一分屏由2组蓄电池各用1条馈线供电。直流系统工作电压

220～500KV变电站的强电直流电压为220V或110V,弱电直流电压为48V。强电直流电压选220V还是110V,应根据变电站的具体情况及通过技术经济比较，找出影响直流系统额定电压选择的主要因素。

以往设计的220KV及以下电压等级的变电站，大多数为带电磁操作机构的断路器，需要直流动力合闸电源，在这种情况下，满足直流动力回路电压的要求，降低直流动力电缆的投资，成为影响直流系统额定电压选择的主要因素，因此，以往设计的变电站中多数采用了220 V的直流系统。20世纪80年代以来，在220～500KV变电站中，110KV及以上电压等级的断路器多采用气动或液压操作机构，10KV断路器采用弹簧操作机构，这样就不需要直流系统提供动力合闸电源了，因此，满足直流动力回路电压的要求和降低直流动力电缆投资，就不再是确定直流系统额定电压的主要因素。

但是，根据现在220～500KV变电站的发展及其特点，由于220～500KV变电站占地面积大，被控对象远，控制回路电缆长，所以满足控制回路电压的要求，降低控制电缆的投资就成为确定500KV变电站直流系统额定电压的主要因素。在相同操作功率下，220V控制电缆中的电流比110V控制电缆中的电流要小一倍，同时也降低了控制电缆中的电压降，从而也降低了电缆截面的要求，减少了控制电缆的投资。由此可见，对于采用220V的直流系统工作电压，不仅可以选用较小的电缆截面，降低电缆的投资，还可以节省有色金属。故对于本系统220KV变电站采用220V的直流系统工作电压。4 蓄电池选择及容量计算 蓄电池是一种储能装置，它把电能转化为化学能储存起来，又可把储存的化学能转化为电能，这种可逆的转换过程是通过充、放电循环来完成的，而且可以多次循环使用，使用方便且有较大的容量。

4.1 220KV变电站直流系统蓄电池组数的确定近年来，随着电力系统对直流电源可靠性要求的进一步提高，虽然直流系统在接线方式、网络布置及充放电设备性能要求等方面进行了完善和加强，但现行规定不能满足目前220KV变电站对提供高可靠性直流电源的要求，对掌握蓄电池工作状态及运行、维护不利，在交流失电状态下，可能因蓄电池电源瓶颈问题，而扩大事故。

l.220KV变电站要求具备高可靠性直流电源的原因

（1）现在大部分220KV变电站建设规模比较大，且为枢纽站。

（2）220KV变电站主保护亦实现双重化，采用两套不同原理、不同厂家装置；断路器跳闸回路双重化；且均要求取自不同直流电源。

（3）线路的两套纵联差动保护、主变压器的主保护和后备保护均分别由独立的直流熔断器供电。

（4）所有独立的保护装置都必须设有直流电源故障的自动告警回路。

（5）变电站综合自动化水平提高，监控系统高可靠运行要求。2.目前单组蓄电池运行、维护存在的主要问题

（1）事实证明：要掌握蓄电池运行状态，做到心中有底、运行可靠，必须进行全容量核对试验；然而直流系统配置一组蓄电池，给运行维护造成了极大困难。

（2）就对各发供电单位已运行的各型式蓄电池统计表明，使用寿命一般为7年到10年；且这期间尚需对个别落后电池维护处理才能够保证整组蓄电池使用年限。对于仅一组蓄电池而言，整个更换期间同样要承担风险运行。3.220KV变电站直流系统配置两组电池的必要性及优点

（1）由于单组蓄电池不能很好的满足220KV变电站运行可靠性要求，且运行维护困难,故此 220KV变电站直流系统配置两组蓄电池是必要的。

（2）220KV变电站直流系统配置两组蓄电池，完全满足运行要求,采用该系统对增加控制保护设备运行的可靠性有较重要的意义。

（3）220KV变电站配置两组蓄电池组后，从简化母线结构、减少设备造价、节约能源、避免降压装置故障开路造成母线失压，减少了电网事故和更大设备事的发生，使直流系统进一步简化、可靠。

因此，根据现在220KV变电站对直流电源可靠性要求进一步提高，及蓄电池运行、维护的需要，并考虑220KV变电站直流系统网络与蓄电池直流电源可靠性匹配要求，220KV变电站直流系统应配置两组蓄电池，虽在经济上多投入，但其运行可靠性却得到了大幅度提高，且运行方式灵活、维护简便。4.2 蓄电池的分类

目前，我国投入运行的变电站中，绝大多数都是采用铅酸蓄电池，也有采用碱性蓄电池。

1.铅酸蓄电池

铅酸蓄电铅酸蓄电池是电力工程中广泛采用的直流电源装置。

它具有适用温度和电流范围大，存储性能好，化学能和电能转换率高，充放电循环次数多，端电压高，容量大，而节省材料,铅资源丰富、造价较低等一系列优点。

铅酸蓄电池又分为防酸隔爆式、消氢式及阀控式密封铅酸蓄电池三大类。阀控式密封铅酸蓄电池与防酸隔爆式和消氢式铅酸蓄电池相比较有很大的优点：阀控式密封铅酸蓄电池在正常充放电运行状态下处于密封状态，电解液不泄露，也不排放任何气体，不需要定期的加水或加酸，维护工作也比较少；防酸隔爆式铅酸蓄电池是属于半封闭型的，当在充电运行状态下产生的气体较多时，会使电池室中才能在爆炸的危险，而且需要定期的往电池中加纯水及维护；消氢式铅酸蓄电池也需要定期进行维护与加水，比较麻烦。2.碱性蓄电池

采用的碱性蓄电池主要是镉镍蓄电池。

由于单个蓄电池在各种运行状态下电压变化的相对值大于直流母线电压允许变化的相对值，才引起加装端电池，用来调节母线电压。然而，镉镍蓄电池充电末期电压与放电末期电压相差比较大，约1.8～1.9倍，为保持直流母线电压不超过允许的变动范围，镉镍蓄电池组必须采取调压措施，如:加端电池,在蓄电池组与母线之间加调压设备。而铅酸蓄电池的单个蓄电池在各种运行状态下电压变化的相对值小于或等于直流母线电压允许变化的相对值，也就保持了直流母线电压在允许的变化范围之内，故就不需要加装端电池了。由于镉镍蓄电池必须设置调压措施，与无端电池的铅酸蓄电池相比，增加了投资和运行维护的复杂性，特别是蓄电池组容量较大时更为突出。

因此，镉镍蓄电池与铅酸蓄电池相比，在相同容量、相同额定电压下，镉镍蓄电池投资较高，随着容量的增大，投资的差额也增加。这就是影响镉镍蓄电池在工程上大量采用的主要原因。

综上比较，选用铅酸蓄电池中的阀控式密封铅酸蓄电池。4.3 阀控式密封铅酸蓄电池组的电池个数的选择

1.阀控铅酸蓄电池一般有初充电,浮充电,和均衡充电三种充电方式。

（1）初充电。新安装的蓄电池组进行第一次充电,称为初充电.初充电通常采用定电流,定电压两阶段充电方式。

（2）浮充电。正常运行时,充电装置承担经常负荷电流,同时向蓄电池组补充充电,以补充蓄电池的自放电,是蓄电池以满负荷的状态处于备用。单体阀控电池的浮充电压为2.2～2.3V,通常取2.25V，浮充电流一般为(1～3)/Ah。

（3）均衡充电。为补偿蓄电池在使用过程中产生的电压不均匀现象,为使其恢复到规定的范围内而进行的充电,称为均衡充电。阀控电池的均充电压2.3～2.4V,通常取2.35V均衡充电电流不大于(1～1.25)I10 Ah。2.电池个数的选择

蓄电池正常按浮充电方式运行，为保证直流负荷供电质量，考虑供电电缆压降等因素，将直流母线电压提高5%Un，蓄电池个数设为N，则

式中 －蓄电池个数；

－直流系统的额定电压；

－单体蓄电池的浮充电电压，阀控蓄电池浮充电电压为2.23～2.27V，一般取2.25。3.蓄电池放电终止电压校验

在确定蓄电池的个数以后，还应验算蓄电池在事故放电末期允许的最低端口电压值 不应低于蓄电池放电终止电压(1.75～1.8V）。根据有关规定，动力负荷母线允许的最低电压值不低于87.5%。考虑直流母线到蓄电池间电缆压降在事故放电时按1% 计算，因此，对于动力负荷专用蓄电池组，事故放电末期允许的最低端口电压值

对于控制负荷专用蓄电池组，事故放电末期允许的最低端口电压

4.4 蓄电池容量的计算 1.铅酸蓄电池的电气特性（1）铅酸蓄电池的容量特性

电池的容量是表示蓄电池的蓄电能力。充足电的蓄电池放电到规定终止电压（低于该电压放电将影响电池的寿命）时，其所放出的总电量，称为电池的容量。若蓄电池以恒定放电电流I(A)放电，放电到容许的终止电压的时间为t（h），则对应容量C(Ah)为

C=It 反应蓄电池放电到规定的终止电压的快慢称为放电率，放电率用时率（h率）和电流率（I率）表示。

蓄电池的实际容量并不是一个固定不变的常数，它受许多因素的影响，主要有放电率、电解液密度和电解液温度。电解液温度高，容量就大；电解液密度大，容量就也大；放电率对容量的影响更大，例如，某一铅酸蓄电池，当以10A率（10h）进行放电时，到达终止电压1.8V所放出的容量 为100Ah；当以25A率（3h率）进行放电时，到达终止电压1.8V所放出的容量 为75Ah；当以55率（1h率）进行放电时，到达终止电压1.75V所放出的容量 为55Ah。可见,放电电流大,放电时间短,放出电量少,故电池容量少.这是因为放电电流过大时,极板的有效物质很快就形成了硫酸铅,它堵塞了极板的细孔,不能有效地进行化学反应,内阻很快增大,端电压很快降低到终止电压。

我国电力系统常用温度在25摄氏度,10h率放出的容量 作为铅酸蓄电池的额定容量,那么,上述那一铅酸蓄电池的额定容量就是100Ah。按有关规定蓄电池的额定容量有: 10,20,40,80,100,150,200,250,300,350,400,500,600,800,1000，2000,3000Ah。蓄电池容量的这种特性用容量系数 表示

式中-任意时率放电的允许放电容量；-蓄电池的额定容量。(2)放电特性.1)持续放电特性.为了分析电池长期使用之后的损坏程度或充电装置的交流电源中断不对电池浮充电时,为核对电池的容量,需要对电池进行放电.阀控电池不同倍率的放电特性曲线如图1-1所示。

图1-1 从图1-1出,蓄电池放电初期1h内的端压 降低缓慢,放电到2h之后端电压降低速率明显增快,之后端压陡降.端电压的改变由于电池电动势的变化和极化作用等因素造成的。一般以放出80%左右的额定容量为宜,目的使正极活性物质中保留较多的 粒子,便于恢复充电过程中作为生长新粒子的结晶中心,以提高充电电流的效率。图1-1中I10为10h率放电电流,可见 ～ 放电曲线比 ～ 放电初期端压和中期端压变化速率变化大,其原因是电池极化作用随电流增加而变大。

2)冲击放电特性.冲击放电特性表示在某一放电终止电压下,放电初期或1h放电末期允许的冲击放电电流。冲击电流一般用冲击系数表示,冲击系数表示式 为

式中-冲击系数；

-冲击放电电流；-10h率放电电流。

图1-2 图1-2中浮充曲线是指电池与充电装置并联运行时,承受短时间冲击放电电流时蓄电池的端电压,其中实线为电池未脱离浮充电系统的端电压,虚线为电池刚脱离浮充电系统的电压。

图1-2中持续放电曲线是指不同放电电流时,立即承受短时间冲击的电压变化曲线,冲击放电曲线的冲击时间为10～15s.曲线中“0”曲线是电池完全充足电后,脱离充电系统,待每个电池电压下降且稳定在2.06～2.10V时,进行冲击放电的电压变化曲线。

从图1-2中可以看出,浮充电状态下放电端电压变化较慢,断开浮充电源立即放电端电压变化较快,而以 电流持续放电下冲击放电电压变化更快,大放电率冲击放电端电压变化最快。

2.220KV变电站蓄电池个数的选择及容量计算

某城区220KV有人值班变电站为集控中心站，主变为4×240MVA，220KV电气主接线为双母线三分段接线，出线10回；110KV电气主接线为双母线双分段接线，出线16回。该变电站继电器室布置在主控楼二层，设有专用蓄电池室，布置在主控楼一层，二者距离约30ｍ，该所直流负荷统计如下： 经常负荷：8KW 事故照明负荷：3KW UPS不间断电源：10KW 断路器合闸：220V,2Ａ 断路器跳闸：220V，2.5Ａ

(1)直流负荷按功能分，有控制负荷和动力负荷。

控制负荷：电气和热工的控制、信号装置、自动装置以及仪表等负荷；

动力负荷：各类直流电动机、断路器操动机构的合闸机构、交流不停电电源装置和事故照明等负荷。

(2)该所直流负荷统计表如下：

序号 负荷名称 计算容量 KW 计算电流A 经常电流A 事故放电时间电流A 随机或事故末期

初期 0－1min 1-60min 1 经常负荷 8 36.4 36.4 36.4 36.4 2 事故照明负荷 3 13.6 13.6 13.6 3 UPS不间断电源 10 45.5 45.5 45.5 4 断路器合闸

断路器跳闸

2.5

2.5 6 电流统计（A）

=95.5 =95.5 =4.5 容量统计（A）

95.5 8 容量累计（Ah）

=95.5 解：1）=1.05×220/2.25=103

为保证蓄电池供电的可靠性，故选N=103+1=104个单体电池。

2）假设该蓄电池组仅带控制负荷，事故放电末期允许的最低端口电压

=0.86×220/104=1.82V

只要对控制负荷专用蓄电池组最低端口电压满足要求，对于动力负荷专用蓄电池组的最低端口也满足要求，因为动力负荷的 ,即其电压系数比较大。

由于蓄电池在事故放电允许的最低端口电压 不应于蓄电池放电终止电压（1.75～1.8V），即 大于或等于。又1.82＞1.8V，满足大于蓄电池终止放电电压的要求。

3）由事故持续放电1h及放电最低电压1.82查图，可得容量系数 =0.56，是以额定容量 为基准的放电容量的标么值,即。故蓄电池的容量为

式中： －蓄电池10h放电率计算容量，Ah；

－可靠系数，取1.4；

－事故全停状态下持续放电时间x（h）的放电容量；

－容量系数。

=1.4×95.5/0.56=238.75Ah

所以，选择蓄电池的额定容量 =250Ah。4）电压校验

① 首先校验事故放电初期(1min)承受冲击放电电流时，蓄电池所保持的电压。

－事故放电初期（1min）冲击放电电流值，A；

－事故放电初期（1min）冲击放电系数；

－蓄电池10h放电率标称电流，A； I10=250/10=25A =1.10×95.5/25=4.2

计算出的 在图1-2的“0”曲线查出的单体电池的放电电压值，=2.02V，计算蓄电池组出口端电压 为

N－蓄电池组的单体电池个数；

－承受冲击放电时的单体电池的放电电压，V。

=104×2.02=210.08V,为额定电压的95%。故满足86%～111% 蓄电池端电压的要求。

② 校验事故放电末期承受冲击放电电流时蓄电池所能保持的电压。

－任意事故放电阶段，10h放电率电流倍数，即放电系数；

－x事故放电容量；

x－任意事故放电阶段时间，h； t－事故放电时间，h；

－x事故放电末期冲击放电系数；

－x事故放电末期冲击放电电流值，A =1.10×95.5/1×25=4.2=1.10×4.5/25= 0.2

计算出的放电系数 和冲击放电系数，在图1-2中可根据，即 值查出相应的曲线，在该曲线上再用 ＝0.2值，查出单体电池放电电压值 =1.83V，计算蓄电池组出口端电压为

=104×1.83=190.32（V），为额定电压的86.5%,故满足86%～111% 蓄电池端电压的要求。

计算出的端电压值应不小于负荷允许的要求值。如不能满足要求，将蓄电池的容量加大一级，继续校验，直到母线电压满足为止。

第五章 直流充电模块的选择 5.1 充电装置的配置

充电装置的型式有高频开关和晶闸管两种。高频开关自1992年问世以来，技术技能逐步提高，体积小、重量轻、效率高和使用维护方便，并且可靠性和自动化水平高，已得到广泛应用；晶闸管电装置，接线简单，价格也比较便宜，也同样得到应用。设计中可根据具体情况选用。1.充电装置的配置的要求：充电装置应按蓄电池组配置当变电站仅设一组蓄电池时，应配置两套充电装置；当变电站设有两组相同电压、相同容量的蓄电池时，应配置两套或三套充电装置。2.充电装置的配置的原则：如果采用晶闸管充电装置，原则上可配置1套备用充电装置，即：1组蓄电池配置2套充电装置,2组蓄电池可配置3套充电装置；高频开关充电装置，其可靠性相对较高，且模块冗余、可更换，所以，原则上不设整套装置的备用，即：1组蓄电池配置1套充电装置，2组蓄电池可配置2套充电装置。

3.充电装置是保证蓄电池可靠运行的主要设备，特别是阀控式蓄电池对充电装置性能的要求更高。以往的变电站的充电装置多采用晶闸管整流装置，近年来越来越多的变电站采用智能型高频开关充电装置，且运行情况良好。智能型高频开关充电装置具有技术先进、性能优越和体积小等优点。

故选用两组高频开关充电装置。5.2 高频开关充电模块工作原理

高频开关充电模块由交流输入滤波、整流单元、高频逆变单元（DC/AC）、直流输出滤波、PWM脉宽调制单元和监控单元等组成。

交流工作原理：交流电输入到模块后首先进入输入滤波电路，去除交流电上的干扰，然后经过全波整流电路交换成高压直流电（500V左右），再由DC/AC高频逆变电路变换成20KHz可调脉宽的高频脉冲电，经过主功率变压器的降压，再由高频整流电路整流成直流电，最后经过滤波处理输出稳定的直流电。5.3 充电装置高频开关电源充电模块数量选择

高频开关电源充电模块额定电流有多种规格，220V有5、10、15、20、25、30、40A。充电装置由多个模块并联组成，一般采用N+1备份冗余方式，这是因为一个模块故障不影响整组充电设备的正常工作。充电模块数量与充电装置输出电流有关，充电装置最大输出电流满足均衡充电和直流系统经常负荷的供电要求。

本变电站设计配置两组蓄电池和两套充电装置，两套充电装置的容量相同。则有

－每组充电装置的计算电流；

－经常负荷电流； N－电源充电模块数量；

－电源充电模块额定电流；

n－电源模块冗余量，一般模块少于或等于6块时，n=1；大于6块时，n=2。据以上公式得 =1.4[1.25*25+36.4]=94.71A；N=94.71/20+n=5+1=6。220V直流系统单母分段接线图，如下所示：

第六章 UPS不停电电源的选择

交流不间断电源系统的英文缩写为UPS(Uninterrupted power supply)，以下简称为UPS系统。

6.1 UPS的构成与工作原理

UPS的构成：它由整流器、逆变器、旁路隔离变压器、静态开关、手动切换开关、控制及同步电路、直流输入电路、交流输入电路、交流输出电路等部分构成。

UPS的工作原理：平时由交流工作电源供电，经整流、逆变后提供交流220V恒频、恒压电源；当交流电出现故障时由直流提供能量。因此，只要UPS电源的交流输入和直流输入有一路供电正常，UPS就可输出高品质交流电源为负载提供可靠供电。

6.2 变电站UPS的配置方式

变电站UPS的配置方式：有分散和集中两种配置方式。分散配置，就是根据需要，变电所的计算机监控装置、远动装置、自动化仪表、继电保护等分别设置小容量的UPS，各种装置的UPS之间没有联系；集中配置，就是全所设一套公用的UPS，为所有设备提供不间断的交流电源。这两种配置方式，在实际工程中都有应用。

分散配置的优点：（1）接线简单，投资小；（2）UPS装置故障时影响小。分散配置的缺点：（1）UPS供电的可靠性不高；（2）小容量（2KW以下）的UPS往往内部自备蓄电池，事故时一般只能保证15min全负荷的供电，不能满足事故供电0.5h的要求；（3）互为备用性差。

集中配置的优点：其容量较大，供电的可靠性较高。对UPS系统的各项技术要求容易满足，整体的可靠性较高。

集中配置的缺点：UPS系统接线复杂。投资较大。

采用哪种配置方式要视工程的具体情况而定。一般情况下，对220KV变电所UPS负荷较大，宜设置全所集中公用的大容量UPS系统，并按双重化原则配置。6.3 UPS容量选择

在选择UPS的额定容量时，除了按负荷的视在功率计算外，还要计及动态（从0～100％突变）稳压和稳频精度的要求，以及温度变化、蓄电池端电压下降和设计冗余要求等因素的影响。

考虑到以上影响UPS容量的因素，则

式中： －UPS计算容量（KVA）；

－动态稳定系数，取1.1～1.15；

－直流电压下降系数，取1.1；

－温度补偿系数，取1.05～1.1；

－设备老化系数及设计裕度系数，取1.05～1.1；

－全部负载的计算功率（KW）；

－负载功率因数，为0.7～0.8（滞后）。

则可靠系数 = =1.33～1.530,取可靠系数平均值 =1.43和 =0.7，由公式可得

=2.04 =2.04×10=20.4KVA 6.4 UPS电源系统接线方案

UPS电源依据不同的负载及用户要求，可以组成单机及各种冗余备份电源系统，保证系统运行稳定、可靠，给负载提供优质的不间断电源。

结合220KV系统UPS负载的实际情况以及供电可靠性问题，选用UPS多机N+1并联冗余配置。多个UPS模块按N+1配置，输出并联后接至旁路切换模块，正常时由并联的UPS模块向负载供电，并平均分担负荷电流。当其中一台UPS模块故障时会自动退出运行，不影响其他模块的正常输出；当两台以上UPS模块故障退出，且其余工作模块出现过载时，自动切换到旁路供电。根据UPS的容量及其接线方案，选择3台型号为SWB—15KT/DC220（3/1）的UPS。（SWB—B系列 ；15K—容量为15KVA； T—直立式架构；DC220—直流输入电压为220V；3/1—输入输出形式为三入单出）

第七章 通信直流变换器的选择

由于本220KV变电站的直流负荷中没有通信负荷，故不需要进行选择，仅是对通信部分进行了解。发电厂、变电站必须装设可靠的通信直流电源系统，以确保通信设备的不间断电源，尤其要保证在电网或发电厂、变电站发生事故时不中断通信供电。发电厂、变电站的通信负荷主要是：

(1)生产行政电话机、网络控制室、单元控制室、调度呼叫转移系统等；(2)电力载波机、光纤通信设备、微波和其他通信设备。

根据《220KV—500KV变电站设计技术规程》规定：为保证重要变电所通信设备不间断供电，应根据通信设备的供电电源要求，设置通信专用的蓄电池或由交流不停电电源供电。

通信电源系统主要由四部分构成：交流配电单元、整流单元、直流配电单元、蓄电池直流电源单元。

采用由蓄电池组构成的直流电源系统，具有很高的可靠性，但代价是设备投资增加，并需要专业人员维护。随着变电站综合自动化技术的发展，模块化的通信专用DC／DC变换器在变电站中已得到广泛应用，模块化的通信专用DC／DC变换器是从站内直流控制电源系统的蓄电池组取得直流电，经高频变换输出满足通信设备要求的48V控制电源。

第八章 直流系统中各自开关额定容量的选择

根据有关规定，蓄电池出口回路、充电装置直流侧出口回路、直流馈线回路和蓄电池试验放电回路等，应装设保护电器。8.1 直流断路器的选择

直流断路器应具有速断保护和过电流保护功能。可带有辅助触点和报警触点。直流断路器的选择: 原则一：额定电压大于或等于回路的最高工作电压。原则二：额定电流应大于回路的最大工作电流。

（1）对于此220KV变电站，直流断路器的额定电压大于或等于220V即可。（2）直流断路器的额定电流 1)充电装置输出回路

断路器的额定电流按充电装置额定输出电流来选择，即

式中-直流断路器的额定电流，A；-可靠系数，取1.2；

-充电装置额定输出电流。

=1.2×100=120A

故选择型号为GMB225—125A，即额定电流为125A的壳架等级额定电流代号为225的三段保护的固安详微型断路器。2）蓄电池组出口回路

① 断路器的额定电流按蓄电池的1小时放电率电流选择，即

式中 —蓄电池1小时放电率电流，A，铅酸蓄电池可取5.50I10 =5.5×25=137.5A

② 按保护动作选择性条件，即额定电流应大于直流馈线中断路器额定电流最大的一台来选择，即

式中-直流馈线中直流断路器最大的额定电流，A；-配合系数，一般可取2.0，必要时取3.0。

=2.0×25=50A 取以上两种情况中电流最大者为断路器额定电流，因此取 =137.5A。故选择型号为GMB225—140A，即额定电流为140A的壳架等级额定电流代号为225的三段保护的固安详微型断路器。3)直流馈线回路

对于直流负荷按平均分配于两段母线的原则。

①经常负荷 选择型号为GM5—20A，即额定电流为20A的设计序号为5固安详微型断路器。

②事故照明负荷 选择型号为GM5—10A，即额定电流为10A的设计序号为5固安详微型断路器。

③UPS不间断电源 选择型号为GM5—25A，即额定电流为25A的设计序号为5固安详微型断路器。

4)断路器电磁操动机构的合闸回路和跳闸回路

式中-直流断路器额定电流，A；-配合系数，取0.3；

-断路器电磁操动机构合闸电流或跳闸电流，A。①合闸回路 =0.3×2=0.6A ②跳闸回路 =0.3×2.5=0.75

故合闸回路和跳闸回路都选择型号为GM5—1A，即额定电流为1A的设计序号为5的固安详微型断路器。8.2 刀开关的选择

原则一：额定电压应大于或等于回路的最高工作电压。原则二：额定电流应大于回路的最大工作电流。直流母线联络电器（隔离开关）的选择:(1)对于此220KV变电站，直流母线联络电器（隔离开关）的额定电压大于或等于220V即可。

(2)直流隔离开关，额定电流按以下原则计算

按较大电流的母线上供电的负载工作电流选择，即

（1-24）

式中-较大电流的母线段上全部负载的工作电流之和；-同时系数，取0.5～0.6。

=0.5×50=25A

故选择型号为GMG—125A，即壳架等级额定电流为125A的固安详隔离开关。

第九章 结论

直流系统的运行与维护研究 第6篇

关键词：直流设备 验收 例行试验

1 直流设备运行比较

1.1 充电机 新投运的多数变电站中，直流系统采用了两台充电机；而对于新投运的末端站中，多数充电机仅为一台。而已投运十年以上的多数变电站中采用的充电机为相控充电机，运行可靠性不高，因此一般采用两台充电机。充电机通过硅链调节电压，主要元件为变压器，整流器，硅链等组成，其运行缺点主要有：①监控器设定值与实际运行值相差较大，个别站达到±2.15%（规程要求为小于±2.15%）；②老式充电机中不设计防浪涌冲击装置，因此当出现雷雨天气时存在损坏充电机的安全隐患；③充电机运行年限久，不稳定发生缺陷频率高，且不易解决。目前，对于采用高频开关电源的充电机来说，通常情况下为N+1备份，在脱离监控单元的情况下，各模块可以独立地进行工作，进而在一定程度上提高了充电机的可靠性，运行较稳定。但在诸多直流设备厂家中，例如新乡科海、深圳奥特迅出厂的设备，容易出现模块故障等缺陷，且发生频次较高，应进一步提高运行可靠性。

1.2 馈线屏 新投运的变电站中，直流馈线屏的设计基本符合冗余量的要求，设计负荷数大于实际负荷数。而原运行的直流馈线屏，例如华电蓄能产品，冗余量较小，不符合电网发展的趋势，已在逐年的改造中更换为符合要求的设备。

DL/T 5044-2004《电力工程直流系统设计技术规定》4.6.1条规定“直流网络宜采用辐射供电方式”。现变电站中多设计采用直流分电屏，直流馈线屏的电源至直流分电屏后再逐渐至各支路，保证了直流系统运行的可靠性。而运行年限长的站中，运行设备多为环状供电方式，大大降低了运行的可靠性。例如，如果一条10kV出线保护的电源开关，在辐射供电方式下出现越级跳闸，上一级保护因失去电源在一定程度上虽然不会引发相应的动作现象，但是却会扩大事故的范围。

1.3 蓄电池 对于变电站的蓄电池来说，通常情况下，主要选用阀控蓄电池和固定防酸蓄电池。目前，阀控蓄电池是变电站的首选，对于固定防酸蓄电池原来使用的比较多，通过对其进行相应的改造，在一定程度上都换为阀控蓄电池，在运行方面，阀控蓄电池和固定防酸蓄电池各具优缺点。对于固定防酸蓄电池来说，其优点是寿命长、可靠性高，缺点是造价高、维护量大；而对于阀控蓄电池来说，使用安全、日常维护量小是其优点所在，与固定防酸蓄电池相比，其可靠性和寿命等要略逊一筹。MCHAELR.M00RE通过近10年对超过7万5千只阀控蓄电池进行相应的研究，其结果显示：阀控蓄电池的实际使用寿命通常为4～8年，与设计使用寿命10～20年相比，存在较大的差距。因此，巩固和强化蓄电池的可靠性是合理设计的重点。

2 直流系统的验收

2.1 验收充电机 在验收充电机的过程中，通常情况下，验收对象主要是包括稳压、稳流、充电程序转换等，另外，验收还涉及到纹波系数，通过对模块间的均流特性进行验收，进而完成对采用高频开关电源的充电机的验收。通过对2008年以后投运的直流设备缺陷进行统计，并对2011年例行试验工作进行总结后，发现新投运的充电机出现模块故障比例较大，原因如下：①模块输出电源损坏；②模块风扇原因。2010年投运的新站中，邯郸五一八厂的充电机还存在着无单独模块故障信号，其只与交流故障并发的问题。

由于试验工具所限，未对充电机的纹波系数进行检验。建议应对纹波系数进行检验，保证设备长期运行的可靠性。

2.2 验收馈线屏和馈出线网络 对馈线屏和馈出线网络进行验收的过程中，验收的主要内容包括：一是验收直流馈出线网络的开关柜、保护屏是否采用交流空开；二是验收直流馈出线网络是否满足级差配合；三是验收馈出线网络的接线是否与图纸相符，并对接地进行逐路试验，验证是否正确选线。在验收时，同时将馈线屏和馈出线网络结合，进行一起验收。

新投运馈线屏中设计多采用软信号，通过监控装置传输信号，减少电缆的施放量，提高了系统运行的稳定性。而原馈线屏设计采用硬接点，电缆耗费多，且因为接点不牢等原因，导致设备运行不稳定，易发生缺陷。建议设计中采用双套信号传输，即软、硬两套信号传输的方法。

2.3 验收蓄电池 通常情况下，在设备投入运行之前，安装单位和厂家需要对蓄电池进行相应的验收，验收内容主要包括：核对性充放电试验、测试蓄电池内阻，检验其容量是否满足要求等。

新投运的各站蓄电池运行中，主要有两方面的问题：

①电池间距不符合要求。国家电网公司《直流电源系统管理规范》“直流电源系统技术标准”5.2.4.3条规定，蓄电池在电池柜内必须要摆放整齐，在一定程度上确保足够的空间：并且蓄电池，以及蓄电池与上层隔板之间在间距方面分别超过15mm和150mm。新投入的蓄电池中蓄电池间距明显小于规定中的距离。（见右图）

②容量下降快。新投运的蓄电池中，广东汤浅出厂的阀控式电池容量下降较快，单只电池电压低，容量降低的缺陷发生频次较高。通过采取蓄电池容量试验的方法，消除此类缺陷。建议加强直流检查等工作，从蓄电池出厂时应投运同批次产品，减少此类缺陷发生。

3 直流系统运行维护

3.1 确定运行中阀控蓄电池的核对性充放电周期 在直流系统中，阀控蓄电池的应用范围比较广泛。在运行过程中，阀控蓄电池也比较容易产生多种多样的问题，通常情况下，过充、过放、渗液、环境温度过高，以及浮充电压过高等因素，在一定程度上都会对蓄电池的健康构成影响和制约。

建议通过每年的春、秋季例行试验，结合容量试验等方式及时发现蓄电池的运行隐患。根据规程要求，应尽快更换容量小于80%的蓄电池组，将核对性充放电周期在更换前应缩短为3个月至半年。

3.2 对蓄电池的均衡充电 对于个别落后的蓄电池，通过均衡充电对单只落后的电池进行相应的充电处理，使其容量在一定程度上得到恢复。对于单体蓄电池来说如果充电无效，需要更换新的单体蓄电池。为了防止多数正常电池被過度充电，通常情况下，不宜通过对整组蓄电池进行均衡充电的方法，对个别落后蓄电池进行处理。

3.3 运行中蓄电池的不一致性 将规格相同的单体蓄电池按照一定的原则组成蓄电池组，在电压、荷电量、容量及其衰退率、寿命、温度影响、自放电率及其随时间变化率等方面，由于单体蓄电池之间存在一定的差异，这种差异就是所谓的蓄电池的不一致性。通常情况下，单体蓄电池之间的差异主要表现为：将单体蓄电池串联使用时，单瓶浮充电压表现出很大的差异。在将单体蓄电池组装成蓄电池组的过程中，虽然对单体蓄电池进行了筛选，在一定程度上能够确保单体蓄电池具有较好的一致性，但是使用一段时间后，随着单体蓄电池单瓶浮充电压差别的不断增加，蓄电池的不一致性逐渐严重，同时出现恶性循环，进而整组蓄电池的使用寿命在一定程度上出现了降低。

3.4 定期检测直流系统 对直流系统每年应进行定期检查，同时结合变电站的春、秋季例行试验性检查，在检查过程中，检测项目主要涉及蓄电池、充电和监控装置，以及绝缘监察装置等，检测内容和监测方法，则要参考国网公司《直流电源系统管理规范》的相关规定。

4 结论

直流系统作为变电站的重要组成部分，将会直接影响和制约变电站的正常运行。另外，变电站的可靠性，也受到直流系统设计方案是否合理、验收把关是否严格、日常维护是否到位等的直接影响和制约。对于直流系统来说，要认真对待变电站设计、验收、运行维护的各个环节，同时抓住关键环节，进而在一定程度上确保变电站安全运行。

参考文献：

[1]高宏伟，隋喆等.直流电源系统管理规范，国家电网生技[2005]

172号，2005.

[2]刘黎华，刘海梅.浅析220kV及以下变电所直流系统的设计与选择[J].中小企业管理与科技（上旬刊），2008（10）.

浅析变电站直流系统的改造 第7篇

关键词：变电站,直流系统,改造

可以说直流系统是变电站的动力心脏, 为继电保护设备、自动装置、监控系统、远动系统等电气设备的正常运行和遥控操作提供直流电源保证。因此, 电力系统运行过程中对直流系统的供电质量、供电可靠性、供电安全性、供电稳定性等有了较高的要求。随着电力技术、通信技术、计算机技术的发展, 为适应变电站无人值守或少人值守的需要, 微机型保护装置和安全自动装置被广泛应用于变电站, 这就对站用直流电源提出了更高的要求。目前而言, 大部分110k V常规变电站的直流系统为电磁型直流设备 (相控硅整流电源) , 这种直流系统在精准性、可靠性、稳定性、纹波系数、效率等方面都已不能满足电网的发展趋势, 以及二次设备的应用要求, 变电站直流系统的改造将是不可避免的趋势, 也是电力系统持续发展的需要。然而变电站直流系统的改造难度大, 风险高, 必须结合变电站实际情况, 综合性、系统性、科学性的提出相关改造技术措施, 以保证改造过程中电力系统的安全运行, 避免相关事故或者缺失的发生, 文章主要以110k V变电站直流系统为研究对象, 对其合理性的改造进行分析。

1 变电站直流系统运行及改造存在的问题

随着电力技术的发展, 许多110 k V常规变电站被改造成综合自动化变电站以实现了无人值班, 原有直流系统的缺陷 (如发热量大、远方功能缺失、功率因数低、体积较大等) 逐渐显现出来, 这些缺陷是不能适应电网的发展趋势的, 所以必须对其进行改造。目前大多数110 k V变电站仍采用单电单充直流系统供电模式。传统的变电站直流系统主要呈现出以下几个方面的问题。

1.1 工作母线结线布置复杂

控制屏中直流母线水平置于屏的中部, 根据控制、信号等音响的需要, 屏顶还设有多根小母线, 在设备出现接触不良或相关问题时, 往往因结构复杂和设备间距小, 而使出现的问题难以处理。

1.2 仪表和灯光信号难以维护

传统的直流屏, 其屏的正面不采用活动门的形式, 这样装于屏面上的仪表、信号等设备往往损坏后不能更换。

1.3 绝缘监察装置动作灵敏度低

传统的直流系统采用电磁式绝缘监察装置反映直流系统的接地状况, 该装置能正确反映单极明显接地现象, 但无法反映出正确的接地回路。

1.4 电压调节使用手动方式导致调节不平滑

1.5 无法提供数据通讯接口与微机进行联接

随着电力系统自动化的不断深入, 以及电网规模的扩大, 必须对存在以上缺陷的变电站直流进行改造, 但供电模式下的110 k V综合自动化变电站的改造也面临着一些问题。

(1) 在服役时间较长的变电站中, 直流电源系碱性蓄电池组或需要日常维护的铅酸蓄电池, 服役时间较长, 已不能适应电力系统继电保护装置特别是微机保护装置对直流电源的安全技术要求, 需要更换为微机控制智能型免维护蓄电池。

(2) 在更换过程一旦发生断线, 短路或者接地, 都将有可能导致保护装置误动或者拒动, 造成大面积停电事故, 甚至可能造成电网事故。为了保证供电的安全可靠, 就要求不停电进行直流系统更换, 即在全站不失去直流电源的情况下更换。

(3) 直流改造过程中, 要求旧直流屏不能带电移出, 新直流屏不能带电就位, 以确保设备及人身的安全。新、旧直流屏电路割接的难度大, 在旧屏转换为新屏的过程中, 如何确保继电保护及开关操作所需的直流电源安全可靠, 成为了110k V变电站直流系统改造工程需要解决的关键问题。

2 变电站直流系统改造方案

直流系统改造的目的就是提高直流系统运行的可靠性和供电质量, 这是衡量直流电源的重要指标, 所以需要综合性、科学性的制定改造方案。

首先, 在变电站直流系统改造过程中对于合闸电源及控制电源需要做出以下说明:其一, 由于变电站断路器合闸电源平时空载, 仅在断路器合闸时使用, 允许短时停电, 因此在更换过程中停用各馈线重合闸即可, 所以不再对合闸电源进行说明。其二, 由于控制、保护电源及信号电源对电力设备的安全运行至关重要, 绝不允许中断, 因此, 主要针对控制电源进行说明。在对原有直流系统馈线网络进行仔细核查后, 制定更换方案, 总体的更换思路为:搭建一个简易的临时直流系统, 利用临时系统转接负载, 如图1所示。以馈线支路2为例进行说明。用临时电缆将馈线支路直流由这条支路的受电侧电源接入点引至空气开关的下侧。此时相当于将原来的直流电源引至空气开关的下方。在具体实施步骤上就面临两种选择。

2.1 第一种选择

先断掉原有的直流系统, 随后立即合上图中的空气开关, 这样做的好处是两套直流系统间的转换过程简单、清晰, 但是在这种比较快的转换过程中, 瞬时的直流电压的变化, 比较容易造成一些较为严重的后果, 如保护装置误发信号、电源插件损坏、保护误动等。为了避免这些可能出现的问题, 必然提前申请退出全站的保护出口压板, 待直流系统转换完毕后恢复压板, 而且还要在新的直流系统安装调试完毕后重复一次上述过程拆除临时直流电源。这样繁琐的操作过程, 至少需要2 h左右, 在这段时间内就相当于变电所在无保护的状态下运行, 这是不能允许的。而且这样做中断了直流供电, 与我们的初衷不符。

2.2 第二种选择

先合上空气开关, 将临时直流电源并入系统, 然后拆去原有直流电源, 在新的直流屏安装调试完毕后, 重复以上步骤, 拆掉临时直流系统即可。这样做的问题在于不同直流系统间容易产生压差, 而且因为蓄电池的内阻较小, 所以容易产生较大的环流 (环流出现危害最大的情况是在两个电压不一样的蓄电池并列运行时冲击较大, 影响蓄电池寿命) 。但是这样做的优点也是显而易见的, 首先可以确保在更换直流的过程中, 不停止对外的直流供电, 其次避免了更换过程中对保护装置压板的操作, 因此选择这种方法。关于产生环流的问题, 可以通过调整临时直流系统的电压, 尽量缩小两套直流系统间的电压差, 缩短两套直流系统并联时间的方法, 将环流的影响降到最低。为了检验应采用何种方式并列, 进行了试验, 试验结果见表l。

根据上述试验成功的并列方案, 拟定了以下直流屏更换“旧直流屏一临时直流电源系统一新直流屏”供电转换施工步骤:用电池组和临时充电机搭建一个临时系统并将直流馈供支路转至临时直流系统空气开关下方;将原直流系统的充电机停用, 从临时直流系统引出一组直流电源接到空气开关上方 (注意极性) ;合上空气开关 (临时充电机不工作) 将负载转至临时直流电源供电;断开旧直流屏的馈供支路, 合上临时充电机的交流输入电源, 使临时直流系统正常工作;断开旧直流屏交流输入电源, 拆除旧直流屏;新直流屏就位, 安装电池, 连线, 接交流, 调试正常;重复上述步骤, 即可将负载接入新的直流屏;检查核对各馈供支路极性正确, 新屏是否运行正常。

3 变电站直流系统改造注意事项

结合笔者工作实践, 在具体改造过程中, 需要注意以下几个方面的问题。

(1) 事先熟悉现场直流系统设备实际接线图纸、负荷电缆出线走向, 核实原直流接线合闸正母线与控制母线是否共用 (是正极还是负极共用) , 准备工具及临时过渡装置, 了解工作地点与其他设备运行有无相互联系。

(2) 更换前, 需要对作为临时系统的蓄电池组进行仔细检查, 将电池组充好电, 测量其输出电压是否满足要求, 以保证临时供电系统的可靠性。

(3) 直流系统大多采用辐射型供电, 负载线路多, 在切改过程中为了防止出现漏倒的现象, 要求我们提前做好负载线路的标识工作, 将出线名称与电缆一一对应清楚, 并标识明确。

(4) 临时接线时考虑引线截面, 各连接头接触良好、牢固。

(5) 由于一般的临时充电机只有一路交流电源输入, 为了避免失去交流电带来的一系列问题, 更换前, 应对站用低压备用电源自动投入功能进行试验。

(6) 在不具备低压备用电源自动投入功能的情况下, 安排运行人员值班。

(7) 电池容量选择和模块的配置。电池容量选择要进行直流负荷的统计, 直流负荷按性质分为经常负荷、事故负荷、冲击负荷。经常负荷主要是保护、控制、自动装置和通信设置。事故负荷是指停电后必须由直流系统供电的负荷, 如UPS、通信设置等。冲击负荷是指极短时间内施加的大电流负荷, 比如断路器分、合闸操作等。根据上述三种直流负荷统计就可以计算出事故状态下的直流持续放电容量。一般在220k V的变电站直流系统的蓄电池要选择两组电池, 电池容量是150~200 AH, 110 k V的变电站直流系统的蓄电池要选择一组电池, 池容量是100~150 AH, 35 k V的变电站直流系统的蓄电池要选择一组电池, 池容量是50~100 AH。模块数量的配置是要全部模块出额定电流总值要大于等于最大经常负荷加蓄电池充电电流 (蓄电池充电电流按0.1c~0.2c10) , 如100 AH的蓄电池组其充电电流是0.1c·100=10 A, 在不计算经常负荷的情况下, 选用额定电流5 A电流的模块的话, 两台模块就可以满足对蓄电池的充电, 要实现N+1冗余总共选择3台5 A模块。

(8) 尽量避免在更换过程中对变电站设备进行遥控分、合闸操作。如必须操作, 只能在变电站手动分、合闸。

(9) 更换过程中密切监视直流系统电压情况。注意调整控制母线电压、临时接线电压表计指示。

(10) 更换直流接线时, 应急重考虑安全措施 (带电电缆线拆除后临时用绝缘带包扎) , 防止直流短路、接地、中断直流电源。

(11) 直流系统改造过程中为了确保设备及人身的安全, 旧直流屏不能带电移出, 所以在拆除旧直流屏前应确保设备不带电。

4 结语

在变电站直流系统改造完成之后, 对显示模块、告警模块、手动调压、控制方式等方面进行测试, 各个部分的操作和功能得到了改善, 满足相关要求, 且蓄电池组放电容量充足, 池电压均衡、平稳。改造后的直流系统满足变电站设备对直流系统可靠性、安全性、稳定性等方面的要求。

参考文献

[1]张乃国.电源技术[M].北京:中国电力出版社, 1998.

小水电厂直流系统问题与改造浅析 第8篇

水电厂内的保护装置、自动装置、监控装置、事故照明和电气设备的二次电源, 一般采取直流电源, 所以水电站的直流系统被人们称为水电站的“心脏”, 可见它在水电站中是多么的重要。宝坛水电厂总装机容量为37.82MW, 投产于2006年5月, 由于小水电厂存在着原设计理念及前期资金投入不足等问题, 电厂设备自动化程度普遍不高, 随着技术的不断发展, 设备自动化程度提高对直流系统电源运行稳定性要求越来越高, 直流系统运行安全问题凸显。

二、存在问题

1、直流系统设计不合理。系统只装设一组蓄电池, 直流系统蓄电池电源安全无保障。

2、直流馈线母线不分段供电, 直流负载的接入多采用环并方式, 影响控制设备的安全运行。

3、直流接地故障查找困难。系统只装设绝缘检测装置只监测母线绝缘, 负载电源存在环并现象, 这样很难判别接地故障发生的所在盘柜及具体地点。

4、蓄电池放电试验不方便。充电装置设计制造时考虑不周, 不具备逆变功能, 使得在进行蓄电池核对性放电试验时需要外接负载, 试验工作极为不便。

5、未装设电池巡检功能, 运行过程不能实时监测电池运行工况, 给蓄电池组的正常维护带来困难。

6、元件趋老化。直流系统于2006年投入运行, 自2009年以后, 直流各充电装置中经常出现元件如接触器、继电器因老化而发生故障, 蓄电池组有几个蓄电池性能下降, 影响了直流系统的正常运行。

三、系统改造

针对直流系统存在的问题, 宝坛水电厂于2011年对原直流系统进行了彻底改造。由于该厂是罗城县境内一个重要电源端, 做为小水电群发电上网的一个枢纽站, 如果在改造过程中出现各支路的直流电源中断或短路、接地, 都将导致开关设备误动和拒动, 甚至会造成局域电网的瓦解。为了保证系统运行安全, 在施工前制定了详细的安全措施和技术措施。

1、改造方案

按照电力系统运行要求, 直流系统供电必须分两套独立运行供电, 对部分设计上存在的缺陷控制系统结构原理及控制逻辑进行优化完善。直流系统采用单母线分段方式, 每段分高低压母线。每段高压母线上配置1套智能充、放电装置, 1套蓄电池。高压母线给合闸回路供电;高压母线经硅链调压装置调压后给低压母线供电, 低压母线给控制回路供电。每段母线由一组蓄电池和一组充、放电装置独立供电, 当某段母线上的蓄电池需进行故障处理或大充、大放维护时, 可先通过母联开关将两段母线连接起来, 两段母线由另一段母线上的蓄电池及智能充放电装置供电, 以期达到互为备用功能。同时对直流系统负载接线方式进行优化, 解决直流负载接线环并问题。

2、设备选型

(1) 智能充放电及馈电装置

PWZD-01系列微机直流充放电装置是专门为蓄电池的各种需要而设计的电源设备。它的控制单元的核心是美国Intel公司的80C196KC十六位单片微机, 功率单元可采用三相全控桥、半控桥式整流电路或高频电源模块。装置可用于各种蓄电池的初充电、均充电、浮充电、逆变放电等场合, 装置功能齐全、信号完备、操作简单、维护方便, 能适应电阻负载、感性负载及反电势负载, 对各种类型的蓄电池有广泛的适应性。与广泛使用的同类装置相比, 具有可靠性高、抗干扰能力强、参数调整灵活、噪音小、稳定性好等优点。

(2) 阀控式密封蓄电池

结合电厂负荷实际情况, 电厂装设两组中美合资理士蓄电池组, 蓄电池单体12V, 容量选择为150Ah, 每组装设18个, 蓄电池过充电寿命不小于240天, 浮充使用寿命不少于10年。

(3) 绝缘监测装置

TYJM-1智能型绝缘巡检仪为深圳天英科技公司开发产品。能监测任一路馈线的绝缘状况, 一旦接地电阻低于预先设定的报警值, 则自动向系统监控器报警, 并进入选线状态, 显示接地支路号并通过串行口上报集中监控器。能带电查找接地支路, 在多点接地或系统对地电容较大的情况下仍有较高的准确度, 系统正/负母线对地绝缘均匀下降时仍能准确报警。

(4) 电池巡检装置

TYJM-1电池巡检仪能对蓄电池组的电流、温度及每个单节电池的端电压进行检测, 同时对测量的数据进行初步分析处理, 当电池的状态及参数出现异常情况时, 发出故障报警信号。每组蓄电池独立配置一套蓄电池巡检装置, 便于故障查找。

3、设备现场安装

(1) 现场情况

宝坛水电厂原直流系统为一套高频充电装置、1组蓄电池和一套单母线机构的馈点屏, 系统设备都装设在3个电气屏内, 屏体放置在一排电气柜中间。

(2) 安装要求

在不停电或少停电的情况下, 拆除原来直流系统的三个屏柜, 更换成配有2组蓄电池、2套充、放电装置、采用单母线分段的馈电屏及UPS和照明切换屏的直流系统, 共计6块屏柜。

(3) 施工方案

(1) 先将#1充电柜及2组蓄电池柜安装在后面一排电缆沟上, 连接好蓄电池及充、放电装置的电缆, 进行设备调试。

(2) 将调试好的#1充放电柜及#1蓄电池柜组成临时系统经临时电缆给原有馈电屏供电 (做好安全防护, 带电作业) 。

(3) 将#2充放电装置、馈电屏及#2蓄电池屏就位调试完毕。

(4) 将原直流系统馈电屏内的直流负荷按优化调整后的接线方案一回一回的分别移至新馈电柜直流母线上, 新系统安装调试完成。

四、结束语

直流系统改造 第9篇

1.1 采用的敞开式的碱性蓄电池组服役时间较长,运行维护麻

烦、安全可靠性低,已不能适应电力系统继电保护装置特别是微机保护装置对直流电源的安全技术要求。

1.2 采用端电池调节器调压得的直流系统,端电池极易硫化、维

护困难,接线复杂,在更换过程一旦发生断线,短路或者接地,都将有可能导致保护装置误动或者拒动,造成大面积停电事故,甚至可能造成电网事故。

1.3 陈旧的直流装置自动化程度低,无法满足遥测、送信等功能的要求。受基本原件的制约,电器化性能提高受到限制。

2 35k V变电站直流系统改造目标

从直流电源的发展过程看,直流电源已经走过了高频开关代替相控电源的过程,阀控式密封铅酸蓄电池的广泛使用要求整流器具有高性能,电力自动化的发展要求具有高度智能化的监控功能,从而使电力操作电源维护管理向无人值守、远程监控自动化的方向发展。直流系统改造后应该保证电网系统的稳定可靠运行,最大程度避免不安全因素的发生;实现提高蓄电池使用寿命的目标;全自动兼容手动功能,实现全程操作的自动化操作;带有遥测、遥控接口,与调度中心联网,全面实现直流电源的无人值守。

3 35k V变电站直流系统改造措施

3.1 蓄电池组采用阀控式密封蓄电池。

阀控式密封铅酸蓄电池多采用紧装配密集极板,超细玻璃纤维作隔膜,贫电液结构。也有采用管式正极板,专用隔板胶体电解液的富电液结构的,其基本原理都使气体在极板问转移,促进了再化合反应,同时利用减压阀保持电池内部有一定压力。这类蓄电池具有防酸式铅酸蓄电池的优点、而且基本上属于免维护,同时由于没有酸雾和气体排出,可以与成套直流电源柜一起安装在主控室。现在已广泛应用于各类发电厂、变电站中,成为无人值班变电站首选蓄电池。但其运行寿命与温度有较大关系,所以要求环境温度不宜过高。一般来说,环境温度如果不超过26℃,就可以达到设计寿命。同时对充电装置的稳压精度等技术参数也提出较高要求。

3.2 调压采用高频斩波方式。

电站继电保护装置对直流电压的稳定度要求较高。传统调压方法为多只二极管串联后与多只继电器触点并联进行有级调节。既精度低,又难以实现自动控制。高频斩波调压就不存在这些问题。动力母线提供的直流电压,经高频斩波波后送到控制母线,向继电保护装置供电。输压反馈到调节器,构成闭环系统,自动、精确管通断及斩波宽度,在动力母线电压大幅度波动时,也可保持控制母线电压稳定。

3.3 采用高频开关电源。

35k V变电站直流系统中的充电机,一般由工频变压器和晶闸管相控整流及滤波装置组成。缺点是充电机发生故障后,需较长时间停电维修,蓄电池得不到充电,全站直流电源处于无保证的危险状态。若设置双充电机,则要增加投资和安装场地。因此在直流系统改造时,对充电装置可以采用近年来才出现的高频开关电源,高频开关电源采用高频半导体器件取代晶闸管。它具有输人阻抗高、开关速度快、线性好、输出容量大等特点,最新一代的无污染高频开关直流电源系统,吸收了普通高频开关直流电源的所有优点,同时很好地解决了功率因数、输人谐波、电磁兼容,噪音干扰等方面的问题,是实现微机自动化、变电站无人值守最可靠的供电装置。同时为了保证系统使用的高可靠性,采用N+l余高频开关电源模块,即用多个高频开关逆变器代替电机,其中N个模块承担额定负载,另加一个备用模。这些模块功能完善,相互独立,可带电拨插,更换故障模块几分钟就可完成,大大提高充电电源的可靠性。

3.4 充分发挥计算机监控作用。

监控任务主要是对直流系统的交流进线柜、充电柜、直流柜及蓄电池组的运行工况进行实时检测、控制、警示及通信,依靠人工监视定期测量和抄表记录,工作繁琐,且缺乏实时性,特别是个别蓄电池过早老化失效,很难及时、准确地发现,埋下隐患。采用以单片控制为核心的计算机监控和相关的变送器、传感器可对直流电源的电压、电流、温度、以及开关状态进行监测、控制和通信,实现遥侧、遥控、遥调和过电压、欠电压、过电流、过热、接地等多种保护及报警。计算机监控的最大好处是实现瞥电池充电过程的自适应控制。方法是利用计算机实时监测和记录蓄电池组的充放电电流大小及时间的长短,通过分析蓄电池放电电压、电流的变化,引人相关的修正系数即可算出蓄电池组的现存容量;再以存放在存储器中厂家提供的最优充电曲线为基准,结合实测温度的高低控制充电模块的充电电流,使蓄电池组获得优化的充电效果和得到最长的使用寿命。

4 结束语

35k V直流电源是电力系统中的重要设备,作为变电站自动控制、继电保护、动力、仪器仪表、信号、通信、事故、照明等的重要工具,其性能和质量的好坏直接关系到机组、电网的稳定运行和设备安全。在变电站实行无人值守、少人值守的情况下,对直流系统的可靠性及自动化、功能的要求更高。采用先进的电源技术与监控手段,注重对变电站蓄电池、电源、监控手段的改进,在变电站直流系统改造过程中显得尤为重要。

参考文献

[1]马广开.[J].中国高新技术企业,2008(20).

[2]阮航.变电站直流系统管理信息系统研究[J].电力系统保护与控制,2010(15).

[3]辛耀宗.惠来电厂直流系统存在的问题及其解决办法[J].广东输电与变电技术,2009(6).

[4]高延燕,刘义德.变电站双电源直流系统运行中的问题和解决措施[J].中国电力教育,2009(S2).

直流系统改造 第10篇

直流系统是保证电力系统中变电所安全可靠运行的重要系统, 它为其保护、控制、操作、综合自动化、远动通信等设备提供可靠的电源。针对目前无人值班变电站直流系统的运行现状, 控制保护等装置一旦失去工作电源, 势必造成不可想象的后果。

1 加强蓄电池的运行维护

蓄电池作为直流系统的电源是该系统的关键设备, 其容量直接影响直流系统的可靠供电。所以首先要加强对蓄电池的运行维护工作量。免维护阀控铅酸蓄电池的广泛应用, 在运行中人们却对新型设备的运行维护存在误区。阀控蓄电池被称为免维护电池, 但是不是安装运行之后就可以什么都不用管, 只是相对以前防酸和镉镍蓄电池来说, 不需定期检测电解液密度值, 加蒸馏水而已。阀控蓄电池若维护管理不当, 就会缩短使用寿命, 容量下降, 壳体鼓肚开裂等, 所以阀控电池要及时正确地进行维护管理, 使其保证额定容量, 延长使用寿命。

1) 定期检查蓄电池的单体电压值, 阀控蓄电池在运行中电压偏差值应符合表1的规定。

2) 定期对阀控蓄电池做外壳清洁工作, 以免电解液漏液造成电池绝缘降低;电解液腐蚀检测线, 造成电池单体电压超限告警;检查连接片有无松动和腐蚀现象, 必要时涂抹凡士林。

3) 无人值班变电站的主控制室四季温差大, 不同于有人值守变电站。有人值守变电站均充电压可以设定为恒定不变;而无人值班变电站有必要投入温度补偿方式, 阀控蓄电池的温度补偿系数受环境温度影响, 基准温度为25℃时, 每下降1℃, 单体2 V阀控蓄电池浮充电压值应提高 (3~5) m V。

4) 阀控蓄电池应坚持做核对性放电试验。长期使用限压限流的浮充电运行方式, 无法判断阀控蓄电池的现有容量, 内部是否失水或干裂。只有通过核对性放电, 才能找出蓄电池存在的问题。新安装的阀控蓄电池, 每隔2~3年进行一次核对性试验, 运行6年后, 每年作一次核对性放电试验。变电所中只有一组电池, 不能退出运行, 也不能做全核对性放电, 只能用I10电流恒流放出额定容量的50%, 在放电过程中, 蓄电池端电压不得低于2V×N;若有两组蓄电池, 可先对其中一组进行全核对性放电, 用I10电流恒流放电, 当蓄电池端电压降低到1.8V×N时, 停止放电, 隔 (1-2) h后, 再用I10电流进行恒流限压充电→恒压充电→浮充电方式充电。若经过3次反复充放电, 容量仍达不到额定容量的80%, 则应予以整组更换。如在放电过程中, 有个别电池提前到达放电终止电压, 则摘除, 这种电池长期未发现而一直参与运行, 将影响整组电池的使用寿命, 如落后电池达到整组电池数量的15%及以上, 建议整组更换。

5) 新安装的电池, 全站设备长时间未投入运行, 需对蓄电池进行补充充电, 否则严重影响使用寿命。

2 改造双母线运行方式的直流电源系统

出于无人值班变电站直流系统的安全供电考虑, 需对双母线运行方式的直流电源系统进行改造。

2.1 双母线需分段运行

回顾以前直流系统, 大部分为单母线不分段运行方式, 为了增加控制保护、合闸回路的供电可靠, 这些回路均采用双回路环网运行。近年来, 新投运变电站直流系统加大投资, 采用双电池组、双充电设备, 两段母线结构, 由于一直以来的重要负荷的双回路设计, 将同一负荷的两回路分别接于I、II母进行环网运行, 以期增加其可靠性, 这样的设计使得两段母线等同同一条母线, 在运行当中发现其弊病有:两段母线间环流大;两组充电装置负荷不均, 尤其两段母线上充电模块数量投入不同时, 一组可能空载运行, 两一组则满负荷运行;发生直流短路时, 短路电流将非常大。改造措施有解开环网状态, 拉开环网刀闸;如仍需双回路供电, 则选择同一母线。

2.2 双母线应具备自投功能

采用双母线分段运行方式的变电站, 每段母线上充电装置交流输入设有两路进线, 实现备自投。当一路交流失电后, 二路交流能够自动投入运行, 但是, 一段母线失电的现象还偶有发生, 特别是无人值班变电站, 当I段母线失电后, 所带保护控制装置失电, 使得一次设备无保护运行, 造成安全隐患。改造措施:设计一双母线互为自投回路, 如图1。

两段母线均运行正常时, 母线间联络继电器J线圈不带电, 其常开主触头接点断开, 两段母线分段运行;当任一段母线失电, 则该母线监视继电器J1或J2线圈失电, 其常闭接点闭合, 将另一组带电母线电源引至联络继电器J线圈, 其常开主接点闭合, I、II母带电运行。

2.3 设主母线、副母线, 错时更换蓄电池组

直流系统双母线分段运行方式, 将I母设为主母线, 作为保护自动装置等重要负荷的工作电源, II母设为副母线, 作为事故照明等其他负荷的工作电源。

目前新建变电站两组蓄电池为同时安装投运, 当8-12年后, 电池容量不足时, 往往又同时更换, 试想当电池进入末期, 其容量下降, 有个别电池极板硫酸化, 在电池回路中形成开路状态, 长期浮充方式运行, 难以发现, 一旦断路器故障跳合时, 容量跟不上, 容易造成断路器拒跳或拒合现象, 甚至烧毁, 导致事故扩大。改造措施:当电池运行6年以后, 将更换一组电池, 等另一组达到使用期限后, 再更换第二组, 如此反复, 将新换的电池组始终连在一组主母线, 保证重要负荷所带电池一直处于容量饱和状态, 增加了重要负荷的供电可靠性。

3 结语

通过对直流系统的改造和维护知识的普及, 让直流电源真正成为不间断电源, 成为变电站保护控制等装置的“坚强后源”, 为其稳定可靠运行提供了保障。

参考文献

[1]李宏伟, 张松林.阀控式密封铅酸蓄电池实用技术问答[M].北京:中国电力出版社, 2004:91-129.

[2]徐卫, 李晶.加强直流电源系统运行维护和专业管理.[J].西安:电源技术应用, 2007 (3) .

泵站直流系统绝缘异常的检查分析 第11篇

江苏省太湖地区水利工程管理处 江苏苏州 215519

摘要：文章介绍了泵站直流系统的组成，直流供电网络的结构，阐述了直流系统绝缘监测的原理和方法，并通过一起直流系统绝缘异常事故，分析了直流系统绝缘异常的主要原因。

关键词：直流系统；接地；绝缘异常；直流负荷

0 引言

泵站直流系统主要为泵站控制系统、继电保护、信号装置、自动装置提供电源；同时作为独立的电源，在站用电失去后，直流电源还可以作为应急备用电源，即使在全站停电的情况下，仍应能保证几点保护装置、自动装置、控制及信号装置和断路器等可靠工作，亦能供给事故照明。泵站直流负荷的重要性决定了其运行可靠与否，直接关系到设备的安全稳定运行。直流系统是绝缘系统，正常情况下，正、负极对地绝缘电阻相等，正、负极对地电压平衡，直流系统若存在绝缘电阻下降、一点或多点接地等隐患，将可能造成断路器控制及保护的误动、拒动，危及电网系统以及设备运行的安全。

1 直流系统概述

1.1 直流系统的组成

常熟水利枢纽管理所泵站直流系统是由蓄电池、充电设备、直流负荷三大部分组成。直流系统的工作电压为220v。由于常熟泵站主变电压等级为 110 kV，故采用单套直流系统。由于泵站直流系统设计年份较早，直流系统设计比较简单：直流母线为单母线，正极母线分为控制母线和合闸母线，单组蓄电池，通过分接开关控制母线电压，如图1所示。

图1 单母直流系统示意图

1.2直流供电网络

泵站的直流供电网络由直流控制母线经直流空气开关或经过隔离开关和熔断器引出，通常分为环形网络和辐射型网络两种，供给控制、保护、自动装置、信号、事故照明和交流不停电电源等若干相互独立的分支系统。以往直流馈电网络多采用环形供电方式（如图2），该供电网络在发生直流接地故障时查找比较困难，因此已经逐步淘汰。泵站现采用的辐射状供电网络是以直流母线为中心（如图3），直接向各用电负荷供电的一种方式，它有利于实现直流系统的微机监测，便于寻找故障点。

图2 直流系统示意图

图3 直流系统示意图

（1）直流电源引至各电气间隔

1）泵站无直流分配屏。由直流屏上分别接于Ⅰ、Ⅱ两段直流母线的馈线空气开关敷设两路直流电源电缆至各电气间隔。

2）泵站有直流分配屏。在直流分配屏上选取分别接于Ⅰ、Ⅱ两段直流母线的馈线空气开关，敷设两路直流电源电缆至各电气间隔

3）各间隔二次设备直流控制电源经屏顶小母线供给。要求220kV及以上间隔的测控屏屏顶直流电源小母线有四根，分别引自变电站Ⅰ、Ⅱ两段直流母线，各间隔在测控屏由屏顶小母线引下两路直流控制电源至屏内的两路自动空气开关，由测控屏敷设两路直流电源电缆至保护屏。

（2）各间隔内屏与屏之间直流控制电源分配。

1）直流屏或直流分配屏上间隔数足够多时，Ⅰ、Ⅱ两组直流电源可直接分路引到各电气间隔的测控屏和保护屏。

2）Ⅰ、Ⅱ两组直流电源首先引入至各电气间隔测控屏，在测控屏上安装两个直流空气开关，分别作为主控制电源、副控制电源，再由测控屏敷设两路电源至保护屏。

3）各间隔保护屏内电源分配。各装置电源分配以能实现装置单独断电而不影响操作电源和其他装置为原则，由保护屏端子排分别配线至屏后顶部操作电源空开、装置电源空开上端，空气开关相互间不联系。屏内操作回路、各装置电源由屏后空气开关下端引下。

2 绝缘检查的原理与方法

2.1 原理

直流系统正常运行时对地绝缘电阻很大，通常在0.2-0.5兆欧范围内，这是保证直流系统安全可靠不可缺少的条件。直流系统发生一点接地时，并不影響正常工作，但是若在同一极或在另一极又发生一点接地，可能造成直流电源短路使熔断器熔断，或使断路器、继电保护及自动装置拒动或误动，给二次系统的工作带来极大的危害。为此，泵站都装设有必要的直流绝缘监测装置，以便在发生直流接地时装置能够可靠动作并发出信号，使运行人员尽快发现并消除缺陷。绝缘监测装置能够测出直流正负极对地电压和绝缘电阻。

2.2 检查方法

（1）通过观察直流绝缘监测装置，判断直流系统绝缘是否存在异常。

绝缘情况良好时，正、负母对地电压平衡（或者相差不大），对地电阻平衡且大于数十千欧。如果发现正、负极对地电压偏差较大或者电阻较小，则表明其中有一极对地绝缘情况不是很好，需要进一步检查。如果正、负极对地电阻下降，但此时对地电压仍平衡，则说明两极对地绝缘都存在问题，需要进一步查找，但此类情况较少。需要注意的是：在检查中，每段母线只能有一套绝缘监测装置在运行。

（2）直流系统单极或者双极绝缘异常点查找

在通过观察直流绝缘监测装置，初步判断出直流绝缘存在问题后，需要进一步查找接地点或者绝缘薄弱点。一直以来人工查找方法是：逐条拉合负荷支路，然后再解端子、摇绝缘。该方法费时费力，而且安全风险大。现在可以使用专业的在线绝缘检测仪器，在不拉负荷支路的情况下，在线查找接地点或者绝缘薄弱点。目前的在线绝缘检测仪器通常采用低频小信号注入法，其基本原理是在接地母线与大地之间施加一个超低频信号，其电流沿着接地点方向流动。

（3）两段直流母线并列运行检查

由于设计原因或者施工原因，两段母线存在并列运行现象，例如两段母线的负极在断路器就地控制箱内并接。一般这种情况在运行巡视中很难发现，但是可以通过专业工具来检测，可以在一段母线的正、负极加低频小信号，如果在另一段母线测量到电压发生小的波动，则说明存在并列运行情况。

3 绝缘异常分析

3.1 绝缘异常现象

110kV 某变电所有单套直流系统，配置一套奥特迅公司 WJY-3000A 型产品的绝缘巡检装置。

絕缘巡检装置显示：直流系统正母对地电压 86V，正母对地绝缘电阻140k?；负母对地电压138V，负母对地绝缘电阻999.9k?。

正、负母对地电压偏差为52V（大于40V），根据《华东电网直流电源系统运行及检修工作规范》中关于直流系统接地的定义：220V直流系统两极对地电压绝对值差超过40V或绝缘降低到 25k? 以下；110V 直流系统两极对地电压绝对值差超过 20V 或绝缘降低到7k? 以下，应视为直流系统接地，初步判断直流正母接地。

经拉路分路发现，110kV室外场地110kV备用线路端子箱内受潮，拉开备用线路直流电源后，恢复正常。已更换进水端子箱封门防水封条，完善加热除湿措施。目前拉开该备用线路的直流电源。

3.2 直流系统绝缘异常原因分析

绝缘异常现象主要有两种：一是正负母线对地电压有偏差，但是还没有达到接地的标准；二是直流系统接地（通过电阻接地或者金属性接地）。对于直流系统绝缘异常而言，主要有以下原因：

（1）对于正负母电压略有偏差而言，可能是正、负母对地电容不平衡造成的，但是目前的绝缘巡检装置无法测量母线对地电容，必须使用专用的绝缘巡检设备。

（2）机构箱、端子箱等设备密封绝缘不好，导致受潮甚至渗水，从而引起直流回路对地绝缘下降，乃至接地。这种现象通常发生在雨水等恶劣天气，平时一切正常，给直流接地查找带来困难。要求加强巡视，对于密封性不好的端子箱等设备进行整改，或者加装防雨罩，装设加热除湿设备。

（3）由于施工不慎，导致电缆的外绝缘损坏。要求通过检修期间的绝缘试验来检查，并确认具体位置后，进行相应处理。

（4）在设备改造、扩建的过程中，废弃电缆一端接在直流系统，而另一段甩在电缆沟中，从而导致直流接地。要求在改造、扩建过程中，加强对废弃电缆处理的监督。

（5）一些老式、运行时间较长的直流屏滤波电容或者电子元器件老化，导致对地绝缘下降。要求尽快对直流系统进行改造。

4 结论

直流电源系统绝缘检测及接地故障排查关系到电网的安全、可靠运行，其管理应制度化、常态化。工作中应加强日常巡视工作，关注直流母线对地电压偏差。对于密封性不良的端子箱、机构箱等设备尽快整改。在基建验收、检修验收时，关注直流回路电缆对地绝缘试验，确认其数据满足标准要求。在泵站改造、扩建过程中，关注废弃电缆的处理，确认废弃电缆已脱离直流系统。

参考文献：

[1]《电力系统用蓄电池直流电源装置运行与维护技术规程》 电力行业标准 DL/T724-2000

[2]《变电站管理规范》国家电网公司 国家电网生<2006>512号

[3]江苏省电力公司变电站交直流设备运维管理规定 苏电运检〔2013〕1007号

直流系统改造 第12篇

官亭变电站直流1#、2#、3#充电机交流进线电源均为一段, 1#、3#充电机电源引自交流I段、2#充电机电源自交流II段, 每个充电机都采用的是单交流电源。我站的直流系统采用的奥特迅厂家, 根据厂家的说明书中的说明, 厂家建议每个充电机均应有两段交流输入, 互为备用, 同时在《7+1规范》中也提出, 每个成套充电装置应有两路交流输入, 互为备用, 当运行的交流输入失去时能自动切换到备用交流输入供电, 这样可以提高供电可靠性。

2 提出改造方案

为了规范直流电源系统的运行管理, 提高变电站直流电源系统的运行可靠性和运行管理水平, 防止由其引发或扩大电网事故, 保证电网安全可靠运行, 特提出了此方案。

3 具体方案的实施

经过现场检查在直流室1#、2#、3#充电机屏后无位置可以加装, 因此选择交流室加装自动切换开关并接入交流I、II段电源, 如下图:

从交流II段3#柜备用开关引接交流II段电源至交流I段2#柜;从交流I断2#柜备用开关引接交流I段至交流II段2#柜。在交流I段2#柜后门和交流II段2#柜后门分别加装自动切换开关和备自投装置。此方案在交流室加装备自投装置可以避免电缆穿越交流室至直流室的墙节省电缆, 方便施工。