直流电源与交流电源系统-华自科技.pps

,直流电源与交流电源系统,直流电源系统的故障处理,交流的内容,1、直流电源的参数和 N1的设计；2、高频开关电源模块及其保护；3、高频开关充电模块的原理及监控系统；4、“阀控式密闭铅酸蓄电池”的充电管理；5、直流电源常用的自动化装置；6、直流电源接线原理图；7、“阀控式密闭铅酸蓄电池”和直流电源系统的故障处理；8、交流电源系统。,一、直流电源参数 和 N1的设计,高频开关直流电源,1，电压：220V 或110V；2,容量：38AH、65AH、100AH、150AH、200AH、300AH、500AH等；3,采用进口或国产优质“阀控式密闭铅酸蓄电池”；4，高频充电模块采用 N+1 的设计，性能优良，运行可靠；5,具有 RS-485 通信接口，与上位机通信，完成自动控制调节功能。,什么是电池的 Ah？,Ah（安时）表示电池的容量。蓄电池的额定容量C，单位安时（Ah），它是放电电流安（A）和放电时间小时（h）的乘积。电力系统用10小时放电率，即在25，用0.1C的电流放电10小时，放电到终止电压时的容量为额定容量。记为C10Ah。例如：100Ah 即表示：100Ah 放电电流 10A 放电时间 10小时 放电电流 20A 放电时间 5小时 放电电流 5A 放电时间 20小时 放电电流 1A 放电时间 100小时,不同放电倍率下的终止电压和放电时间的关系,由图可见，同一个电池在不同的放电电流下所得出的Ah（电流和时间的乘积）数是不同的。假设电池的容量为10Ah，以0.6C倍率也就是6A放电只能持续 1小时，能够放出的电量仅为6A1h=6Ah。而以0.05C也就是0.5A放电可以持续20小时，放出电量0.5A20h=10Ah。尽管前者的终 止电压比后者低得多，但能够放出的电量要远小于后者。,电池容量与温度的关系,当蓄电池放电工作温度不是基准温度25时,则实际容量应按下面公式换算成25时的容量。即测试环境温度不是25时,容量需校正。Ce=Ct/1KT(T25)式中：Ct为实测容量,Ce为25实际容量（看作标称容量）,KT为温度系数,T为实际温度。对于10h率放电,KT=0.006/;3h率放电,KT=0.008/,1h率放电,KT=0.01/。,充电模块 N1 的设计,1、充电模块的数量N，可按下式确定：N模块额定电流 最大经常性负荷0.1C 2、例如：容量 C200AH 的电池，最大经常性负荷为 8A，则：8A 0.1 200 N 2.8 10A（模块额定电流）3、选用 10A 的充电模块，需要 N3 只；4、设计时，取 N1 3 1 4 只。,二、高频开关电源模块及其保护,高频开关式充电模块,1，三相交流电压输入2，直流110V、220V 输出3，直流电流5A、10A，20A4，功率因数 0.925，稳流精度 1%6，稳压精度 0.5%7，纹波系数 0.03%8，温度系数 0.2,开关电源的保护,1、输入过压/欠压保护：当输入电压小于31310Vac或者大于48510Vac，模块保护，无直流输出，保护指示灯（黄色）亮。电压恢复到33510Vac46015Vac之间后，模块自动恢复工作。2、输出过压保护/欠压告警 模块具有输出过压保护欠压告警功能。当输出电压大于2936Vdc时，模块保护，无直流输出，保护指示灯（黄色）亮。模块不能自动恢复，必须将模块断电后重新上电。当输出电压小于1981Vdc时，模块告警，有直流输出，保护指示灯（黄色）亮。电压恢复后，模块输出欠压告警消失。,开关电源的保护,3、短路回缩 模块具有短路回缩功能。当模块输出短路时，输出电流不大于40额定电流。短路因素排除后，模块自动恢复正常输出。4、缺相保护 模块具有缺相保护功能。当输入缺相时，模块限功率输出。在输出电压为260V时输出10A电流。,开关电源的保护,5、过温保护 模块的进风口被堵住或环境温度过高导致模块内部的温度超过设定值时，模块会过温保护，模块面板的保护指示灯（黄色）亮，模块无电压输出。当异常条件清除、模块内部的温度恢复正常后，模块将自动恢复为正常工作。6、原边过流保护 异常状态下模块整流侧出现过流，模块保护。模块不能自动恢复，必须将模块断电后重新上电。,三、高频开关充电模块 原理及监控系统,高频开关式充电模块原理,直流电源监控模块,1，大屏幕液晶显示2，采集交流输入、直流输出、电池等电量参数3，异常情况报警4，设置充电参数5，与上位机通信,直流电源的监控系统,四、阀控式密封铅酸蓄电池 的充电管理,阀控式密封铅酸蓄电池,阀控式密封铅酸蓄电池（Valve-Regulated Lead Acid Battery），又称 VRLA电池。因为VRLA电池是全密封的，不会漏酸，而且在充放电时不会象老式铅酸蓄电池那样会有酸雾放出来而腐蚀设备，污染环境，所以从结构特性上人们把VRLA电池又叫做密闭(封)铅酸蓄电池。为了区分，把老式铅酸 蓄电池叫做开口铅酸蓄电池。由于VRIA电池从结构上来看，它不但是全密封的，而且还有一个可以控制电池内部气体压力的阀，所以VRLA铅酸蓄电池的全称便成了“阀控式密闭铅酸蓄电池”。,阀控式密封铅酸蓄电池的特点1,阀控式密封铅酸蓄电池和传统的敞开型电池相比，具有以下的特点：(1)密封程度高，电解液象凝胶一样被吸收在高孔率的隔离板内，不会轻易流动，所以电池可以横放。(2)阀控式密封铅酸蓄电池的极板栅采用无锑铅合金，电池的自放电系数很小。(3)电池的正负极板完全被隔离板包围，有效物质不易脱落，使用寿命长。,阀控式密封铅酸蓄电池的特点2,(4)阀控式密封铅酸蓄电池的体积比老式电池小，而容量却比老式敞开型电池高。(5)电池在长期运行中无需补充任何液体，同时在使用过程中不会产生酸雾，气体，维护工作量极小。(6)电池的内阻较小，大电流放电的特性好。正是由于上述优点，所以阀控式密封铅酸蓄电池被称之为免维护电池。近几年来在电力系统各个专业部门中得到了广泛应用。,“免维护电池”称呼的误区,在VRLA电池刚进入我国市场的前期，人们都把VRIA电池称之为“免维 护铅酸蓄电池”，既然是免维护的，人们就误认为怎么使用都可以，什么也不用管了，实际上这是一个误解。要使电池使用寿命长，电池容量充足，精心维护是必不可少的。把VRLA电池称之为“免维护铅酸蓄电池”的说法是欠妥的，把它叫做“阀控式密闭铅酸蓄电池”才是符合实际情况的。,监控模块对“阀控式密闭铅酸蓄电池”充电的管理,1、以电池充电电流为依据，控制充电模块由浮充转入均充；2、以充电电流，充电时间为依据，控制充电模块由均充转入浮充。3、如果系统配有温度传感器，其浮充电压可根据温度作适当补偿。4、保证充电效果，以电池电流和总负载电流作为主要参考依据（主要输入基准），通过调节模块输出电压及限流点，稳定负载电流，控制电池电流及电压，防止电池充电过流，从而延长电池使用寿命。5、电池管理曲线图，监控模块可以实施对电池的全自动管理。为了实现此功能，各充电模块必须设置在“自动”工作状态。,阀控式密封铅酸蓄电池的充电,1、正常充电状态 对电池进行均衡充电时，充电电流应该在监控模块设置的限流值上，此阶段为电池恒流充电阶段，电池的电压是随着时间增加而增大的；当电池电压增大到一定值时，充电进入恒压阶段。在恒压阶段，充电电流不断减小，以充电电流减小到0.01C10A（稳流均充电流，由用户设定）为计时点，3小时（稳流均充时间，由用户设定）后恒压充电阶段结束，充电电压降低，投入浮充状态。至此正常充电过程完成。（C10A是蓄电池的10小时充电率。意思就是在设定的电流条件下，充电10小时的情况下，蓄电池充满的容量。）,正常充电控制曲线,0.01C,阀控式密封铅酸蓄电池的充电,2、定时均充状态 用户可选择是否采用定时均充这种维护方式，还可对定时均充的时间间隔及每次均充的时间进行设定。一旦设定，电池管理程序就可自动计算电池定时均充的时间，以便确定在何时启动定时均充，何时停止定时均充，所有这些操作都是自动进行的，运行维护人员可在现场通过监控单元上的显示来明确这一过程，也可在远程监控中心的主机上查看这一过程。一般电池以每隔30天均充一次，每次均充24小时为宜，特殊情况必须根据电池说明书的实际的情况设置。,阀控式密封铅酸蓄电池的充电,3、电池放电后均充状态 交流停电后，电池组对设备进行供电，放电终止后，再次恢复交流供电时，若电池充电电流大于设定值（转均充参考电流），则监控单元会自动控制模块进行均充。,阀控式密封铅酸蓄电池管理曲线,五、直流电源常用的自动化装置,直流绝缘监测仪,采用液晶汉显，操作简单；数字显示母线电压值，并监察母线过压、欠压；数字显示正、负母线对地绝缘电阻值，过低输出报警信号，既可自动又可人工巡查各支路的绝缘电阻，检测精度不受分布电容的影响；本装置无需向直流系统中注入任何信号，因此对直流系统无任何影响；本装置具有RS485串行通信接口；检测支路数：48路；,直流绝缘检测仪的连接,绝缘监测仪互感器信号线应采用屏蔽电缆，屏蔽层在主机或从机侧单端接地，在互感器侧不能接地。布线时信号线应远离功率线。,电池巡检仪,电池组巡检仪主要用作各类直流电源柜的单节（或小组）电池电压及电池组总电压的自动巡检或手动定检，具有单节电池电压和电池组电压异常报警功能。最多可检测的单节（或小组）电池数：19节单节电池电压：0.0V21.0V 测量精度：1%电池组电压：0.0V320V 测量精度：0.5%液晶汉显，具有RS485通信功能。也有电池巡检仪可巡检总 数不超过110节电池的电池组。,直流降压硅链,电压自动调节硅链用于手动或自动调节直流屏（柜）控制母线的电压。使输出电压处于：额定电压0.5倍的硅链每组最大压降范围内。1.最大压降：20V、35V、40V、45V、50V2.硅链分组：5组、7组或订制3.额定电流：20A150A,降压硅链的自动调节,六、直流电源接线原理图,直流电源的接线原理图1,直流电源的接线原理图2,直流电源的接线原理图3,直流电源的接线原理图4,直流电源的接线原理图5,直流电源的接线原理图6,七、“阀控式密闭铅酸蓄电池”和直流系统的故障处理,阀控式密封铅酸蓄电池的维护,(1)平时对电池的清洁卫生工作应用湿布进行，若用干燥的东西擦拭，容易产生静电，而静电电压有时会高达数千至上万V，有引发爆炸的危险。(2)阀控式密封铅酸蓄电池由于结构特殊,它对周围环境和温度较为敏感,如果电池长期在高温条件下运行，其使用寿命将会大打折扣。所以机房温度应控制在2225以内，正确的维护使用，可以使电池的使用寿命长达1015年。,阀控式密封铅酸蓄电池的维护,(3)阀控式密封铅酸蓄电池的单只电池电压正常为2.232.25V，多数厂家的推荐值为2.25V。浮充电压在额定电压为220V时，建议采用241.2242.2V。浮充 电压高低与温度有关，以25为标准，环境温度每升1，电压降低3mV；环境温度每降1，电压升高3mV。浮充电压的选择是使用电池的关键所在,因为电池的自放电系数极小，所以不需要太高的电压。如果浮充电压过高，不仅会使浮充电流偏大，增加能耗，还会加速正 极板栅腐蚀，使电池寿命缩短。但如果浮充电压过低，则会使电池因充电不足，处在亏电的状态而导致电池加速报废。用户可以结合自己的实际情况对浮充电压进行调整，使之工作在最佳状态。,阀控式密封铅酸蓄电池的维护,(4)对于容量不同，新旧不同，厂家不同，规格不同的蓄电池，由于其特性值有差异，不能混合连接使用。(5)由于新电池在运输存放的过程中因自放电难免损失部分能量，所以安装后不宜立即投入运行，应当在使用前进行必要的充电以恢复电池的能量。(6)对于闲置长期不使用的电池,每半年要对其进行一次充电,不能放任自放电，最终会因丧失能量而损坏。,阀控式密封铅酸蓄电池的维护,(7)做好蓄电池定期维修工作：每半年检查一次电池组的总电压以及单只电池的电压。必要时，可以切断交流电源，由电池带假负载放电一段时间后，再作观察测试，如发现有偏差要及时处理。每年一次检查连接部分有无松动现象，电池端子，连接处可以涂上凡士林加以保护。,电池容量的定期检测,VRLA电池由于其密封及吸液式结构,造成对电池容量及性能监测的困难,与传统开口式电池相比,它不能看到液面及极板,也不能嗅到酸味,更不能测量比重及内压等,而电池失效或电池容量降低主要是因为脱水及极板硫化造成的,仅靠外部测量VRLA电池开路电压又不能作为判定电池容量的充分依据。一般认为，下降至标称容量的80的电池,则判定其为失效。,（1）在线电导测试电池容量,在美国、德国、英国等国家对VRLA电池一般采用电导技术检测其容量,这种方法无需放电,也不用检查VRLA电池内部。其原理是对一组VRLA电池两端加一低频率交流测量信号电压,通过电池的信号电流与信号电压的比值即为电导（仅考虑导纳的实部值）单位为姆欧（或西门子）,反映了此时电池在线时的传导电流能力。为此在安装时应建立电导值测量曲线档案,这样在周期检测时,如发现此时电导值低于80初始测量值,则电池容量已低于80标称容量。,（2）假负载放电测量电池容量,用假负载对电池其作放电试验,这可以100地实际检测VRLA电池的容量,需要注意的是，有的厂家规定的某电池的放电终止电压是1.75V/单体,而有的厂家规定的是1.80V/单体。一般在放电开始时,有一个从端电势到闭路电压的陡降（例如从2.20V降至2.05V左右,以后在2.01.8V电压之间为一直线,而在放电至终止电压后,电池端电压会急降趋于0V,显示为一个陡降的跳水曲线）。,（3）假负载放电测量电池容量示意图,四位半万用表测量单个电池电压,阀控式密封铅酸蓄电池常见故障，问题及原因分析,阀控式密封铅酸蓄电池常见故障，问题及原因分析,阀控式密封铅酸蓄电池常见故障，问题及原因分析,阀控式密封铅酸蓄电池常见故障，问题及原因分析,阀控式密封铅酸蓄电池常见故障，问题及原因分析,直流电源设备通用故障处理流程,一、充电模块常见故障分析和处理方法,1、充电模块保护充电模块交流输入过压、欠压、过温将导致充电模块保护，请根据故障代码进行确认。机柜装有玻璃门或者机柜密不透风，可能导致充电模块过热保护。机房环境温度过高，也将导致充电模块过热保护。,充电模块常见故障分析和处理方法,2、充电模块故障充电模块的输出电压过高或者 过流将导致模块故障，要求将模块断开交流后重新开启，可恢复模块正常。不合理的电压调整可能导致模块充电模块输出过压，该情况下需要断电后将电压调整电位器逆时针调到最小（调到最小时可以听到电位器有轻微的咔哒声音），然后重新整定模块的输出电压。,充电模块常见故障分析和处理方法,3、充电模块不均流没有连接均流线，可能导致不均流。控制模块和合闸模块之间不可以均流。断开均流线和通讯线，给模块加载，测量该模块的均流口上的信号，该信号大小应满足2*i/I 伏 的要求，其中 i 为该充电模块的实际输出电流，I 为该充电模块的额定输出电流。,充电模块常见故障分析和处理方法,4、充电模块通讯中断充电模块的地址设置错误将导致充电模块通讯中断，两个不同的充电模块设置相同的地址也将造成监控模块通讯 中断。充电模块类型设置（有级限流和无级现流）将导致监控模块通讯中断。充电模块地线连接不良或者没有连接可能导致充电模块通讯中断。充电模块的重载的情况下导致通讯中断，接地线良好的情况下可以通过增加通讯适配器来解决。监控模块中错误的串口号码设置将导致充电模块通讯中断。充电模块的地址要求从 0 开始设置，地址要求连续设置。,充电模块常见故障分析和处理方法,5、充电模块半载输出部分充电模块具有缺相半载输出保护的功能，请检查充电模块的交流输入电压。充电模块电压输出无法达到设定的电压充电模块的过载将导致限流，使充电模块的输出电压无法达到设定值。电池电流检测错误，将导致充电模块限流，无法达到设定的输出电压值。,二、监控模块常见故障分析和处理方法,1、监控模块参数无法设置监控模块和下级设备没有通讯上，将导致参数无法设置。错误的配置会造成监控模块参数无法设置。参数超限无法设置参数。2、监控模块故障蜂鸣器不响蜂鸣器故障监控模块中设置蜂鸣器消音，将导致蜂鸣器不响（但故障灯亮）。,监控模块常见故障分析和处理方法,3、监控模块不控制进入均充状态模块通讯中断、交流停电、电池组支路断等重要故障将导致监控模块进入故障保护状态，不转均充。电池电流检测错误将导致监控模块不能进入均充状态。手动状态不会自动进入均充，需要人工设置进入均充。4、监控模块显示电池容量错误电池电流检测错误。需要设置允许均充，保证电池容量校正。,监控模块常见故障分析和处理方法,5、告警处理监控模块将告警类型分为两个级别：告警，不告警。告警：该类型告警发生后，电源系统还能暂时维持正常的直流输出，若是在值班时间发生则要求立刻采取措施进行处理，倘若不是在值班时间发生，则要求值班时间开始时处理。系统仅点亮告警指示灯。不告警：此类告警条目被用户设置成不告警，则允许在产生此类条目描述状态下，系统正常运行，不产生任何声光指示。,监控模块常见故障分析和处理方法,监控模块常见故障分析和处理方法,监控模块常见故障分析和处理方法,监控模块常见故障分析和处理方法,三、电池监测仪常见故障分析和处理方法,1、电池监测仪通讯中断地址设置错误将导致电池监测仪不能正常和监控模块通讯，重复的地址设置可能导致同样的问题。电池监测仪的地址设置范围为 112117，起始地址均为 112，然后根据电池监测仪的个数进行自动分配，要求设置 的地址连续。错误的通讯线连接可能导致通讯中断。不合理的接地或者不接地也将导致通讯中断。请务必连接地线，从而有效抑止干扰，提高通讯质量。,电池监测仪常见故障分析和处理方法,2、电池监测仪检测电压异常先逐个测量电池监测仪端口上的输入电压，保证相邻两个端口之间的电压为之际连接电池的电压，任何形式的虚 接（压住电缆包皮，外表连接可靠、实际没有连接）将导致电池电压检测异常。目前电池监测仪设置均通过监控模块进行设置。禁止仅仅通过调测软件进行设置，因为这样可能导致电池监测仪 的测量精度变化，无法正确测量电池的电压。,电池监测仪常见故障分析和处理方法,3、电池监测仪过压或者欠压值无法设置电池监测仪的过压和欠压值设置均有范围要求，要求欠压点不大于过压点，因此设置参数时可能因为范围的限定 错误导致这些参数无法正确设置。请调整参数的设置顺序，确保有效的设置范围。,电池监测仪常见故障分析和处理方法,4、电池监测仪不能正常工作（工作电源异常）电池监测仪要求 48V 供电电源工作正常。电源板具有输出短路自动保护功能，检测电源板好坏时，需要切断所有 的输出，测量并观察输出电压是否正常。由于电池监测仪的采集板和电源板均采用 96 芯欧式插头和母板连接，在插接的过程中，容易因为定位不准导致插 针插断或者弯曲，从而造成电池监测仪不能正常工作。典型的现象就是电池监测仪的电源板电源指示灯会由于采 集板的接入而亮度变暗。电池监测仪的供电禁止从电池组中部分截取电源。,四、绝缘监测仪常见故障分析和处理方法,1、绝缘监测仪主机故障母线存在交流对地信号，将导致绝缘监测仪主机故障。请用万用表交流档测量母线对地的电压，不应有交流信号 存在。绝缘监测仪主机损坏，将导致监控模块上显示绝缘监测仪主机故障。,绝缘监测仪常见故障分析和处理方法,2、绝缘监测仪不输出支路告警母线存在交流对地信号，将导致绝缘监测仪无法测量支路。请用万用表交流档测量母线对地的电压，不应有交流 信号存在。绝缘监测仪的互感器连接有问题。正常连接为双线单独连接，不可以按照共用负极的方式连接，也不可交叉连接。支路没有连接互感器或者没有检测到互感器。请根据下面表格查找对应的阻值关系，找出真正的故障原因。,绝缘监测仪常见故障分析和处理方法-1,绝缘监测仪常见故障分析和处理方法-2,绝缘监测仪常见故障分析和处理方法-3,3、绝缘监测仪支路误告警同一母线只能安装一台绝缘监测仪主机。两台相同型号的主机或者其他厂家的绝缘监测仪连接到同一母线上，将导致绝缘监测仪支路误告警。传感器交叉连接将导致支路误告警。传感器共负极连接将导致支路误告。,五、交流配电模块常见故障和处理方法,1、交流电压采样不准确交流采样板故障，正常交流采样信号为 380V 对应 1.5V 输出。交流电源波形严重畸变将导致交流电压采样不准确（特别应用于矿山、钢铁、石油等非电力行业的情况）。模拟量采样盒或者监控模块故障将导致交流电压采样不准确。,交流配电模块常见故障和处理方法,2、交流自动切换盒异常电缆连接错误将导致交流自动盒损坏。错误的使用交流接触器的辅助触点将导致交流自动切换盒损坏。不使用零线将使交流自动切换盒无法工作。交流电压采样错误也将导致交流自动切换工作异常。,交流配电模块常见故障和处理方法,3、交流输入空开跳闸交流输入部分短路可能导致交流输入空开跳闸。交流输入空开辅助触点损坏可能导致监控模块显示交流输入空开跳闸的告警。交流输入空开的辅助触点的工作电源异常，也将导致告警的发生。,六、直流配电常见故障和处理方法,1、降压硅链不能正常调压手动调整将压硅链的输出电压调整旋钮，观察是否能够正常调压。检查硅链控制盒是否正常，更换试验。,直流配电常见故障和处理方法,2、馈电输出跳闸馈电输出支路短路或者过载，可能导致馈出支路跳闸。空开辅助触点损坏，将导致馈电输出跳闸的告警。选择错误的辅助触点类型可能导致上述告警。,直流配电常见故障和处理方法,3、母线电压异常导致过压或者欠压告警电压采样盒故障将导致母线电压检测异常，出现过压或者欠压的告警。母线采样点不合适，可能在母联时造成母线电压异常的告警。不合适的过压或者欠压告警点设置将导致母线电压异常的告警。,七、其他设备常见故障和处理方法,1、防雷器故障处理C 级防雷器出现空开跳闸的现象，导致防雷器故障告警。C 级防雷器的压敏电阻绿色窗口变红，更换压敏电阻。C 级防雷器的气体放电管损坏。D 级防雷器的指示灯有任意一个熄灭，防雷器损坏，更换。,其他设备常见故障和处理方法,2、后台通讯协议故障处理使用对应的协议测试程序进行测试，观察数据源码和测量值，检查是否正确。3、绝缘监测继电器使用不合适的绝缘检测继电器的辅助触点，导致绝缘检测故障。不合理的告警门限设置，导致绝缘监测继电器动作。,八、交流电源系统,站用交流屏,1，可采用单电源或双电源自动投切方式；2，出线回数、容量可按用户要求设计；3、大玻璃门屏体结构。,低压抽屉式开关柜,交流电源原理图,谢 谢 观 看！,