变电站讲解——直流系统ppt课件.ppt

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1、变电站讲解 直流系统,2010年9月10日,什么是直流系统,直流系统是应用于水力、火力发电厂，各类变电站和其它使用直流设备的用户，为给信号设备、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。直流屏的可靠性、安全性直接影响到电力系统供电的可靠性和安全性。直流系统是以电池容量标称,如65AH,常用名称:GZDW-65AH, 。,直流系统的用途,广泛应用于水力、火力发电厂，各类变电站和其它使用直流设备的用户(如发电厂、变电站、

2、配电站、石化、钢铁、电气化铁路、房地产等)，为信号设备、保护、自动装置、事故照明及断路器分、合闸操作提供直流电源，它也同样广泛的应用于通信部门、计算机房、医院、矿井、宾馆，以及高层建筑的可靠应急电源，用途十分广泛。还有直流系统的心脏是蓄电池，对蓄电池进行科学的维护是直流系统的核心工作。,直流系统的构成,一部份是电池屏,另一部份是直流充电屏（直流屏）。电池屏就是一个可以摆放多节电池的机柜（8006002260）。电池屏中的电池一般是由2V-12V的电池以9节到108节串联方式组成，对应电的电压输出也就是110V或220V。目前使用的电池主要是阀控式密封免维护铅酸电池。直流屏主要是由机柜、整流模块

3、系统、监控系统、绝缘监测单元、电池巡检单元、开关量检测单元、降压单元及一系列的交流输入、直流输出、电压显示、电流显示等配电单元。,整流模块系统,电力整流模块就是把交流电整流成直流电的单机模块，通常是以通过电流大小来标称（如2A模块、5A模块、10A模块、20A模块等等），按设计理念的不同也可以分为：风冷模块、独立风道模块、自冷模块、自能风冷模块和自能自冷模块。它可以多台并联使用，实现了N+1冗余。模块输出是110V、220V稳定可调的直流电压。模块自身有较为完善的各种保护功能如：输入过压保护、输出过压保护、输出限流保护和输出短路保护(为什么装保护)等。,整流模块,监控系统,监控系统是整个直流系

4、统的控制、管理核心，其主要任务是：对系统中各功能单元和蓄电池进行长期自动监测，获取系统中的各种运行参数和状态，根据测量数据及运行状态及时进行处理，并以此为依据对系统进行控制，实现电源系统的全自动管理，保证其工作的连续性、可靠性和安全性。监控系统目前分为两种：一种是按键型还有一种是触摸屏型。监控系统提供人机界面操作，实现系统运行参数显示，系统控制操作和系统参数设置。,监控系统,监控系统,绝缘监测单元,直流系统绝缘监测单元是监视直流系统绝缘情况的一种装置，可实时监测线路对地漏电阻，此数值可根据具体情况设定。当线路对地绝缘降低到设定值时，就会发出告警信号。直流系统绝缘监测单元目前有母线绝缘监测、支路

5、绝缘监测。,绝缘监测单元,当绝缘值低于10K时，装置开始报警。,电池巡检单元,电池巡检单元就是对蓄电池在线电压情况巡环检测的一种设备。可以实时检测到每节蓄电池电压的多少，当哪一节蓄电池电压高过或低过设定时，就会发出告警信号，并能通过监控系统显示出是哪一节蓄电池发生故障。电池巡检单元一般能检测2V-12V的蓄电池和巡环检测1-108节蓄电池。,电池巡检单元,开关量检测单元,开关量检测单元是对开关量在线检测及告警干节点输出的一种设备。比如在整套系统中哪一路断路器发生故障跳闸或者是哪路熔断器熔断后开关量检测单元就会发出告警信号，并能通过监控系统显示出是哪一路断路器发生故障跳闸或者是哪路熔断器熔断。目

6、前开关量检测单元可以采集到1-108路开关量和多路无源干节点告警输出。,降压单元,降压单元就是降压稳压设备，是合母电压输入降压单元，降压单元再输出到控母，调节控母电压在设定范围内（110V或220V）。当合母电压变化时，降压单元自动调节，保证输出电压稳定。降压单元也是以输出电流的大小来标称的。降压单元目前有两种，一种是有级降压硅链，一种是无级降压斩波。有级降压硅链有五级降压和七级降压，电压调节点都是3.5V，也就是说合母电压升高或下降3.5V时降压硅链就自动调节稳定控母电压。无级降压斩波就是一个降压模块，它比降压硅链体积小，它没有电压调节点所以输出电压也比降压硅链要稳定，还有过压、过流、和电池

7、过放电等功能。不过目前无级降压斩波技术还不是很成熟常发生故障，所以还是降压硅链使用效广泛,配电单元,配电单元主要是直流屏中为实现交流输入、直流输出、电压显示、电流显示等功能所使用的器件如：电源线、接线端子、交流断路器、直流断路器、接触器、防雷器、分流器、熔断器、转换开关、按钮开关、指示灯以及电流、电压表等等,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

8、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220KV的变电站直流系统的蓄电池要选择两组电池，电池容量是150AH-200AH，110KV的变电站直流系统的蓄电池要选择一组电池，池容量是100AH-150AH（本站为300AH），35KV的变电站直流系统的蓄电池要选择一组电池，池容量是50AH-100AH。模块数量的配置是要全部模块出额定电流总值要最大经常负荷加蓄电池充电电流.(蓄电池充电电流是按0.1c-0.2c10).如100AH的蓄电池组其充电电流是0.1c*100=10A,在不计算经常负荷的情况下选用额定电流5A电流的模块和话2台模块就可以满足对蓄电池的充电，要

9、实现N+1冗余总共选择3台5A模块。,蓄电池,1、定义：蓄电池是既能把电能转化为化学能储存起来，又能把化学能转变为电能供给负载的化学电源设备 。2、分类：蓄电池一般按电解液不同分为酸性蓄电池和碱性蓄电池两种。酸性蓄电池端电压较高、冲击放电电流大，适合于断路器跳、合闸的冲击负荷，但酸性蓄电池寿命短，运行维护比较复杂。碱性蓄电池体积小、寿命长、运行维护简便，但事故放电时电流较小。目前广泛运用酸性蓄电池。,3、蓄电池主要构成 ：容器、电解液和正、负电极构成 4、蓄电池工作原理 ：蓄电池的正极板和负极板插入电解液中时，发生化学反应，由于正负极板材料不同，正负极板电位不同，正负极板便产生电位差。在外电路

10、没有接通时，正负极板之间的点位差就是蓄电池的电势；在外电路与负载接通时，就有电流流过负载，也既是蓄电池向负载放电。当蓄电池放电后将负载断开，使其与直流电源相连。（由交流经整流设备向直流电源供电，直流电源再给负荷供电，当交流电源失去时，由蓄电池作为备用电源向负载供电，保持供电可靠性，放电完成后，与负载断开，所放电量不一定能够维持到交流电有电状态，不能维持则系统将停电，所以必须尽快检修。为了保证供电可靠性，有的变电所会采用两个或以上的交流电源供电，但仍需设置蓄电池组所谓其后备电源，以免两个电源同时出现故障）。由于单个蓄电池电压较低，需若干个连接成蓄电池组，作为发电厂及变电所的操作电源。蓄电池组作为

11、操作电源，不受电网运行方式变化影响，在故障状态下仍能保证一段时间供电，具有很高的供电可靠性。,5、蓄电池的容量及自放电：蓄电池的容量，就是蓄电池放电到某一允许最小电压（或称终止电压）的过程中所放出的电量，以安时Ah）表示。蓄电池的容量与极板类型，电解液的比重，放电电流的大小与工作温度等因素有关。放电率可用放电电流大小或放电到终止电压的时间长短表示。蓄电池充电后，无论工作或不工作，其内部都有放电现象，这种现象成为自放电。这是由于电解液上下层比重不同，极板上下电势不等和正负极板上下之间的均压电流引起蓄电池有自放电，同时电解液中含有金属杂质沉淀在极板上会形成局部短路，也会引起蓄电池有自放电。由于自放

12、电现象的存在增加了蓄电池的内部损耗。蓄电池即使没有工作，一定时间后也必须进行充电检查，以免损坏。,蓄电池组的充电-放电运行方式,蓄电池组的充电-放电运行方式就是对运行中的蓄电池组进行定期的充电，以保持蓄电池的良好状态。其工作特点是正常工作时，充电设备，由充好电的蓄电池向直流负荷供电。为了保证在事故情况下蓄电池组能可靠的工作，蓄电池组正常放电时必须留有一定的裕量，决不能使蓄电池完全放电。通常放电约达容量的60%-70%时，便应停止放电，将充电设备投入，进行充电。在充电过程中充电设备除了向蓄电池组供电以外，还要担负经常性直流负载，故充电设备必须有足够的容量。整流装置回路中装有双投刀闸开关1K，以便

13、使整流设备即可以对蓄电池组充电，也可以直接接在直流母线上作为直流电源。在整流装置回路中，装设电压表和电流表以监视端电压和供电电流。在蓄电池组接至母线的回路中，装设有双向刻度的电流表，用以监视充电和放电电流 （什么意思？）。,蓄电池在充电和放电过程中，端电压的变化很大，放电时，酸性蓄电池每个蓄电池的端电压由2V下降到1.75-1.8V；充电时则由2.1升高到2.6-2.7。为了维持直流母线电压的稳定，在充放电过程中必须调整电压。在电力系统中，多采用端电池调节器，用来调节接到母线上蓄电池的数目，以维持直流母线的电压。为此，将全部蓄电池分为两部分，一部分固定不调的基本蓄电池，另一部分是可调的端电池。

14、在充放电过程中，通过改变段电池的数目，达到维持母线电压基本稳定的目的。,端电池调节器,端电池调节器（呈圆环状，里面有呈环状排列的金属片，并相隔一定的距离）有手动和电动两种形式。互相绝缘的金属片依次连接到端电池间的抽头上，通过操作放电手柄1P或充电手柄2P就可以调节投入蓄电池的数量。为了在调节过程中防止电路终端，将每一个手柄的触头分为两部分，即主触头和辅助触头，在调节过程中先使两个触头跨接在相邻的两个金属片上，并通过另一个电阻连接着，然后断开辅助触头完成一次调节（相当于调压分接头）。,蓄电池：阀控式密封铅酸蓄电池,该蓄电池组运行过程中充电方式通常有三种：（1）初充电（2）浮充电（3）均衡充电,（

15、1）初充电：新安装的蓄电池或大修中更换的蓄电池第一次充电，称为初充电。初充电电流为1.0倍I10（10小时率放电电流），单体电池充电电压到2.32.4V时电压平衡，电压下降即可投运，即转为浮充运行。（2）浮充电 阀式电池完成初充电后，转为浮充电运行，浮充电电压值为2.232.27V之间，根据制造厂家要求和运行具体使用情况而定。浮充电流值为0.32mAh，作为电池内部的自放电和外壳表面赃污后所产生的爬电损失，从而使蓄电池组始终保持95%以上的容量。,（3）均衡充电阀式电池在长期浮充运行中，如发生以下情况时，需对蓄电池进行均衡充电：A、当电池安装完毕；B、浮充运行中蓄电池间电压偏差超过规定标准时，

16、即个别电池硫化或电解液的密度下降，造成电压降低，容量不足；C、当交流电源中断时，放电容量超过规定（5%10%）C10以上。上述情况，按程序进行均衡充电。对第二种情况如果设有电池监控装置能判断时，根据该装置监测情况进行均衡充电。如果不准确的电池监控装置时，则根据制造厂的要求，一般浮充运行3个月，720小时后即进行均衡充电。在投运前，对电池进行初充电，此时用恒流为1.0I10进行充电。当单体电池电压上升为2.35V转为恒压充电，此时充电电流减少，转为正常运行状态，即浮充电压为2.25V。当运行720h以后进行均衡充电，即先以1.0I10对电池充电，电池电压为2.35V转为恒压充电。,本站阀控式密封

17、铅酸蓄电池组,两组阀控式铅酸蓄电池 蓄电池组容量： 300Ah（容量是怎么计算出来的？） 蓄电池个数： 每组52只 事故放电时间： 两小时 蓄电池直流母线浮充电压：115V 蓄电池放电终止电压： 1.85V 放电1小时后冲击负荷： 35KW（5S） 经常负荷： 6KW 蓄电池寿命： 20年 蓄电池安装在支架上 直流母线电压范围： 90160V,蓄电池基本技术参数：型式： 阀控式铅酸蓄电池单体电池额定电压： 2V单体电池浮充电电压： 2.232.27V单体均衡充电电压： 2.302.40V10h放电容量： 300Ah,技术性能要求蓄电池环境温度在-10+45条件下，其性能指标应满足正常使用要求。

18、蓄电池在环境温度2025时的浮充运行寿命应不低20年。蓄电池组按规定的试验方法，10h率容量应在第一次充放电循环时不低于0.95C10，第五次循环应达到C10放电终止电压为1.83V。卖方应提供蓄电池接线板、支架、附件等。蓄电池间接线板、终端接头应选择导电性能有两极的材料，并具有防腐蚀措施。蓄电池槽、盖、安全阀，极柱封口剂等材料应具有阻燃性。,蓄电池采用全密封防泄露结构，外壳无异常变形、裂纹及污迹，上盖及端子无损伤，正常工作时无酸雾逸出。蓄电池极性与标志极性一致，正负极性及端子应有明显标志，且便于用螺栓连接，其极性、端子外形尺寸应与所提供图纸一致。极板 厚度应与使用寿命相适应，且正极板厚度不得

19、低于3.5mm。电池电压均衡性满足一组蓄电池中任一二个电池的开路电压差不超过20mV（2V蓄电池）。蓄电池使用期间安全阀应自动开启闭合，闭阀压力应在1KPa10KPa范围内，开阀压力应在10KPa49KPa范围内。蓄电池除安全阀外，应能承受50 KPa的正压或负压而不破裂、不开胶，压力释放后壳体无残余变形。大电流放电：蓄电池以30I10的电流放电1分钟，极柱不应熔断，其外观不得出现异常。,蓄电池安全阀,二个蓄电池之间连接跳的压降，3I10不得超过8mA。电池组间互相连接线应绝缘。防爆性能：蓄电池在充电过程中，外部遇明火时，不应内部爆炸。蓄电池封置90天后，其电荷保持能力不低于85%。蓄电池的密

20、封反应效率不低于95%。蓄电池具有耐过充能力和过充寿命。以0.3 I10电流连续充电160h后，外观应无明显变形及渗液。标称电压2V蓄电池过充寿命不应低于210天。蓄电池自放电率每月不大于4%。蓄电池在-30%和65时封口剂应无裂纹及溢流，密封性应符合规定。,制造厂提供的蓄电池内阻值，应与实际测试的蓄电池内阻值一致，允许偏差范围10%。蓄电池在正常浮充电状态下运行3-6个月，蓄电池端电压与平均值的偏差应不大于0.05%。蓄电池组以预放电电流1I10放电1小时后，叠加冲击电流（8 I10）放电1次，冲击放电时蓄电池组端电压不低于101V。蓄电池组放电特性曲线应具有1I10、2I10、3I10、4

21、I10、5I10、10I10放电特性曲线应具有不同放电电流放电1小时后，叠加不同冲击电流（时间为0.5s）的特性曲线。放电电流：0、1I10、2I10、3I10、4I10、5I10冲击放电电流：0-15I10、30I10、35I10、30I10,UPS交流不停电电源,UPS（Uninterruptible Power System ），即不间断电源，是一种含有储能装置，以逆变器为主要组成部分的恒压恒频的不间断电源。主要用于给单台计算机、计算机网络系统或其它电力电子设备提供不间断的电力供应。当市电输入正常时，UPS 将市电稳压后供应给负载使用，此时的UPS就是一台交流市电稳压器，同时它还向机内电

22、池充电；当市电中断（事故停电）时, UPS 立即将机内电池的电能,通过逆变转换的方法向负载继续供应220V交流电，使负载维持正常工作并保护负载软、硬件不受损坏。,UPS的组成,UPS电源系统由4部分组成：整流、储能、变换和开关控制。其系统的稳压功能通常是由整流器完成的，整流器件采用可控硅或高频开关整流器，本身具有可根据外电的变化控制输出幅度的功能，从而当外电发生变化时（该变化应满足系统要求），输出幅度基本不变的整流电压。净化功能由储能电池来完成，由于整流器对瞬时脉冲干扰不能消除，整流后的电压仍存在干扰脉冲。储能电池除可存储直流直能的功能外，对整流器来说就象接了一只大容器电容器，其等效电容量的大

23、小，与储能电池容量大小成正比。由于电容两端的电压是不能突变的，即利用了电容器对脉冲的平滑特性消除了脉冲干扰，起到了净化功能，也称对干扰的屏蔽。频率的稳定则由变换器来完成，频率稳定度取决于变换器的振荡频率的稳定程度。为方便UPS电源系统的日常操作与维护，设计了系统工作开关，主机自检不间断电源故障后的自动旁路开关，检修旁路开关等开关控制。,UPS的原理,AC-DC变换：将电网来的交流电经自耦变压器降压、全波整流、滤波变为直流电压，供给逆变电路。AC-DC输入有软启动电路，可避免开机时对电网的冲击。 DC-AC逆变电路：采用大功率IGBT模块全桥逆变电路，具有很大的功率富余量，在输出动态范围内输出阻

24、抗特别小，具有快速响应特性。由于采用高频调制限流技术，及快速短路保护技术，使逆变器无论是供电电压瞬变还是负载冲击或短路，均可安全可靠地工作。 控制驱动：控制驱动是完成整机功能控制的核心，它除了提供检测、保护、同步以及各种开关和显示驱动信号外，还完成SPWM正弦脉宽调制的控制，由于采用静态和动态双重电压反馈。极大地改善了逆变器的动态特性和稳定性。,UPS电源工作过程 当市电正常380Vac时，直流主回路有直流电压，供给DC-AC交流逆变器，输出稳定的220Vac交流电压，同时市电对电流充电。当任何时候市电欠压或突然掉电，则由电池组通过隔离二极管开关向直流回路馈送电能。从电网供电到电池供电没有切换

25、时间。当电池能量即将耗尽时，不间断电源发出声光报警，并在电池放电下限点停止逆变器工作，长鸣告警。不间断电源还有过载保护功能，当发生超载（150%负载）时，跳到旁路状态，并在负载正常时自动返回。当发生严重超载（超过200%额定负载）时，不间断电源立即停止逆变器输出并跳到旁路状态，此时前面空气开关也可能跳闸。消除故障后，只要合上开关，重新开机即开始恢复工作。为使不间断电源充分工作，避免在过载或欠载下运行，电源在开机前，首先计算负载容量。,FR-UK型不间断电源（标称额定功率）80%的阻性负载设计负载能力，一般带计算机负载时可承受的按下式估算： i=1 n PiP 其中P为不间断电源输出容量（VA）

26、，P为第i个负载伏安数 每套PLC功率： 220V*0.5=110VA 每台操作站功率： 220V*2A=440VA IBM PC客户机及服务器：220V*1.5A=330VA 则总功率：10*110VA+4*440VA+11*330VA=6490VA 6490VA/0.8=8112VA 因此，在这条棒材生产线上，采用10KVA的不间断电源比较合适。,UPS日常维护与检修,(1)UPS电源在正常使用情况下，主机的维护工作很少，主要是防尘和定期除尘。特别是气候干燥的地区，空气中的灰粒较多，机内的风机会将灰尘带入机内沉积、当遇空气潮湿时会引起主机控制紊乱造成主机工作失常，并发生不准确告警，大量灰尘

27、也会造成器件散热不好。一般每季度应彻底清洁一次。其次就是在除尘时，检查各连接件和插接件有无松动和接触不牢的情况。,(2)虽说储能电池组目前都采用了免维护电池，但这只是免除了以往的测比、配比、定时添加蒸馏水的工作。但外因工作状态对电池的影响并没有改变，不正常工作状态对电池造成的影响没有变，这部分的维护检修工作仍是非常重要的，UPS电源系统的大量维修检修工作主要在电池部分。 a.储能电池的工作全部是在浮充状态，在这种情况下至少应每年进行一次放电。放电前应先对电池组进行均衡充电，以达全组电池的均衡。要清楚放电前电池组已存在的落后电池。放电过程中如有一只达到放电终止电压时，应停止放电，继续放电先消除落

28、后电池后再放。 b.核对性放电，不是首先追求放出容量的百分之多少，而是要关注发现和处理落后电池，经对落后电池处理后再作核对性放电实验。这样可防止事故，以免放电中落后电池恶化为反极电池。,c.平时每组电池至少应有8只电池作标示电池，作为了解全电池组工作情况的参考，对标示电池应定期测量并做好记录。 d.日常维护中需经常检查的项目有：清洁并检测电池两端电压、温度；连接处有无松动，腐蚀现象、检测连接条压降；电池外观是否完好，有无壳变形和渗漏；极柱、安全阀周围是否有酸雾逸出；主机设备是否正常。 e.免维护电池要维护，不是什么无稽之谈，应从广义的维护立场出发，做到运行、日常管理的周到、细致和规范性，保证设

29、备（包括主机设备）保持良好的运行状况，从而延长使用年限；保证直流母线经常保持合格的电压和电池的放电容量；保证电池运行和人员的安全可靠。这就是电池维护的目的，也是电池运行规程中包括的内容和进行规则。,(3)当UPS电池系统出现故障时，应先查明原因，分清是负载还是UPS电源系统；是主机还是电池组。虽说UPS主机有故障自检功能，但它对面而不对点，对更换配件很方便，但要维修故障点，仍需做大量的分析、检测工作。另外如自检部分发生故障，显示的故障内容则可能有误。 (4)对主机出现击穿，断保险或烧毁器件的故障，一定要查明原因并排除故障后才能重新启动，否则会接连发生相同的故障。 (5)当电池组中发现电压反极、

30、压降大、压差大和酸雾泄漏现象的电池时，应及时采用相应的方法恢复和修复，对不能恢复和修复的要更换，但不能把不同容量、不同性能、不同厂家的电池联在一起，否则可能会对整组电池带来不利影响。对寿命已过期的电池组要及时更换，以免影响到主机。,本站UPS介绍许继电气,1、环境条件：安装地点：户内（通风良好）海拔高度：4000米环境温度：-5+55最大日温差：25月平均最大相对湿度：90%（20）日平均最大相对湿度：95%(20)抗震能力：8度防护等级：IP30,2、基本技术条件2.1全站设置一套UPS。由主机系统、单旁路系统、馈线屏等组成，每套UPS至少包括：2台5KVA逆变电源，进线开关、馈线开关等。2

31、.2UPS装置主要向下列负荷供电：计算机监测、监控系统，电能计费系统、继电保护装置、火灾自动报警系统以及其他自动和保护装置等。2.3UPS装置应为三相输入、单相输出，旁路输入电源为三相，直流输入由直流系统供电。2.4UPS的运行模式 正常情况下，UPS主机分别由外部交流电源输入经整流逆变对负荷供电。当主机交流信号消失时自动（无延时）转为站内直流电源供电，再经逆变对UPS负荷供电。当UPS主机故障时经旁路静态开关自动转换为旁路系统供电（切换时间不大于5ms），或者当主机进行计划维修时经手动旁路开关切换为旁路供电（先合旁路电源后断主机）。,2.5UPS控制要求 UPS控制装置应是微机型，采用模块化

32、设计 UPS控制装置采样、控制、监视由微机完成并通过微机设置参数。 UPS内部装置故障不应引起UPS整套装置瘫痪，整流器、逆变器、静态开关应具有单独的控制板和控制电源，每个控制板分别带自诊断功能和LED显示，能迅速测试UPS系统各部分的异常状况并声光报警显示。UPS主机柜面板上应具有数字监控键盘。通过监控盘上液晶显示流程图能显示UPS系统工作状态（如整流器运行、直流系统供电运行、旁路供电运行等）。通过监控盘上液晶数字显示器能显示UPS系统的运行参数（如主机输入电压及电流、旁路输入电压及电流。直流输入电压及电流UPS输出电压电流频率及UPS负荷百分比等）。通过监控键盘上的LED显示及报警声可显示

33、UPS各部件的异常事件，应能给文字说明并记录相关事件。UPS各部分的异常事件还应分别给出硬接点送DCS报警。UPS控制装置应有RS485通信接口（通信规约在设计联络会确定），供方应承诺监控系统厂家开放通信规约并保证通信成功。,3、UPS输出技术参数额定功率KVA：2*5KVA交流输入电压：38015%，505HZ；直流输入电压：DC220V（170280V）交流输出电压：220V交流输出切换方式：同步跟踪切换交流异常转直流供电：无瞬间断电系统转维修旁路切换时间：无瞬间断电逆变单元异常转电子旁路切换时间：4ms功率因数：0.8（滞后）稳压精度：2%满载效率：90%过载：120%满负荷10min；

34、150%满负荷10S总的谐波失真：3%音响噪声：55dB设备外形：2260*800*600（mm）,直流系统的设计,电站简介 Mollasadra水电站位于伊朗伊斯兰共和国法尔斯省（Fars）境内的Kor 河主要支流Tange-Boragh河上。工程枢纽主要包括大坝、溢洪道、输水系统、发电厂房及开关站、灌溉和排水系统等。电站采用引水式发电，发电厂房及开关站位于Tange-Boragh 河左岸大坝下游约3.5km处，发电厂房为地面式，厂房内共装设2 台混流式水轮发电机，总装机容量2伊50MW，最大净水头231m。电站年利用小时数为1760h，多年平均发电量为176GWh。电站以2 回132kV出

35、线一级电压接入电力系统。水电站装设由蓄电池供电的直流系统，由于继电保护、计算机监控、事故照明、交流不停电电源等用电负荷极为重要，因而对直流系统供电的可靠性要求很高。 要保障电站直流系统可靠性，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、开关设备等。,1 直流系统电压220V和110V的比较1.1 直流电压采用220V的优点 （1）水电站占地面积大，被控制的对象远，在相同操作功率时，220V控制电缆中的电流比110V电缆小一半，减小了控制电缆中的电压降。在距离较远的情况下，

36、为满足电压降的要求，所需的控制电缆截面一般不超过2.5mm2，这将给施工带来较大方便，也节省了投资。 （2）本工程采用微机监控、保护下放方式，各保护小室布置于配电装置之中，要求抗电磁干扰能力强。在同等电磁干扰条件下，220V直流电压等级的音噪比高于110 V 直流电压等级。采用220V直流系统有利于抗电磁干扰。 （3）电站的照明一般为交流220 V，事故照明采用直流220V，接线简单，切换回路可以简化，而用110V 直流电源时，事故照明回路不能直接切换，需要增加降压变压器或逆变电源装置或采用其他方法来解决事故照明的供电问题，从而增加了事故照明回路的复杂性。1.2 直流电压采用220V的缺点 （

37、1）蓄电池的个数与110 V 相比增加1 倍，因而增加了蓄电池组本身的造价，也相应增加了蓄电池室建筑面积。,（2）220 V 电压对绝缘的要求较110 V高，据蓄电池运行规程规定，蓄电池组允许的绝缘电阻最低值220V为0.2M，110V为0.1M。当两者采用同型号的电缆和二次设备，其绝缘裕度以110V为大。 （3）直流回路的继电器和接触器触点断开时，对所连接的电路产生干扰电压，干扰电压的幅值和直流电压成正比，对电子设备有影响。1.3 技术比较 随着科学技术的不断发展，各直流系统制造厂根据在运行和维护中遇到的问题，作了大量的改进工作，基本上解决了直流电压采用220 V的不足之处，如加大对地绝缘裕

38、度，从而减少直流系统接地故障的几率；用电容或反向二极管串入数百欧低值电阻并在中间继电器线圈上作消弧回路，抑制干扰电压幅值；同时水电站采取计算机保护，其本身抗干扰能力强，干扰电压对其影响较小；增大信号继电器内阻，防止因电容电流而引起某些信号继电器误动作等，从而增加了220V直流系统安全可靠稳定性。 本工程采用微机监控、保护下放方案，即在各配电装置中设保护小室，二次设备分散布置在各小室内，各小室中都设有独立的直流系统(直流主屏布置于继电器室、机旁配电室内)，可缩短控制电缆的长度。通常控制电缆的长度都没有超过200 m，但本工程控制对象较多，还存在部分控制电缆长度超过200m，如果直流电压采用110

39、V，则将加大控制电缆截面，给施工和维护带来一定的困难，也增加投资。 因此，通过比较决定本套直流系统采用220V等级电压。,2 蓄电池组的设置及直流系统接线2.1 蓄电池组的设置 按DL/T5044-2004电力工程直流系统设计技术规程的规定，如图1 所示，本工程直流系统设2组220V 蓄电池，三套直流充电机，两段直流主母线，母线之间设母联开关。,2.2 直流系统接线 整个直流系统有三套英国CT 公司生产的充电机，由一路三相电源供电。在交流输入端有三个60kW的变压器，还加入了避雷装置，保证了输入电源的稳定。 经过相控充电机整流后，两套主充电机通过滤波电容和断路器输出直流到蓄电池组。备用充电机通

40、过滤波电容和断路器输出到两段直流母线，两段母线之间还有母联开关可并联两段母线。正常时每段母线的充电机给各自的母线充电和提供负载电流。当任何一端母线的充电机出现故障时，通过断路器把备用的充电机投入相应母线代替原先的充电机工作。 充电装置的监控系统人机界面采用工业触摸屏。通过点击触摸屏幕上功能键完成相应的参数查看和具体的功能控制，监控分为主监控单元、绝缘检测单元、蓄电池巡检单元、开关量检测单元。各个功能模块分散在各个相应的柜体中，通过485总线进行通信来传输数据和信息。,主充电柜上各有4 个开关使用电动操作机构，能通过上位机发送通信信号操作开关的分/合来实现远方操作，同时通过远方/本地开关能切换电

41、操装置的控制方式。在本地方式下就只能通过手动开关来控制开关的分/合。同时如果电操机构的电控部分出现问题，可以使用手柄来直接控制开关的分/合。 母线回路分两段，各由单独的充电机和蓄电池供电，当三相交流电正常时由充电装置给输出馈线回路供电，当三相交流输入停电时，由蓄电池给输出馈线供电。同时还在继电器室、机旁配电配置交直流配电柜，以满足用电要求。蓄电池活化时，能通过充电机把直流逆变为交流，把其反馈到电网上，保证节约能源。 直流系统的馈电柜上还设有硅降压装置，把合闸母线电压通过自动调节的硅降压装置（降压范围为35V），可以保持控制母线电压稳定在DC220（110%）V 的范围内，因为合闸母线电压是不断

42、变化的（DC198260V）。,直流系统的馈电柜上还设有绝缘检测装置，能对母线和各个支路的绝缘情况进行检测，当母线的对地电阻下降到25k以下，就能发出报警,并在监控系统上显示接地的电阻值和在哪个回路。 在蓄电池室的每套电池上设置了一套电池巡检装置，实时检测每节电池的电压，如果出现电池电压过高、过低的情况，能通过监控系统发出报警。并显示出是哪节蓄电池出现故障。 在每个开关上都装有辅助接点和报警接点，同时监控系统能分别采集，所以能分别出开关是事故跳闸还是正常分合闸。 逆变部分使用10kV 的逆变装置，能在交流供电电源失电的情况下，把电池的直流电逆变成交流电源，为电站的交流负荷提供事故电源输出。 如

43、图2 所示，在直流母线上接入DC/DC 模块，把220V直流电变换成48V 直流电，给站用通讯电源供电。,这样就把直流电源的电池作为主要的备用电源，在交流停电时提供事故、后备电源。,3 蓄电池容量计算3.1 设计原始数据 （1）电网输入电源国三相，50 Hz，380 V，两路独立电源； （2）电池参数 蓄电池充电电压14.1V/只； 电池浮充电电压13.513.8V/只； 电池充电电流0.1C0.2C； （3）直流输出 控制母线电压220（110%）V； 控制母线负荷15A； （4）负荷 冲击负荷7A； 事故负荷60.22A。,3.2 蓄电池参数计算 该水电站认为事故放电时间应持续8h。电池电

44、压最低为1.75V（此时电池电压应该0.85Ue）。采用的HOPPECKE电池放电电流值为I1=97A。设计余量为15%。Qe逸Isgtsg/KkKQKt （1）式中：Qe 为电池容量； Isg为应急负载电流； tsg 为应急放电时间（依照伊朗方面要求，本工程为8.0h）； Kk 为可靠系数为0.8； KQ为放电容量比或者容量缩减系数，因此，KQ=I1tsg/Q10=978/800=0.97； Kt 为电池容量在使用环境为10时的缩减系数，Kt=1/1.19=0.84。 根据计算，Qe60.22 8/(0.800.970.84) =739.08Ah(1+15%)=849.9Ah 因此，选用HO

45、PPECKE 公司108 只OPzS1000蓄电池，满足容量要求。,4 充电机及电气元件的选择4.1 直流220 V系统充电机的选择 满足最大充电电流即满足均衡充电要求，即Ir=（1.0I101.25I10）+Ijc+Ib=100125+10+(135伊0.2)=162（A） （2）式中：Ir为充电机额定电流（A）； Ijc为直流系统的经常负荷电流（A）； Ib 为备份电流，取最大负荷的20%。 根据英国CT公司选型表，选用M210R 全数字化充电机，满足要求。,4.2 充电机输出电路 断路器额定电流按充电机额定输出电流选择，即InKkIm 1.2伊210=252（A） （3）式中：In为直流

46、断路器额定电流（A）； Im 为充电装置额定电流（A）； Kk 为可靠系数，取1.2。,4.3 蓄电池组出口电路 （1）断路器额定电流按蓄电池的1h放电率选择，即In逸I1h逸5.5伊I10逸550（A） （4）式中：I1h 为蓄电池1 h放电率电流（A），铅酸蓄电池取5.5I10。 （2）按保护动作选择，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，即InKc4In.max2.0100200（A） （5）式中：In.max 为直流馈线中直流断路器最大的额定电流（A）； Kc4为配合系数，取2.0。 取上面两个电流大者，即In为550A。,4.4 熔断器 根据蓄电池容量，蓄电池出口电路熔

47、断器额定电流为630A，控制母线输出回路熔断器选择为40A，监控装置电源用熔断器为6A。4.5 断路器 根据蓄电池的容量，蓄电池输出电路断路器额定电流为630A。4.6 连接导线的选择 连接导线的参数如表1所列。,5 工程检测 在设备安装调试后，按照IEC612042进行了严格的检测，检测数据对照如表2表6 所列。,6 一体化电源 本套直流系统代表了一种新的电源趋势，就是一体化电源。为保证变电站中的后台监控机、自动装置、变送器、通讯设备、保护装置等交直流用电装置的安全运行，除变电站的直流系统外，还需要配置UPS 装置和专用的通讯电源装置，以往一直将这三种不同的电源分别设置，各自配置一组蓄电池，

48、导致设备整体造价高，维护量大，资源利用率低。 现在尝试采用以上介绍的组合方式，用正弦波逆变器代替UPS设备，用大功率DC/DC变换器代替通讯电源装置，两种设备的输入直接挂靠在直流的充电装置上组成一体化电源系统，交流失电时，由直流系统的蓄电池提供直流用电，同时逆变器和DC/DC 变换器的状态信息送入直流的监控系统。 采用上述方式，可以省去UPS 和通讯电源中的蓄电池以及监控单元。在设备管理上，仅需对直流系统的蓄电池进行智能化管理，从而减少系统的维护。,总结,通过对伊朗Mollasadra 水电站的直流系统设计，体现了当前直流系统发展为一体化电源的趋势。一体化电源集成了蓄电池，同时通过各种智能设备组成了通讯网络，降低了电站电源装置的维护工作量和设备成本，大大提高了设备的智能度，将在越来越多的电站中使用,谢谢！,