直流系统讲课(陈可瑶).ppt
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1、直流系统介绍,海门培训队,基本概念1、什么是直流方向和时间不作周期性变化的电流,但电流大小可能不固定,而产生波形叫做直流电简记为DC。强度与方向都随时间做周期性变化的电流叫做交流电,简记为AC。2、直流系统的重要性直流系统是发电厂厂用电中最重要的一个部分,它应能保证在任何事故情况下,都能可靠和不间断地向其用电设备供电。3、直流系统的供电对象控制类负荷:继电保护、自动装置、信号设备、通信系统、开关电器操作。动力类负荷:主机、小机直流润滑油泵、密封油泵,UPS的直流电源,励磁系统起励电源,发电机出口开关油泵,事故照明等重要电源(本厂)。4、直流电源:蓄电池组蓄电池组是直流系统的重要组成部份,主要作
2、用是在交流正常时储存电能,并在交流停电时释放电能,在全厂交流电源都停电的情况下,仍能保证直流用电设备可靠而连续的工作。蓄电池组一般作为冲击负荷和事故供电电源。,直流系统概况,我厂的直流电源设备是深圳奥特迅电力设备股份有限公司生产的。我厂单元机组每台机设置1组220V动力用直流系统和2组110V控制用直流系统,每套直流系统都设两路电源,两路电源分别取自本机组两段保安段,保证其供电可靠性。500kV升压站网控室设置3套110V网控用直流系统,为500kV升压站的控制、保护、仪表、信号等装置提供直流电源,共设三路电源,电源分别取自3、4号机组的保安段。我厂还另设1套化学水系统110V直流系统。,11
3、0V直流系统,每台机组110V直流系统采用2组800Ah的蓄电池,采用单母线接线,设有充电母线和配电母线,充电母线用于蓄电池的充电和试验。直流馈线和蓄电池浮充电器接到配电母线,两组110V蓄电池直流配电母线间设有联络开关,110V直流系统用于控制、保护、测量负荷,110V直流系统设两组主充电装置,模块冗余设置。根据需要在主厂房电气配电间等设置直流分电屏。我厂110V直流系统图,机组110V直流系统接线:单母线分段接线,二组蓄电池配置 交流电源电压:380V15%交流电源频率:50Hz5%直流系统电压:110V DC 蓄电池型式:阀控密封铅酸蓄电池蓄电池容量:800Ah蓄电池组数:每台机组2组,
4、共4组每组蓄电池个数:52只 充电装置数量:每台机组2套,共4套充电装置型式:40A高频开关电源(共7组,6运1备)直流母线电压范围 93V121V,220V直流系统,每台机组220V直流系统采用1组2500Ah的蓄电池,采用单母线接线,两台机组的220V蓄电池经过刀开关相联,设有防止两组蓄电池并联运行的闭锁装置,接线与每台机组110V直流系统相似。220V直流系统供给主厂房事故照明、动力负荷和交流不停电电源及集控楼事故照明电源。两台机组的220V直流系统各设一组充电装置满足浮充和均冲要求,模块冗余设置。我厂220V直流系统图,机组220V直流系统接线:单母线接线,一组蓄电池配置交流电源电压:
5、380V15%交流电源频率:50Hz5%直流系统电压:220V DC蓄电池型式:阀控密封铅酸蓄电池蓄电池容量:2500Ah蓄电池组数:每台机组1组,共2组每组蓄电池个数:104只充电装置数量:每台机组1套,共2套充电装置型式:30A高频开关电源(共12组,10运2备)直流母线电压范围 192V248V,网络继电器楼110V直流,网络继电器楼110V直流系统采用2组400Ah的蓄电池,采用单母线接线,设有充电母线和配电母线,充电母线用于蓄电池的充电和试验。直流馈线和蓄电池充电器接到配电母线。网络继电器楼110V直流系统供给网络继电器楼的控制、保护、测量负荷及事故照明,动力负荷和交流不停电电源等。
6、网络继电器楼110V直流系统设两组浮充电装置和一台满足一组蓄电池组均衡充电要求的公共充电设备(两组蓄电池公用)。我厂网控110V直流系统图,网络继电器楼110V直流系统接线:单母线分段接线,二组蓄电池配置交流电源电压:380V15%交流电源频率:50Hz5%直流系统电压:110V DC蓄电池型式:阀控密封铅酸蓄电池蓄电池容量:400Ah蓄电池组数:共2组每组蓄电池个数:104只充电装置数量:共3套充电装置型式:20A高频开关电源(共5组,4运1备)直流母线电压范围 93V121V,化学水110V系统,化学水系统设置一套110V成套直流设备。每套设1组100Ah的110V胶体蓄电池、1套高频开关
7、式充电设备及馈出设备。直流系统正常时以浮充电方式运行。直流系统采用单母线接线,设有充电母线和配电母线,充电母线用于蓄电池的充电和试验。直流馈线和蓄电池充电器接到配电母线。我厂化学水110V系统图,化学水系统110V直流系统接线:单母线接线,一组蓄电池配置交流电源电压:380V15%交流电源频率:50Hz5%直流系统电压:110V DC蓄电池型式:胶体蓄电池蓄电池容量:100Ah(由卖方供货,组屏安装)蓄电池组数:共1组充电装置数量:共1套充电装置型式:20A高频开关电源(共4组,3运1备),单母线分段接线优缺点:优点:运行方式灵活,供电可靠(UPS、小机直流油泵、引风机直流润滑油泵),便于检修
8、 缺点:接线较为复杂,配置设备较多,维护麻烦,直流系统组成及工作原理,直流电源系统主要由交流配电、充电模块(将交流电源变换为高品质的直流电源)、监控模块(负责实现直流电源系统的监测、控制和管理的功能模块)、母线调压(降压硅链)、直流馈电(将直流电源经直流断路器分配到各直流用电设备。包括合闸回路、控制回路和闪光回路以及绝缘监测装置等)、绝缘监测(监测母线和支路的绝缘下降情况)、蓄电池组等几大部分组成。不同的接线方式有不同的特点,但基本原理是一致的,基本组成形式如图所示:,直流原则图,直流组成介绍,为增强供电可 靠性,为保护提供 两种直流电,直流 系统分为两段,即 直流段和段。左图为成套直流柜的直
9、流段:高频 开关电源屏、直流监控屏和直流馈线 屏。,智能高频开关直流电源系统构成:交流总电源开关、各充电模块空开、充电模块、WJY3000A型微机绝缘监控模块、电压电流表等概述:我厂采用的智能高频开关电源模块是深圳奥特迅电力设备有限公司生产的ATC230M40、ATC115M50 型号 ATC230M40与 ATC115M50的模块外形尺寸、前面板及后面板布置一样。ATC230M40与 ATC115M50的模块图。,基本工作原理,1、交流输入正常时 系统交流输入正常时,交流输入电源通过交流配电给各个充电模块供电。充电模块将输入三相交流电转换为220V或110V的直流,经隔离二极管隔离后输出,一
10、方面给电池充电,另一方面给合闸负载供电。此外,合闸母线还通过降压硅链装置为控制母线提供电源。系统中的监控部分对系统进行管理和控制,信号通过采集处理后,再由监控模块统一管理,在显示屏上提供人机操作界面,并可以接入到远程监控系统。系统还可以配置绝缘监测仪或绝缘监测继电器,监测母线绝缘情况。,交流输入停电或异常时 交流输入停电或异常时,充电模块停止工作,由电池向负载供电。监控模块监测电池电压、电流和放电时间,当电池放电到一定程度时,监控模块告警。交流输入恢复正常以后,监控模块根据电池放电情况自动选择充电方式,控制充电模块对电池进行充电。系统工作时的能量流如图所示:,系统能量流动图,智能高频电源开关充
11、电模块,充电模块的主要功能是将交流电源变换为高品质的直流电源。模块构成:尖峰抑制和EMI电路、全波整流及滤波器、PFC无源功率因数校正电路、高频变换及高频变压器、高频整流滤波器、高频EMI电路等。模块为温控风冷智能型,具有稳压、稳流及限流性能,为定电流、恒电压型充电设备。,充电模块工作原理图:交流变成脉动的直流 直流变交流 交流变直流,1)LED显示面板显示模块的电压、电流或告警信息。由显示切换按钮进行输出电压和电流的显示切换。显示3位数字,电压显示精度为0.3V,电流显示精度为0.2A。出现模块告警时,闪烁显示故障代码。2)指示灯模块面板上有3个指示灯,功能如下:电源指示灯(绿色)亮 灭 无
12、输入电压以至模块内部的辅助电源不工作保护指示灯(黄色)灭 亮 直流输入电压或输出电压超出正常范围。模块内部过热。模块未完全插好故障指示灯(红色)灭 闪烁 风扇故障,不转动3)显示切换按钮 显示切换按钮用于切换LED显示面板的显示内容。如果LED正显示输出电压,按一下该按钮则显示输出电流,再按一下该按钮则又显示电压。4)手动调压按钮面板上嵌入的两个按键用来调整模块在手动状态下的输出电压。按一下左边按钮输出电压降低1V,按一下右边按钮输出电压升高0.5V。注意只有在手动控制方式下,调节此按键才起作用。5)拨码开关拨码开关用于选择控制方式和模块通信地址6)拉手盖板模块拉手隐藏在盖板后面。将盖板向下平
13、移,就会露出模块拉手。模块工作时应将拉手盖板的位置恢复,否则将影响模块的散热。7)风扇罩及防尘网风扇罩用于防止外部物件被风扇吸入充电模块中造成模块损坏。防尘网用于过滤灰尘以延长模块寿命。,海门充电模块现场照片:,高频开关整流装置原理和接线框图如图913所示。直流系统的蓄电池充电装置根据负荷要求可为几十安至几百安,因高频开关模块目前生产的110V为10-80A,220V为5-40A,故充电装置要由多个模块并联组成。,蓄电池组,制造商:福建兴泽电力科技有限公司 型式:阀控式密封铅酸蓄电池(贫液式)单体电池额定电压 2V 单体电池浮充电电压 2.232.27V 单体电池均衡充电电压 2.32.4V
14、蓄电池正常浮充电电流 1 mA/Ah 主要组成部分:正极板、负极板、电解液和容器。正极板的有效物质为褐色的二氧化铅(Pbo2),负极板的有效物为灰色的铅棉(海绵状铅Pb)。电解液是由纯硫酸(H2S04)和蒸馏水配制而成的稀硫酸。作用:它既能够把电能转换为化学能储能起来,又能把化学能转变为电能供给负载。,我厂蓄电池组均采用福建兴泽电力科技有限公司生产的阀控式密封铅酸蓄电池。蓄电池组定期充放电,通过切换开关切换,由本段充电装置及移动式智能放电仪对蓄电池进行充、放电。其中单元机组动力用直流每组104只蓄电池,单元机组控制用直流、化水直流系统、网控直流每组52只蓄电池。,蓄电池的充电及充电特性 完全充
15、电的蓄电池,当正、负两极板用外电阻接成通路时,则在其电动势作用下产生放电电流If,如下图:,蓄电池放电时的化学反应方程可写成 Pb+PbO2+2H2S04PbS04+PbS04+2H2O负极板 正极板 电解液 负极板 正极板 水 从化学反应式可知,铅酸蓄电池在放电时,正、负极板都变成了硫酸铅PbS04,消耗了电解液中的硫酸H2S04,同时析出水H2O,使电解液的密度减小,电压降低。,蓄电池充电时的一般化学反应式为 PbS04+PbS04+2H20Pb+PbO2+2H2S04 负极板 正极板 负极板 正极板 化学反应式表明,蓄电池充电后,正极板恢复为原来的二氧化铅(Pb02),负极板恢复为原来的
16、铅棉(Pb),并生成硫酸(H2S04),电解液由稀变浓,即其密度将恢复为原来的规定值,电压升高。,1、为什么选用蓄电池作为直流的后备电源 蓄电池组作为操作电源,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。2、蓄电池分类:酸性蓄电池:端电压高、冲击电流大,适合于断路器合分闸的冲击负荷,但其寿命短,运行维护复杂 碱性蓄电池:体积小、受命长,维护方便,但事故时放电电流较小。,蓄电池充电方式,浮充:主要由充电设备提供正常的直流负载,同时还补充蓄电池的自放电,蓄电池平时不供电,只在负载突然增大,充电设备满足不了时,蓄电池才少量发电。这种方式称为浮充电方式。浮充供电工
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