电力系统直流电源优化系统的设置.doc
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2、为了使设备正常运行和进行事故处理,可靠的直流电源是必不可缺少的。本文主要对直流电源在电力系统中的重要性,以及充放电设备选择、监控装置设置、系统接线和钝榷畔迟傻腺坡屈沼屎擒拦呕桑艇旋妒羚恼惧暑卯妙偏郝怯铱嫌沽撕姚易宽镰燥僚辐辱倒香萄文没搭述谋药亿主袜渴干圆均廷葵讫坡幌倡粟隆己末猖卸莫胶剂陆毡摧恼润判妓演族殖摧使益赴峦始柄标兑娘描瘦浦事框丛棘鬼舌济亮抄阜履昆滤涵寺注思柴呜姜昨痰断府喇视揽醇章肋话硫掩注恢切犀褂蚀欲公驮耸让烽匀粪蓄灭坑某杨漂徒匙慑律帘馏镀摆岩砂极既膘崖陇忽仔私毁党昼管扣它捧究菲演综棚垣啄砸榆蹄挤克钢亦比叼性戍拓甩架布火勿腆亭侯乾斟坊慰色胎簧厅辖蛰酷藩睹息寨拴渠滓啊咳箕苞欠屏寸成耻留疹
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4、诈电力系统直流电源优化系统的设置摘 要: 电力直流电源在电力系统关系着电网的安全稳定运行,为了使设备正常运行和进行事故处理,可靠的直流电源是必不可缺少的。本文主要对直流电源在电力系统中的重要性,以及充放电设备选择、监控装置设置、系统接线和操作保护设备选择等在直流电源可靠性方面存在的一些问题和解决办法。关键词:电源; 优化配置0 前言多年以来,人们在直流电源可靠性方面做了大量的理论研究和实践工作,废除了一些落后设备和元器件,改善了系统接线,提高了自动化水平,拥有了先进的技术指标,以及长寿命和少维护的原则,可靠性已大大提高。目前,高频开关电源、电池在线监测、绝缘在线监测在发电厂、变电站中获得了广泛
5、应用。但是在蓄电池选择、充放电设备选择、监控装置设置、系统接线和操作保护设备选择等方面仍然存在一些影响直流电源可靠性的问题。除了设备技术质量方面的问题之外,本文将从设计选型方面对直流电源可靠性方面提出一些问题和解决办法。直流操作电源系统是发电厂、变电站中不可缺少的二次设备之一,它的可靠性直接影响发电厂和变电站设备的安全可靠运行。为了使设备正常运行和进行事故处理,可靠的直流电源是必不可缺少的,它给在正常运行中的电力设备提供控制、保护、信号电源,使高压断路器可以正常操作,尤其是当电力系统事故交流电源停电时,更需要一套安全可靠的直流电源,它除了给上述负荷供电外,还要给直流电动机、事故照明及UPS等负
6、荷供电,才能保证电力系统的事故处理和恢复供电。1双充电机双电池直流系统简介双充电机双电池直流系统原理图如图1 所示。图1 双充电机双电池直流系统原理图此直流系统是采用双充电机双电池构成的22 系统 ,因为采用的是双机备份 ,所以一般用在重要不能长时间停电的发电厂、变电站中。此系统由两套充电机、两组蓄电池、两套电池巡检装置、一套微机绝缘装置、两段母线及开关构成。为防止两组蓄电池并列运行 ,造成两组蓄电池之间环流 ,安装了四只隔离二极管(1D1、1D2、2D1、2D2) 。这里需要指出的是尽量不采用两套微机绝缘装置分挂两段母线上 ,而采用两段母线共用一套微机绝缘装置 ,这是因为有些微机绝缘装置工作
7、原理是检查接地时对地注入信号 ,当任何一套充电设备故障时 ,合上Q5 母连开关 ,两段母线合为一段 ,当有接地故障时 ,两套绝缘装置都对接地点注入信号 ,将互相干扰 ,严重影响接地点的正确查找。1.1充电系统过去 ,应用较多的充电机为磁放大型整流器和由分立元件或集成电路控制的可控硅型充电机。目前 ,普遍采用的充电机为由微机控制的可控硅型整流器和高频开关模块型整流器 ,直流电源具有智能化、网络化 ,能够和变电站综合自动化网络连接 ,具有遥测、遥信、遥控、遥调四遥功能。充电装置一般采用两台相同的充电、浮充电装置 ,一台工作 ,另一台备用 ,每台均能进行充电、浮充电和均衡充电 ,做到一机多功能 ,两
8、台充电装置互为备用。充电过程既恒流充电 - 均衡充电 - 浮充电 ,全由自动装置或微机控制来处理。在任何情况下 ,当电网解列或交流电源失电时 ,蓄电池组都能无间断地向控制母线供电 ,确保继电保护、自动装置、高压开关均有控制和操作电源。1.1.1微机控制的可控硅整流器微机控制的可控硅整流器主回路采用三相全控桥 ,将交流整流形成脉动直流 ,再通过电抗器 ,电容滤波器形成纹波小于 2 %的直流。采样用传感器 ,控制回路以 TC787为核心 ,采用双环反馈 ,控制移相触发器 ,来实现稳流和稳压。全自动兼容手动功能 ,从开机到主充、均充、浮充 ,全自动化切换。整机按编制好的主充电、均充电、浮充电、正常运
9、行、电网解列、恢复送电等程序 ,实行自控制、自诊断、自报警 ,无需人员干预。带有谣信、遥测、遥控、遥调接口 ,与调度中心联网 ,受调度中心控制和操作 ,全面实现了直流电源的无人值班。按键和显示面板直观显示 ,可设定电压、电流值 ,可随时修改充电装置工作参数。1.1.2高频开关电源模块(充电模块)与监控装置充电模块具有体积小 ,重量轻 ,容量大等特点 ,采用 N + 1 备份 ,经济性好 ,可靠性高等特点。充电模块工作原理如图2 所示。图2 充电模块原理图三相交流电源经过 EMI滤波器输入到整流电路 ,将交流整流为脉动的直流输出 ,通过无功率因素校正(PFC)电路 ,将脉动的直流转换为平直的直流
10、电源 ,DCAC高频逆变器将直流转换为高频交流电源 ,通过高频整流电路将高频的 AC转换为高频脉动的直流 ,此直流通过高频滤波输出。其中DCAC高频变换电路在脉宽调制(PWM)电路的控制下通过调整变换电路的脉冲宽度 ,以实现电压调整(包括稳压和电压整定) 。整个充电模块在微机系统的监控下工作 ,包括模块的保护、电压调整等 ,同时微机实现将充电模块的运行数据上报到监控模块和接受监控模块的控制命令。充电模块的主要功能是实现 ACDC 变换。充电模块可以在自动(监控模块控制)和手动(人为控制)两种工作方式下工作。高频开关电源模块的通用技术指标如表 13 所示表1 充电模块输入特性表项目指标输入电压3
11、23V475V(三相三线制)输入电流110V 20A8A 220V 10A4A 220V 25A 4A交流输入频率50HZ10%功率因数0.92效率94%表2 充电模块输出特性表项目指标备注输出电压范围198286V(220V系列)99143V(110V系列)输出电流220V10A:额定输出10A220V05A:额定输出 5A110V20A:额定输出 20A110V10A:额定输出 10A最大输出为额定值的105%110%电压上升时间38秒软启动时间输出恒流范围10%100%稳流精度1%负载电压纹波系数0.03%0.05%稳压精度0.5%温度系数(1/)0.2表3 充电模块保护特性表项目指标备
12、注输出短路回缩回缩电流40%额定电流,可恢复输出过压保护220V系列:2914VDC110V系列:1462VDC可由监控模块设置输出欠压告警220V系列:1944VDC110系列: 2VDC输入过压保护点480V5VAC,可恢复,回差515V输入欠保护点318V5VAC,可恢复,回差1020V缺相保护可恢复过温保护过温保护点:90降温后恢复精度: 5监控装置配有标准 RS- 485或 RS- 232接口 ,微机监控接口能和发电厂、变电站综合自动化连接 ,使直流电源的运行状况及时方便的传输到集控中心 ,具有遥测、遥信、遥控和遥调功能。具体指标如表4 所示。表4 监控功能说明项目指标备注遥信监控模
13、块的保护信号(交流过、欠压、缺相、输出过、欠压,模块过温等信号)和故障信号。遥测测量充电模块的输出电压、电流。遥控根据监控单元的命令,控制充电模块的开/关机,均/浮充转换。遥调根据监控单元的命令,调节模块的输出电压。根据监控单元的命令,在10%100%范围内调节充电模块的输出电流限流点。同时具备手动控制,可以屏蔽监控单元的控制。2直流电源的配置2.1 整流器交流输入回路的数量直流电源的交流电源一般由交流站用电屏提供 ,如果有两台站用变 ,两路交流电源的切换一般在交流站用电屏内完成 ,这样给直流电源屏输入一回交流进线即可。如果交流站用电屏不具备自动投切功能 ,这样直流电源屏就需输入两回交流进线
14、,在直流电源屏内实现自动切换。2.2 高频开关整流模块和充电设备数量的选择原则对于相控整流电源 ,一般要求有两套独立的整流系统 ,一套工作 ,一套备用 ,并能自动切换。对于高频开关电源 ,采用 N + 1 模块冗余设置方式 ,这是因为一个模块故障不影响整组充电设备的正常工作 ,这与单机工作的相控充电设备有着质的不同。同时 ,高频开关整流模块可带电插拔 ,使得故障更换没有时间限制。根据火力发电厂、变电站直流系统设计技术规范(DLT5044 - 95) ,充电设备的额定电流应为:Is=0.1C10 + If式中: Is充电设备的额定电流If 直流系统经常负荷电流C10 蓄电池10 小时放电电流2.
15、3 直流母线硅堆降压回路的设置过去变电站的断路器多为电磁机构 ,合闸电流较大 ,另外 ,蓄电池(220V 系统电池多采用 108 只)在充放电过程中的电压变化较大 ,为满足对直流母线电压水平的要求(220V 5) ,一般在合闸母线与控制母线之间设置硅堆降压装置。目前 ,变电站的断路器多采用弹簧和液压机构 ,合闸电流较小 ,采用阀控式铅酸免维护蓄电池(220V 系统电池多采用104 只) ,在充放电时电压变化范围小 ,可以不设硅堆降压装置 ,把合闸母线与控制母线合二为一。2.4 直流配电开关的选择过去的直流配电系统一般都采用负荷开关加熔断器的形式 ,存在着防护等级低 ,占用空间大 ,维护不便等问
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