第十章UPS系統(tǒng)、直流系統(tǒng)

1、第第 10 章章 UPS 系統(tǒng)、直流系統(tǒng)系統(tǒng)、直流系統(tǒng).110.1 UPS 系統(tǒng).110.2 金陵電廠 UPS 系統(tǒng).310.2.1 UPS 系統(tǒng)組成 .310.2.2 UPS 系統(tǒng)主要設備的工作原理 .410.2.3 金陵電廠 UPS 的運行方式 .710.2.4 金陵電廠 UPS 的操作注意事項 .810.2.5 UPS 的故障處理 .810.3 直流系統(tǒng).910.3.1 金陵電廠直流系統(tǒng).910.3.1.1 主廠房內(nèi)直流系統(tǒng) .1010.3.1.2 輔助廠房內(nèi)直流系統(tǒng) .1110.3.2 金陵電廠直流系統(tǒng)技術規(guī)范.1110.4 充電器.1310.5 蓄電池.1410.5.1 鉛酸蓄電池的

2、構造.1410.5.2 鉛酸電池的工作原理和特性.1510.6 直流系統(tǒng)運行規(guī)定.1610.7 直流系統(tǒng)運行、維護和監(jiān)視.16第 10 章 UPS 系統(tǒng)、直流系統(tǒng)10.1 UPS 系統(tǒng)發(fā)電廠的交流不停電電源 UPS Uninterruptable Power System（or Supply）一般采用單相或三相正弦波輸出，為機組的計算機控制系統(tǒng)，數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)，重要機、電、爐保護系統(tǒng)，測量儀表及重要電磁閥等負荷提供與系統(tǒng)隔離防止干擾的、可靠的不停電交流電源。交流不停電電源 UPS 應滿足如下條件：（1）在機組正常和事故狀態(tài)下，均能提供電壓和頻率穩(wěn)定的正弦波電源。（2）能起電隔離作用，防止強電對測

3、量、控制裝置，特別是晶體管回路的干擾。（3）全廠停電后，在機組停機過程中保證對重要設備不間斷供電。（4）有足夠容量和過載能力，在承受所接負荷的沖擊電流和切除出線故障時，對本裝置無不利影響。交流不停電電源系統(tǒng)包括一套靜態(tài)不停電電源（UPS） ，其主要部件是整流器、逆變器、靜態(tài)轉換開關、手動控制的旁路開關、閉鎖二極管、旁路（備用）電源變壓器及電壓調(diào)整變壓器、主配電屏，還有若干個配電分屏。此系統(tǒng)輸出有單相兩線制 230V、50Hz 的經(jīng)高電阻接地或直接接地系統(tǒng)，也有三相四線制400/230V、50Hz 的中心點直接接地系統(tǒng)。以華東電網(wǎng)為例，北侖電廠使用獨立的一套不停電電源系統(tǒng)，為 230V、50Hz

4、 的直接接地系統(tǒng)；石洞口二廠使用兩套獨立的不停電電源裝置，其輸出為單相120V、50Hz 的直接接地系統(tǒng)；平圩電廠則使用兩套相互獨立的不停電電源系統(tǒng)，其中一套為230V、50Hz 的直接接地系統(tǒng)，另一套為 400/230V、50Hz 的直接接地系統(tǒng)。不停電電源系統(tǒng)構成原理接線框圖見圖 10-1，各部件及其作用作以下介紹。圖 10-1交流不停電電源系統(tǒng)構成1、整流電路固態(tài)整流電路由交流輸入隔離變壓器、三相半控橋式整流電路和邏輯控制電路等構成，其輸出直流電壓水平由邏輯電路控制可控硅的導通時間來決定，整流電路輸出用于向逆變器供應一個固定不變的直流電源，其輸入電壓是三相 380V、50Hz 的外部交流

5、電源。穩(wěn)態(tài)電壓變動率為額定電壓的400V 交流A 母線來輸入隔離變壓器整流電路逆變器電路靜態(tài)轉換開關手控旁路開關到 UPS 主配電屏230V 直流母線來閉鎖二極管400V 交流B 母線來輸入隔離變壓器調(diào)壓變壓器手控旁路開關手控旁路開關10%，頻率變動率為額定頻率的5%，在各種負荷條件下，輸出電壓調(diào)整得不低于 252V，該值為蓄電池正常最高電壓，這樣可以保證整流電路的輸出電壓總是高于機組直流系統(tǒng)在浮充和均衡充電期間蓄電池端子上的電壓。因此機組直流系統(tǒng)不會向逆變器饋電。2、逆變器電路輸入逆變器的電源包括調(diào)整好的整流電路輸出電源，又包括機組蓄電池引來的電源。逆變器的輸出電壓隨蓄電池的電壓變化在 18

6、9（完全放電狀態(tài)）252V（均衡充電狀態(tài)）范圍內(nèi)。逆變器輸出為單相 230V(或三相 400/230V)、50Hz 的交流電壓，電壓的變化率控制在額定電壓的2%，頻率的變化限制在額定頻率的0.5%。逆變器輸出總的諧波畸變不超過 5。逆變器電路(簡稱逆變器)是由全控橋式連接的可控硅、同步跟蹤和自鎖定等電路構成。全控橋式逆變器是將直流轉變?yōu)榻涣?，?4 只可控硅組成，每個輸出支路通過兩個相應的可控硅在電源的正、負極之間來回切換，改變可控硅支路正向和反向開通時間比，平均輸出電壓也就隨著變化(脈沖調(diào)制)。逆變器具有同步跟蹤電路、它使逆變器鎖定在與外部交流電源同步狀態(tài)，當外部交流電源失去后或外部交流電源

7、頻率變化范圍超出整定值時，逆變器轉而使用內(nèi)部基準晶振回路，其頻率值由內(nèi)部調(diào)節(jié)整定，當其檢測出外部基準電壓頻率漂移時，并能將它切換同時禁止靜態(tài)開關切換。逆變器有防止過載和短路的限流電路、直流電壓低跳閘和本體溫度高跳閘電路，必要時可使逆變器電壓降低從而把輸出電流限制在某個范圍以內(nèi)，通過靜態(tài)轉換開關迅速向備用電源切換。3、閉鎖二極管 閉鎖二極管是用來使整流器輸出的直流電源與機組提供給逆變器的直流備用電源（見圖 10-l 中“230V 直流母線來”）隔離開，使得交流不停電電源系統(tǒng)（UPS）的整流器不會向機組直流系統(tǒng)饋電，以防該整流器過載。閉鎖二極管的額定電流能承擔逆變器的最大輸入電流。對二極管輸出端的

8、短路是由其自己來保護的。4、備用電源輸入隔離變壓器及調(diào)壓變壓器電源輸入隔離變壓器與調(diào)壓變壓器為串聯(lián)連接，用來提供 230（400/230）V 的外部交流（備用）電源。調(diào)壓變壓器是用自動調(diào)節(jié)來維持與逆變器有相同輸出電壓的，也有的采用磁飽和型交流穩(wěn)壓回路，通過控制磁放大器的飽和度，使其阻抗發(fā)生變化來達到輸出電壓穩(wěn)定的。5、靜態(tài)轉換開關每一套不停電電源系統(tǒng)配備一套無觸點靜態(tài)轉換開關，是一對反并起來的可控硅，具有自動和手動切換功能。在發(fā)生下列情況之一時，靜態(tài)轉換開關將自動快速地將電源切換到外部交流（備用）電源。（1）逆變器失去輸出或輸出電壓快速降低至 80%額定電壓。（2）逆變器受到過激的沖擊或過負荷

9、。（3）交流不停電電源系統(tǒng)負載回路發(fā)生短路。（4）逆變器超溫。發(fā)生上述短路或過載情況的快速切換到旁路電源供電，是為了提供足夠的短路電流，以使保護裝置迅速切除故障，短路電流被切除之后，負荷又自動轉回逆變器供電。靜態(tài)轉換開關快速切換時，包括傳感時間在內(nèi)整個轉換時間不超過 1/4 周期，至旁路電源的轉換是沒有相位差的，這點是由逆變器的同步電路來保證的，無相位差對于敏感的負荷如計算機之類的負荷是很重要的。另外，有的廠家交流不停電電源(UPS)中還增設了慢速切換功能，如北侖電廠的交流不停電電源在下列情況下靜態(tài)轉換開關慢速切換。（1）當逆變器輸出電壓過高，靜態(tài)轉換開關自動慢速切換到外部交流電源，并且閉鎖轉

10、換開關；當需轉換到逆變器供電時，應手動按復歸按鈕解除閉鎖。（2）當逆變器輸出電壓緩慢降低至 90%額定電壓時，靜態(tài)轉換開關慢速（小于 200ms）切換至外部交流電源。6、手控旁路開關具有接通/中間/斷開三個位置的手控旁路開關的作用是，在逆變器及靜態(tài)轉換開關退出運行進行維修時，可不使負荷停電。手控旁路開關投入完全外部交流電源時，靜態(tài)轉換開關即被旁路，并切斷至逆變器的同步信號。手控旁路開關的中間位置用以從旁路位置轉換至正常位置時過渡接人同步信號，在轉為逆變器供電前檢測逆變器輸出與外部交流（備用）電源應為同步。10.2 金陵電廠 UPS 系統(tǒng)本廠每臺機組配兩套 100 kVA 的 UPS，由青島艾迪

11、森科技有限公司生產(chǎn)，供給單元機組的計算機監(jiān)控系統(tǒng)、數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)、協(xié)調(diào)控制系統(tǒng)、爐膛安全保護系統(tǒng)、汽機 DEH、緊急跳機系統(tǒng)、火災報警系統(tǒng)、廠內(nèi)調(diào)度通信以及其他自動和保護裝置等。本廠機組煙氣脫硫工程所需不間斷電源系統(tǒng)由兩套 20 kVA 的 UPS 供給，2 套 UPS 電源裝置由南京標辰科技有限公司生產(chǎn)，分別安裝在#1、2 脫硫綜合樓內(nèi)。主廠房 UPS 系統(tǒng)由 UPS 主機柜、旁路調(diào)壓柜和配電柜組成。10.2.1 UPS 系統(tǒng)組成UPS 主機柜包括：輸入隔離變壓器、整流器(AC/DC)、逆變器(DC/AC)、 輸出隔離變壓器、靜態(tài)旁路開關、手動檢修旁路開關、逆止二極管、大屏幕 LCD 液晶監(jiān)視

12、器及監(jiān)控面板、控制單元等。旁路調(diào)壓器柜包括：旁路隔離變壓器、旁路穩(wěn)壓調(diào)壓器、補償變壓器、控制儀表等。配電柜包括：饋線開關、控制儀表等。10.2.2 UPS 系統(tǒng)主要設備的工作原理廠用電 UPS 系統(tǒng)結構如圖 10-2 所示，一套 UPS 裝置主要由整流器、逆變器、靜態(tài)旁路開關、逆止二極管和旁路電源隔離變壓器和電壓調(diào)節(jié)器等組成，其工作原理簡述如下：圖 10-2UPS 系統(tǒng)原理框圖1、整流器整流器是固態(tài)型，它應能提供給逆變器固定的直流電壓，整流系統(tǒng)應包括輸入變壓器，整流器及控制設備等。整流器采用 DSP 控制下的 6 相 12 脈沖技術。額定輸入：電壓： AC 380V變化范圍：+35%-20%，

13、三相三線制頻率： 50Hz變化范圍：+10%-10%穩(wěn)壓精度：負荷電流 5%100%變化時，不大于1%。效率：大于等于 99%。2、逆變器每臺 UPS 配有一臺固態(tài)逆變器。UPS 的技術性能很大程度上取決于逆變器的性能，它對 UPS 裝置輸出波形及其諧波含量、裝置效率、可靠性及對負載變化的瞬態(tài)響應能力都有決定影響，它的作用是將整流器輸出的直流電或來自蓄電池的直流電變換成 110V 或 220V、50Hz 正弦交流電。每臺 UPS 配有多臺固態(tài)逆變器并聯(lián)冗余運行。當一臺故障時，其他逆變器仍可正常運行。逆變器的直流輸入電壓與整流器的輸出電壓相一致。當由蓄電池組供電時，在其最高電壓和最低電壓范圍內(nèi)，

14、逆變器均正常工作。當旁路電源正常時，逆變器的輸出頻率應保持與其同步，當旁路電源頻率偏差超過允許的限度，同步跟蹤回路應自動切斷，逆變器將繼續(xù)按其自定的基準頻率運行。額定參數(shù)如下：額定輸出容量100kVA (功率因數(shù)為 0.8 滯后)當功率因數(shù)為 0.70.9 時，能保證穩(wěn)定輸出。額定輸出電壓：單相 230V 1%，二線，接地輸出頻率：50Hz，變化范圍為+0.1%-0.1%之內(nèi)。畸變：不大于 3%。效率：大于等于 94%。起動特性：應能在額定負載下可靠起動。3、靜態(tài)旁路開關UPS 裝置逆變器輸出應對旁路輸入進行連續(xù)跟蹤，當逆變器失去輸出或太大的沖擊負荷、過負荷及負荷側短路，超過了逆變器的能力時，

15、靜態(tài)旁路開關應能自動地將負荷從逆變器切換到旁路電源，當故障消失后，靜態(tài)旁路開關自動地將負荷切換到由逆變器供電，與旁路電源的切換，不應有相位突變。切換時間(包括檢測時間)： 0.4ms檢修旁路開關用于當逆變器檢修時將逆變器輸出切換至旁路電源。檢修旁路開關具有先合后斷的性能，具有“工作” 、 “試驗” 、 “旁路”三個位置；檢修旁路開關在“試驗”位置時，即在給 UPS 供電做試驗的同時，不影響其向負載供電；位于“旁路”位置時，則可以使整個 UPS 裝置停電。4、逆止二極管逆止二極管應能承擔不停電電源系統(tǒng)的逆變器最大輸入電流。逆止二極管的反向耐壓 2500V，確保不低于整流器直流輸出脈沖電壓峰值 2

16、 倍。5、旁路電源隔離變壓器和電壓調(diào)節(jié)器旁路電源隔離變壓器和電壓調(diào)節(jié)器的容量和電壓與逆變器的輸出容量和電壓相同。隔離變壓器為單相干式變壓器，容量至少 125kVA（100kVA UPS） 。絕緣等級至少為 F 級（溫升按 B 級考核） ，變比為380/220V。電壓調(diào)節(jié)器為單相 220/220V，容量為 100kVA。調(diào)壓方式為連續(xù)，可自動和手動。應在就地和遠方提供信號指示旁路電源正在向負荷供電。調(diào)壓器采用 DSP 控制的電子式設計。UPS 的正常交流輸入端（短路電流為 50kA） 、旁路交流輸入端（短路電流為 50kA） 、由蓄電池供電的輸入端（短路電流為 22kA） 、UPS 的輸出端應裝

17、設具有熱、磁脫扣器的自動空氣開關；并應能和上下級的饋線空氣開關進行保護整定配合。6、控制、保護和測量UPS 應具有自動檢測、診斷、記錄功能。裝置為微機型，采用模塊化設計。UPS 面板上具有控制和檢測盤，通過 LCD 顯示屏能顯示運行狀態(tài)、運行參數(shù)和各種信號報警。裝置具有事故記錄及打印功能。人機對話通過薄膜鍵盤進行，可進行編程、整定和修改功能。UPS 系統(tǒng)配置能適合于 UPS 裝置良好運行，防止來自內(nèi)部或外部的誤操作以及按上述可能的所有運行調(diào)節(jié)進行連續(xù)運行的保護裝置。能在電廠交流配電屏和主直流配電屏的母排出現(xiàn)瞬時電壓峰值時安全的運行。UPS 輸出饋線的空氣開關應配備以 UPS 短路電流作為啟動具

18、有極快動作時間的高靈敏度的性能。7、UPS 系統(tǒng)交流配電屏每套 UPS 系統(tǒng)均配套提供主配電屏，另外兩機共提供一套分配電屏。UPS 分配電屏總容量為 10kVA，電源輸入分別取自#1 機 UPS A 主配電屏和#2 機 UPS A 主配電屏。經(jīng)過開關隔離和開關切換后接至分配電屏內(nèi)的母線，切換時間 0.8ms。同時含有旁路，在切換回路退出時不影響負荷的正常運行。UPS 分配電屏布置在汽機房的電氣繼電器室內(nèi)，供電給主廠房公用設備。金陵電廠 UPS 系統(tǒng)技術規(guī)范表 10-1金陵電廠 UPS 系統(tǒng)技術規(guī)范序號名 稱主廠房 UPS 裝置脫硫系統(tǒng) UPS1UPS 裝置型號：SDP31100-220/230

19、-RPGP20K3交流輸入電壓（V）：（三相）380V（35%20%）380VAC20%直流輸入電壓（V）： 220110交流輸出電壓（V）：（單相）230230額定容量（kVA）：100 20 2逆變器逆變器額定輸入功率（kW）：9019.8電壓（V）： 165285110電流（A）： 最大：545.5109逆變器額定輸出電壓（V）： 230220電流（A）： 434.7891功率（kW）： 80503逆止二極管制造廠：美國 LDC Technology INC.ARLIS型號：NKE350/16NKE240/16額定電壓（V）：1600額定電流（A）：700240額定電壓下耐受電流（A）：

20、302404靜態(tài)開關制造廠：美國 LDC Technology INCARLIS型號：NKT500/16NKT額定電壓：1600160/12最大連續(xù)額定電流（A）：500160最大瞬時電流有效值（A）：160005400極數(shù)： 22切換時間（ms）：0.4ms max45整流器制造廠：美國 LDC Technology INCARLIS型號：NKT250/16NKT250/16額定容量（KW）：12525額定輸出時的輸入?yún)?shù)：容量（kW）：10025電壓（V）：380380電流（A）：相電流：151.540最大允許電壓變化范圍（V）：76V11444額定輸出：容量（kW）：100 22.5電壓

21、（V）：2701%220電流（A）：370.440最大電壓變化： 2V2V-3V控制方式：6 相 DSP 控制相位 PAM 控制6旁路隔離變壓器制造廠：美國艾迪森/青島工廠南京標辰型號： ISO11125-380/230PLG 20額定容量（kVA）：125 20 額定一次電壓（V）：380380額定二次電壓（V）：230230旁路調(diào)壓器額定容量（kVA）： 100 20 輸入電壓范圍（%）： 15%20%輸出電壓范圍（%）： 15%1%7冷卻系統(tǒng)冷卻方式：風冷式風冷式冷卻器數(shù)量：1668其他滿負荷運行允許最高環(huán)境溫度40（）：連續(xù)運行：400-40不超過 8 小時短時運行：50509制造廠青

22、島艾迪森科技有限公司南京標辰10安裝地點主廠房 UPS 室#1、2 脫硫車間10.2.3 金陵電廠 UPS 的運行方式1、 # 1、#2 機組各有二套交流不停電電源裝置 UPS A、UPS B.兩套 UPS 裝置各有 3 路電源輸入，其中工作電源分別取自 380V 保安 MCC A、B 段，直流電源均取自 220V 直流母線，旁路電源分別取自380V 汽機 PC A、B 段。2、 脫硫# 1、#2 UPS 裝置各有三路電源輸入，其中工作電源取自#1(2)機脫硫保安 MCC 段，直流電源取自#1(2)機脫硫 110V 直流系統(tǒng)，旁路電源取自#1(2)機脫硫 PC 段。3、 UPS 四種運行方式：

23、1)工作電源方式：UPS 工作電源正常時，三相交流電源經(jīng)過輸入隔離變壓器、濾波變壓器、整流器、逆變器、輸出隔離變、靜態(tài)開關向負載供電。2) 直流電源方式：當工作電源消失時，直流電源經(jīng)過逆變器、輸出隔離變、靜態(tài)開關向負載供電。只有當整流器不工作時才能由直流電源向逆變器供電。3) 備用電源方式：旁路電源輸入到旁路調(diào)壓柜經(jīng)調(diào)壓后作為逆變器發(fā)生故障時 UPS 負載的備用電源，正常情況下，逆變器輸出靜態(tài)開關處于常閉狀態(tài)，備用靜態(tài)開關處于常開狀態(tài)。當逆變器輸出過載或出現(xiàn)故障時，通過兩組靜態(tài)開關的轉換由旁路電源給負載緊急供電。當逆變器恢復正常時，靜態(tài)開關自動將負載轉換到由逆變器供電的狀態(tài)。 （切換時間：異步

24、切換 0.4ms、同步切換 0ms）4) 檢修旁路方式：逆變器檢修時檢修旁路開關可以在不影響對 UPS 負載供電的情況下，使逆變器和靜態(tài)開關退出運行，以便對其進行檢修。即旁路電源通過穩(wěn)壓回路經(jīng)檢修旁路開關對 UPS 負載供電，備用電源開關斷開。10.2.4 金陵電廠 UPS 的操作注意事項1.機組正常運行中絕不允許停用 UPS，如必須停用，應在負載已切換或停用并已聯(lián)系熱控和電氣專業(yè)人員的情況下進行。2.面板上的 LCD 畫面可以查閱更多的信息，并可以用上移/下移/確認鍵閱讀資料，但不得隨意更改其中設定；一般情況下，運行人員通過面板上的狀態(tài)指示燈和告警燈就可以了解 UPS 的運行情況。3.當 U

25、PS 由備用電源方式切逆變器，或由逆變器切備用電源方式供電前，應注意觀察面板上相應的指示燈亮，否則，禁止切換。4.UPS 檢修旁路開關和備用電源開關切換時應先通后斷，以便在不影響負載的情況下，使逆變器和靜態(tài)開關退出運行。UPS 正常運行中不允許合上檢修旁路開關。5.盡量不要用直流電源直接啟動 UPS。 6.正常運行中不得隨意將旁路穩(wěn)壓柜停用。7.UPS 裝置主機柜面板內(nèi)部保險絲，運行人員不負責斷開，如需斷開由檢修自理，且必須合上后交返運行。運行人員在送電時（由檢修旁路倒回正常運行或開機等）必須檢查確認保險已送上，否則會造成靜態(tài)開關和逆變器閉鎖，造成切換過程中 UPS 輸出中斷。8.UPS 操作

26、應由兩人操作，實行操作監(jiān)護制。9.在逆變器切換至備用電源方式的操作過程中，如果沒有將逆變器停用而直接拉開直流電源開關和工作電源開關，此時，雖然靜態(tài)轉換開關也能切換至旁路電源供電，但此種切換方法為異常切換。正常操作方法應為：先將逆變器停用，使靜態(tài)開關自動切至備用電源方式供電，然后將直流電源開關和工作電源開關拉開。10.在備用電源方式切換至逆變器操作過程中，如果整流器工作，直流電源開關已合上，未激活逆變器，而直接拉開備用電源開關，UPS 即失電。正常操作應為：整流器和直流電源恢復供電后，激活逆變器，待逆變器有輸出，靜態(tài)轉換開關自動切換至逆變器輸出后，方可拉開備用電源開關。11.若穩(wěn)壓器故障或有檢修

27、工作，確保工作電源和逆變器回路工作正常，斷開備用電源開關 RESERVE和檢修旁路開關 BYPASS，按下旁路柜穩(wěn)壓器停止按鈕，穩(wěn)壓器輸出電壓、電流至 0，斷開旁路電源開關 QF，將穩(wěn)壓器閘刀 QN 打至“市電”位置。旁路穩(wěn)壓柜由檢修恢復備用時，將穩(wěn)壓器閘刀 QN打至“穩(wěn)壓”位置，合上旁路電源開關 QF，按“啟動”按鈕，穩(wěn)壓器接觸器合上后， “穩(wěn)壓”燈亮，檢查輸出電壓、電流正常，再合上備用電源開關 RESERVE。10.2.5 UPS 的故障處理機組 UPS 發(fā)生異?；蚬收蠒r，其面板上相應的狀態(tài)指示燈和告警指示燈會亮，同時柜內(nèi)的蜂鳴器會發(fā)出報警聲。當發(fā)生異常時，運行人員首先應分析故障原因，對應

28、故障原因并作初步處理，原則上應確保 UPS 負載安全供電，如解決不了，應通知檢修處理。機組 UPS A 或 UPS B 輸出失電1、現(xiàn)象DCS 上 UPS A 或 UPS B 異常、電源開關跳閘等報警。UPS A 或 UPS B 輸出電壓、電流指示為 0。UPS A 失電時下列負載失電：機組 DCS 鍋爐部分電源 A、機組 DCS 汽機部分電源 A 、機組 DCS 服務器操作員站部分電源 A、#1/#2 機組公用 DCS 電源 A、機組熱控電源分配柜 2A 汽機部分電源、機組熱控電源分配柜 1 電源 A、消防、機組 AVR 輔助電源 2、機組 FECS 機房網(wǎng)絡設備屏 10ASN01 電源 1

29、、值長臺#1 遠動 PC 機、機組 FECS 工程師站、機組 FECS 操作員站、機組 FECS 通訊網(wǎng)關工作站 1GPS 主時鐘屏 1、機組故障錄波器、保護管理機屏。UPS B 失電時下列負載失電：機組 DCS 鍋爐部分電源 B、機組 DCS 汽機部分電源 B、機組 DCS 服務器操作員站部分電源 B、機組熱控電源分配柜 2B 鍋爐部分電源、#1/#2 機組 UPS 電源公用分配柜電源A、機組熱控電源分配柜 1 電源 B、輔助車間聯(lián)網(wǎng)控制系統(tǒng)電源 A、機組 FECS 機房網(wǎng)絡設備屏 10ASN01電源 2、#1、#2 機組集控室電氣數(shù)顯表電源、機組 FECS 工程師站 2、機組 FECS 操

30、作員站 2、機組FECS 通訊網(wǎng)關工作站 2、GPS 主時鐘屏 2、主變在線監(jiān)測屏、機組 FECS 電氣繼電器室通訊管理主機屏電源 1。2、原因逆變器故障，靜態(tài)轉換開關沒有自動切換至備用電源方式或旁路電源故障。工作電源、旁路電源和直流電源均失電。裝置異常切換或人為因素造成失電。饋線總開關跳閘。3、處理監(jiān)視機組運行情況，穩(wěn)定機組運行工況。立即檢查各熱工電源柜電源切換正常。電氣 FECS 電源柜雙路電源切換正常。立即派電氣人員去就地查看 UPS A 或 UPS B 運行情況，根據(jù)就地報警指示查看故障原因，若是逆變器故障靜態(tài)轉換開關沒有自動切換，立即手動切至備用電源方式，不行再切至檢修旁路；若是運行

31、方式錯誤導致電源失去，迅速恢復電源。若是 UPS 裝置故障，切至檢修旁路方式運行。若是人為原因，立即恢復運行。若是饋線總開關跳閘，可能是負荷短路引起的越級跳閘，斷開所有負荷開關，不能立即判斷是哪路故障時，先合上饋線總開關，再逐一合負荷開關，找出故障回路后將其停用，恢復其他負荷供電。故障回路及越級原因請檢修處理。4、處理注意事項UPS 故障要盡快的處理，否則將影響機組安全運行。處理期間監(jiān)視好熱工電源、FECS 系統(tǒng)電源運行，停止可能影響其運行的工作。10.3 直流系統(tǒng)發(fā)電廠的直流系統(tǒng)，主要用于對開關電器的遠距離操作、信號設備、繼電保護、自動裝置及其他一些重要的直流負荷（如事故油泵、事故照明和不停

32、電電源等）的供電。直流系統(tǒng)是發(fā)電廠廠用電中最重要的一部分，它應保證在任何事故情況下都能可靠和不間斷地向其用電設備供電。在大型發(fā)電廠直流系統(tǒng)中，采用蓄電池組作為直流電源。蓄電池組是一種獨立可靠的電源，它在發(fā)電廠內(nèi)發(fā)生任何事故，甚至在全廠交流電源都停電的情況下、仍能保證直流系統(tǒng)中的用電設備可靠而連續(xù)的工作，在有大機組的電廠中設有多個彼此獨立的直流系統(tǒng)。例如，單元控制室直流系統(tǒng)、網(wǎng)絡控制室直流系統(tǒng)(又稱升壓所或升壓站直流系統(tǒng))和輸煤直流系統(tǒng)等。對 1000MW 機組的大型電廠，單元控制室和升壓所直流系統(tǒng)的設置，應滿足繼電保護裝置主保護和后備保護由兩套獨立直流系統(tǒng)供電的雙重化配置原則。10.3.1 金

33、陵電廠直流系統(tǒng)金陵電廠主廠房直流系統(tǒng)采用許繼電源有限公司的充電器、配電屏以及由廣東湯淺蓄電池廠生產(chǎn)的閥控式密封鉛酸蓄電池組；輔助廠房直流系統(tǒng)采用許繼電源有限公司的充電器、配電屏以及由哈爾濱光宇生產(chǎn)的閥控式密封鉛酸蓄電池組。充電器具有穩(wěn)壓、穩(wěn)流及限流性能，即為定電流，恒電壓型(微機控制整流器)。充電方式為穩(wěn)流、恒壓兩階段充電方式。充電器采用智能高頻開關型、N+1 模塊化設計。任一充電模塊故障不影響系統(tǒng)運行，并可實現(xiàn)帶電熱插拔。充電設備的工作方式具有手動與自動兩種調(diào)節(jié)方式。手動調(diào)節(jié)方式在輸出電壓調(diào)節(jié)范圍內(nèi)連續(xù)可調(diào)。充電器在交流失電又恢復供電后能自動調(diào)節(jié)，可使整流設備自動投入工作，并根據(jù)蓄電池狀態(tài)自

34、動選擇工作狀態(tài)。均充運行時間在 1-8 小時可調(diào)，當達到整定時間后，可自動轉為浮充電工作。充電器的容量能滿足在均衡充電條件下帶正常負載，并具有手動充電方式。充電器有定期轉定壓充電功能：有定期轉低壓充電功能，當電池長期處于浮充電狀態(tài)下時，定期轉為定壓充電功能10.3.1.1 主廠房內(nèi)直流系統(tǒng)每臺機組設置一組 220V 直流閥控式鉛酸蓄電池組，蓄電池組容量 2500 AH，供電給機組的直流動力，不停電電源，事故油泵及事故照明等負荷；每臺機組設置二組 1l0V 直流閥控式鉛酸蓄電池組，蓄電池組容量 1000AH，供電給機組的控制、繼電保護、儀表、信號等負荷。上述蓄電池組均采用單母線分段，兩線制，不接

35、地系統(tǒng)。每組 220V 蓄電池組配二臺充電設備，其中一臺作為正常運行時蓄電池組的充電設備，另一臺充電設備作為備用，充電設備與蓄電池組并聯(lián)運行，對蓄電池組進行浮充電，均衡充電，如圖 10-3(b)所示。工作充電裝置交流電源來自機組 PC，備用充電裝置的交流電源來自保安 PC。二組 1l0V 蓄電池組配三臺充電設備，其中一臺充電設備分別連接兩個母線分段作為另二臺充電設備的備用，充電設備與蓄電池組并聯(lián)運行，對蓄電池組進行浮充電，均衡充電，如圖 10-3(a)所示。工作充電裝置交流電源來自機組 PC，備用充電裝置的交流電源來自保安 PC。直流電源屏為防塵型，直流母線采用絕緣母線。直流系統(tǒng)設置微機型絕緣

36、監(jiān)測裝置，母線或饋線回路發(fā)生接地故障時，發(fā)出報警信號。直流配電采用二級配電方式，主配電盤主要供電給主廠房內(nèi)的直流負荷。在與主廠房相近的循泵房，灰控樓，脫硫等區(qū)域設置二級分配電盤，自直流配電盤至負荷采用放射形供電方式。主廠房內(nèi)直流屏設備布置在汽機房 A3B，12 和 1112 柱之間 0 米層的交直流配電間內(nèi)。蓄電池組布置在汽機房 AA3，12 和 1112 柱之間 0 米層的蓄電池室內(nèi)。系統(tǒng)圖詳見圖紙 F212401C/F1112C-D-44：主廠房 110V 直流系統(tǒng)接線圖和 F212401C/F1112C-D-45：主廠房 220V 直流系統(tǒng)接線圖。布置圖詳見圖紙 F212401C/F11

37、12C-D-46：主廠房蓄電池直流屏室布置圖。（a）110V 直流系統(tǒng) （b）220V 直流系統(tǒng)圖 10-3單元控制室直流系統(tǒng)典型接線10.3.1.2 輔助廠房內(nèi)直流系統(tǒng)在廠區(qū)公用中壓配電裝置室設置 110V 直流電源：直流電源包括 200Ah 直流閥控式鉛酸蓄電池組 2組，每組配備高頻開關電源充電器（N1 模塊）1 套，高頻開關電源交流側采用雙電源切換。輔助廠房如化水區(qū)離主廠房區(qū)域較遠，配置 110V 直流電源系統(tǒng)。每套直流電源包括 60Ah 直流閥控式鉛酸蓄電池組 1 組，高頻開關電源充電器（N1 模塊）1 套，高頻開關電源交流側采用雙電源切換。1、 廠區(qū)公用 110V 直流系統(tǒng)廠區(qū)公用

38、110V 直流母線為單母分段接線：直流母線 1 段由#1 蓄電池和#1 充電器組成，直流母線 2段由#2 蓄電池和#2 充電器組成。廠區(qū)公用 110V 直流母線 1、2 段通過聯(lián)絡閘刀、空氣開關相互聯(lián)絡，正常運行時聯(lián)絡閘刀、空氣開關均在斷開位置。#1、#2 充電器均有兩路交流電源輸入，電源分別取廠用配電裝置室。兩路電源正常時一路工作，另一路備用。#1(2)機組脫硫 110V 直流系統(tǒng)#1(2)機組脫硫 110V 直流母線為單母線接線，由一組蓄電池和一臺充電器組成。充電器有兩路交流電源輸入，電源分別取#1(2)機脫硫 PC A 段及#1(2)機脫硫保安段。兩路電源正常時一路工作，另一路備用。2、

39、 運煤、化水、輸煤碼頭 110V 直流系統(tǒng)運煤 110V 直流母線、化水 110V 直流母線、輸煤碼頭 110V 直流母線均為單母線接線，均配置一組蓄電池、一臺充電器。充電器均有兩路交流電源輸入，電源分別取廠用配電裝置室。正常時一路工作，另一路備用。10.3.2 金陵電廠直流系統(tǒng)技術規(guī)范表 10-2充電器技術規(guī)范項目ZZG13-40A/220VZZG13-50A/110VZZG13-20A/110VZZG13-10A/110V交流輸入電壓（V）380V20%380V20%380V20%380V20%交流輸入容量（kVA）1435110.25.1直流輸出電壓（V）220110110110直流輸出

40、電流（A）4002506030直流輸出容量（kW）13547.959.584.79均充均衡電壓（V）240115122.2122.2電壓調(diào)節(jié)范圍（V）230260115130119.60124.80119.60124.80穩(wěn)流精度0.5%0.5%0.5%0.5%浮充穩(wěn)壓（V）230115117117浮充穩(wěn)壓范圍（V）220240110120116118116118穩(wěn)壓精度0.3%0.3%0.3%0.3%初充最高限壓（V）315157127127功率因數(shù)0.950.950.940.94效率94%94%94%94%不平衡系數(shù)3%3%3%3%充電模塊電流 A個數(shù)40A1150A620A410A4制造

41、廠許繼許繼許繼許繼安裝地點主廠房直流（每臺機組 2 臺）主廠房直流室（每臺機組 3 臺）廠區(qū)公用中壓配電室（2 臺）#1、2 脫硫車間(1 臺)廠區(qū)運煤配電間（1 臺）化水配電間（1 臺）輸煤碼頭（1臺）表 10-3蓄電池技術規(guī)范項目220V 蓄電池110V 蓄電池110V 蓄電池110V 蓄電池蓄電池型號UXL2550-2UXL1100-2GFM-200AHGFM-100AH蓄電池容量（C10，Ah）25001000200100外殼材料阻燃 ABS阻燃 ABS密封工藝膠封膠封電解液吸附系統(tǒng)方式陰極吸收式陰極吸收式單體電池額定電壓（V）2222單體電池浮充電電壓（V）2.232.23單體電池均

42、衡充電電壓（V）2.332.33蓄電池正常浮充電電流（mA）25001000蓄電池均衡充電電流（A）250100每組只104525252制造廠廣東湯淺廣東湯淺哈爾濱光宇哈爾濱光宇安裝地點主廠房直流室（#1、2 機各一組）主廠房直流室（#1、2 機各二組）廠區(qū)公用中壓配電室（二組）#1、2 脫硫車間（二組）運煤配電間（一組）化水配電間（一組）輸煤碼頭（一組）10.4 充電器1、充電器配置1）主廠房內(nèi)每臺機組設一組 220V 蓄電池系統(tǒng)，每組蓄電池配 2 臺專用充電器，其額定輸出電流為400A，二臺充電器應設有閉鎖裝置保證該裝置不能同時和母線相連接。每套充電裝置配置 11 臺 ZZG13-40A/

43、220V 微機智能高頻開關電源，具備根據(jù)負荷電流狀況自動投退模塊的功能。充電器采用智能高頻開關型、模塊化設計。當充電電流0.1C10 時應具有允許部分模塊退出工作功能，應具有根據(jù)負荷電流狀況自動投退模塊的功能。直流母線的短路電流按 26kA 考慮。2）主廠房內(nèi)每臺機組設二組 110V 蓄電池系統(tǒng)，配三臺 250A 充電裝置，其中一臺作為備用，系二組直流母線公用，為防止二組蓄電池組并聯(lián)運行，公用的充電器應設有閉鎖裝置保證該裝置不能同時和二組母線相連接。每套充電裝置配置 6 臺 ZZG13-50A/110V 微機智能高頻開關電源。充電器采用智能高頻開關型、.模塊化設計。當充電電流0.1C10 時應

44、具有允許部分模塊退出工作功能。直流母線的短路電流按 10.5kA 考慮。3）公用中壓配電裝置室設兩組 110V 蓄電池組系統(tǒng)，每組蓄電池配 1 臺專用充電器，其額定輸出電流為 60A，1、2 脫硫車間各設置 1 組 110V 蓄電池，每組蓄電池配 1 臺專用充電器，其額定輸出電流為 60A。充電器采用智能高頻開關型、模塊化設計。當充電電流0 .1C10 時應具有允許部分模塊退出工作功能，應具有根據(jù)負荷電流狀況自動投退模塊的功能。直流母線的短路電流按 10kA 考慮。4）運煤配電間、化水配電間各設一組 110V 蓄電池組系統(tǒng)，每組蓄電池配 1 臺專用充電器，其額定輸出均電流為 30A。輸煤碼頭設

45、 1 組 110V 蓄電池組系統(tǒng)，配 1 臺專用充電器，其額定輸出均電流為30A。充電器采用智能高頻開關型、模塊化設計。當充電電流0.1C10 時應具有允許部分模塊退出工作功能，應具有根據(jù)負荷電流狀況自動投退模塊的功能。直流母線的短路電流按 10kA 考慮。2、充電設備的工作方式：具有手動與自動兩種調(diào)節(jié)方式。手動調(diào)節(jié)方式在輸出電壓調(diào)節(jié)范圍內(nèi)連續(xù)可調(diào)。在交流失電又恢復供電后自動調(diào)節(jié)可使整流設備自動投入工作，并根據(jù)蓄電池狀態(tài)自動選擇工作狀態(tài)。均充運行時間 1-8 小時可調(diào)，當達到整定時間后，可自動轉為浮充電工作。整流設備還應具備轉為手動充電的切換開關，以適用于初充、再充電以及浮充與低壓充電的轉換。

46、3、蓄電池充電器應具有穩(wěn)壓、穩(wěn)流及限流性能，即為定電流，恒電壓微機控制型 。充電器的容量應能滿足在均衡充電條件下帶正常負載，并具有手動充電方式。充電方式為穩(wěn)流、恒壓兩階段充電。定期轉定壓充電功能：有定期轉低壓充電功能，當電池長期處于浮充電狀態(tài)下時，定期轉為定壓充電功能。4、蓄電池充電器在浮充電和均衡充電運行方式下輸出電壓或輸出電流在其可調(diào)范圍內(nèi)應連續(xù)可調(diào)。5、在充電器的輸出回路應串一隔離二極管，以消除電壓從蓄電池反饋，保證輸出電壓檢測回路的正確工作。6、充電器限流特性自動穩(wěn)壓時充電器應具備限流特性，將輸出電流限值在額定值的 120%。其整定值應連續(xù)可調(diào)。7、電壓調(diào)整充電器應保證頻率波動5%內(nèi)，

47、在空載到滿載范圍內(nèi)電壓波動在0.5%以內(nèi)。8、開關電源模塊基本性能要求如下：均流不平衡度應不大于3額定電流值；功率因素應不小于0.94；諧波電流含量在模塊輸入端施加的交流電源符合標稱電壓和額定頻率要求時，在交流輸入端產(chǎn)生的各高次諧波電流含有率應不大于 30；振蕩波抗擾度應能承受 GB/T 17626.121998 表 2 中規(guī)定的三級的振蕩波抗擾度；靜電放電抗擾度應能承受 GB/T 176262.21998 表 2 中規(guī)定的三級的靜電放電抗擾度。整流模塊可帶電更換，模塊故障不會影響系統(tǒng)的正常工作。10.5 蓄電池蓄電池是一種獨立的直流電源，它在發(fā)電廠內(nèi)發(fā)生任何事故時，甚至在交流電源全部停電的情

48、況下，都能保證直流系統(tǒng)的用電設備可靠而連續(xù)地工作。另外它是全廠事故照明的可靠電源。采用蓄電池的直流系統(tǒng)，能夠使用任何復雜的繼電保護和自動裝置，對各種斷路器都可以用直流操作機構進行遠距離操作。目前，在發(fā)電廠直流系統(tǒng)中一般采用固定式鉛酸蓄電池，其容量大、壽命長，不需要經(jīng)常性地均衡充電和維護，浮充電源容量小。金陵電廠蓄電池為閥控式密閉鉛酸蓄電池。220V 蓄電池為 UXL2550-2 型，220V 蓄電池為 UXL1100-2 型。每組 110V 蓄電池各配置一臺專用充電器，并另有一臺作為它們的備用。220V 蓄電池配置兩臺專用充電器。以下簡單介紹其構造及工作原理。10.5.1 鉛酸蓄電池的構造OG

49、i 通氣式鉛酸蓄電池具有高持久性和峰值電流，備用運行時壽命長，主要由極板、電解液和容器等幾個部分組成。而電極又包括正、負極柵板。含銻量少于 2的鉛合金使柵極具有良好的機械強度和耐腐蝕性。相對于高銻含量，低銻含量在浮充時減少了水的分解；電解液由 20時額定密度為 1.24Kg/l 的稀硫酸組成。電池交付時為已加液和已充電狀態(tài)。建議空運和海運時以干式、已充電狀態(tài)交付，在加注電解液后可立即投入使用；電池的容器由透明的 SAN 塑料制成，可方便地檢查電解液的液位。容器和蓋子為粘接式，可防止電解液和氣體泄漏；OGi 的隔板使用多微孔的塑料隔板分隔電極。這導致了很低的電阻，允許酸液很好地擴散，并防止電極上

50、金屬物質(zhì)的增生。隔板在各方向上并行，因而防止短路；電極套管為氣密式，可以避免蓄電池整個使用服務壽命內(nèi)的電解液的泄漏，并滿足 DIN 40729 標準的要求；OGi 單個電池間通過完全隔熱的焊接或螺栓連接器連接?？梢愿鶕?jù)要求提供帶銅插頭的焊接連接器。OGi 蓄電池通常提供迷宮式通氣孔塞，可防止電解液霧滴的逃匿；在包含水電解液的蓄電池運行時，充電和浮充不僅僅儲存了電能，還發(fā)生了水的分解的二次反應。該反應產(chǎn)生了氫氣和氧氣，這些氣體會從蓄電池中逸出，導致電解液液位下降和濃度增加。電解液液位下降的速度取決于環(huán)境條件：如溫度和充電參數(shù)。電池裝置因而必需定期檢查和補充電池水。在電池運行過程中產(chǎn)生的氫氣和氧氣

51、的混合氣體稱為易爆氣。該術語源自當氫氣與空氣混合后的濃度超過 4形成易爆混合物這一事實。為阻止氫氣凝聚到這一臨界值，規(guī)定了電池容器和房屋的特殊通風條件。如果有技術措施能減少蓄電池中氫氣的增長或逸出，相應的通風條件可減少。為減少易爆氣的逸出，氫氣和氧氣可通過一種叫復合反應的方法轉換成水，這一反應發(fā)生在附在電池上的特殊通氣孔塞復合器中，Hoppecke 公司稱這種復合器為AquaGen通氣孔塞。在運行溫度 20，蓄電池持續(xù)供電浮充且偶爾放電的情況下，其使用壽命可達 1215 年。10.5.2 鉛酸電池的工作原理和特性圖 10-4鉛酸蓄電池的工作原理放電回路 b) 充電回路1.容器 2.電解液 3.

52、正極 4.負極 5.燈泡 6.直流發(fā)電機1、放電把正、負極板互不接觸而浸入容器的電解液中，在容器外用導線和燈泡把兩種極板連接起來，如圖10-4(a)所示，此時燈泡亮，因為二氧化鉛板和鉛板都與電解液中的硫酸起了化學變化，使兩種極板之間產(chǎn)生了電動勢(電壓)，在導線中有電流流過，即化學能變成了使燈泡發(fā)光的電能。這種由于化學反應而輸出電流的過程稱為蓄電池放電。放電時，正負極板上的活性物質(zhì)都與硫酸發(fā)生了化學變化，生成硫酸鉛 PbSO4。當兩極板上大部分活性物質(zhì)都變成了硫酸鉛后，蓄電池的端電壓就下降。當端電壓降到 1.8-1.75V 以后，放電不宜繼續(xù)下去，此時兩極板間的電壓稱為終止放電電壓。整個放電過程中，蓄電池中的硫酸逐漸減少而形成水，硫酸的濃度減少，電解液比重降低。蓄電池內(nèi)阻增大，電動勢下降，端電壓也隨之減小，此時，正極板為淺褐色，負極板為深灰色。必須注意，在正常使用情況下，蓄電池不宜過度放電，因為在化學反應中生成的硫酸鉛小晶塊在過度放電后將結成體積較大的大晶塊，晶塊分布不均勻時，就會使極板發(fā)生不能恢復的翹曲，同時還增大了極板的電阻。放電時產(chǎn)生的硫酸鉛大晶塊很難還原妨礙充電過程的進行。2、充電如果把外電路中的燈泡換成直流電源，即直流發(fā)電機或硅整流設備，并且把正極板接外電源的正極，負極板接外電源的負極，如 10-4(