第六章直流系統(tǒng)

1、第六章 直流系統(tǒng)1.1 直流系統(tǒng)概述直流系統(tǒng)是發(fā)電廠廠用電中最重要的一部分，它應(yīng)保證在任何事故情況下都能可靠和不間斷地向其用電設(shè)備供電。發(fā)電廠的直流系統(tǒng)，主要用于對(duì)開關(guān)電器的遠(yuǎn)距離操作、信號(hào)設(shè)備、繼電保護(hù)、自動(dòng)裝置及其他一些重要的直流負(fù)荷(如事故油泵、事故照明和不停電電源等)的供電。在有大機(jī)組的電廠中設(shè)有多個(gè)彼此獨(dú)立的直流系統(tǒng)。例如，單元控制室直流系統(tǒng)、網(wǎng)絡(luò)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(duì)大型電廠，單元控制室和升壓站直流系統(tǒng)的設(shè)置應(yīng)滿足繼電保護(hù)裝置主保護(hù)和后備保護(hù)由兩套獨(dú)立直流系統(tǒng)供電的雙重化配置原則。對(duì)大機(jī)組的電廠，單元控制室直流系統(tǒng)，一般每臺(tái)發(fā)電機(jī)組設(shè)置兩套

2、110V(或115V)直流電源系統(tǒng)，統(tǒng)稱為110V直流系統(tǒng)，為繼電保護(hù)、控制操作、信號(hào)設(shè)備及自動(dòng)裝置等直流負(fù)荷供電。其主要負(fù)荷是控制操作回路設(shè)備，故電廠中又常稱這種直流電源為操作電源。除設(shè)置110V直流系統(tǒng)外，每一臺(tái)機(jī)組另設(shè)一套220V(或230V)直流系統(tǒng)，為發(fā)電機(jī)組事故潤(rùn)滑油泵、事故氫密封油泵、汽動(dòng)給水泵的事故潤(rùn)滑油泵、不停電電源系統(tǒng)(UPS)及控制室的事故照明等直流動(dòng)力負(fù)荷供心。220V直流系統(tǒng)的特點(diǎn)是，平時(shí)運(yùn)行負(fù)荷很小，而機(jī)組事故時(shí)負(fù)荷很大。兩套110V直流系統(tǒng)和一套220V直流系統(tǒng)均采用單母線、兩線制、不接地系統(tǒng)。每套直流系統(tǒng)均設(shè)有相應(yīng)電壓的一組鉛酸蓄電池。兩套110V直流系統(tǒng)各配置

3、一套蓄電池、一套充電器，另設(shè)一套可切換的公共備用充電器，跨接在兩直流系統(tǒng)的母線上。220V直流系統(tǒng)，設(shè)一組蓄電池，配置一套工作充電器，另設(shè)一套備用充電器。上述各直流系統(tǒng)中，工作充電器的電源均從相應(yīng)機(jī)組的380V交流保安母線引接；備用充電器的電源，一般也從380V交流保安母線引接，有的則從其他廠用低壓母線上引接，以防保安母線故障造成所有充電器失去電源。另外還有一套24V直流電源系統(tǒng)，是供單元機(jī)組的儀控設(shè)備用的。300MW汽輪發(fā)電機(jī)組的發(fā)電廠直流系統(tǒng)設(shè)備應(yīng)考慮以下問題：1. 為了保證對(duì)電廠各單元的控制、信號(hào)、繼電保護(hù)、自動(dòng)裝置等負(fù)荷（簡(jiǎn)稱控制負(fù)荷）和直流油泵、交流不停電電源裝置等負(fù)荷（簡(jiǎn)稱動(dòng)力負(fù)荷

4、）以及直流事故照明負(fù)荷供電，每一單元機(jī)組均裝設(shè)二組蓄電池，電壓為220V或110V，分別供給動(dòng)力負(fù)荷及直流事故照明負(fù)荷和控制負(fù)荷使用。2. 蓄電池充電按浮充電方式進(jìn)行，不設(shè)端電池，選用典型設(shè)計(jì)直流屏。3. 各組蓄電池的充電（兼作浮充電）設(shè)備均采用硅整流電源裝置。每個(gè)單元按不同直流電壓各配置一臺(tái)單獨(dú)的硅整流器，兩組相同電壓的蓄電池設(shè)置一臺(tái)同容量的硅整流裝置作為公共備用。4. 為簡(jiǎn)化直流系統(tǒng)接線，各級(jí)電壓的直流系統(tǒng)均采用單母線接線方式，兩單元相同電壓等級(jí)的直流系統(tǒng)間應(yīng)考慮有閉鎖措施的互聯(lián)。5. 對(duì)于離主廠房較遠(yuǎn)的輔助車間（如輸煤集控室、循環(huán)水泵房等），其操作室宜裝設(shè)各自獨(dú)立的鎘鎳電池屏。我廠主廠房

5、110V直流系統(tǒng)采用單母線分段接線，每臺(tái)機(jī)組設(shè)兩段直流母線。每段直流母線接一組由哈爾濱九洲電氣股份有限公司生產(chǎn)的GFM-600AH型閥控式密封鉛酸蓄電池和一臺(tái)深圳奧特迅電力設(shè)備股份有限公司生產(chǎn)的GZDW140A/115V型智能高頻開關(guān)整流器。每組蓄電池由52只電瓶組成，每組蓄電池屏各裝有一套由深圳奧特迅電力設(shè)備股份有限公司的BATM30型微機(jī)蓄電池巡檢裝置。設(shè)置充電母線，以便斷開饋電母線給蓄電池充放電。主廠房220V直流系統(tǒng)采用單母線接線，每臺(tái)機(jī)各設(shè)置一段。兩臺(tái)機(jī)的直流母線之間設(shè)聯(lián)絡(luò)開關(guān)。每段直流母線接一組由哈爾濱九洲電氣股份有限公司生產(chǎn)的GFM-1200AH型閥控式密封鉛酸蓄電池和一臺(tái)深圳奧

6、特迅電力設(shè)備股份有限公司生產(chǎn)的GZDW220A/230V型智能高頻開關(guān)整流器。每組蓄電池由104只電瓶組成，每組蓄電池屏各裝有一套由深圳奧特迅電力設(shè)備股份有限公司生產(chǎn)的BATM30型微機(jī)蓄電池巡檢裝置。設(shè)置充電母線，以便斷開饋電母線給蓄電池充放電。1.2 蓄電池的基礎(chǔ)知識(shí)蓄電池是一種獨(dú)立可靠的直流電源。盡管蓄電池投資大，壽命短，且需要很多的輔助設(shè)備（如充電和浮充電設(shè)備、保暖、通風(fēng)、防酸建筑等），以及建造時(shí)間長(zhǎng)，運(yùn)行維護(hù)復(fù)雜，但由于它具有獨(dú)立而可靠的特點(diǎn)，因而在發(fā)電廠和變電站內(nèi)發(fā)生任何事故時(shí)，即使在交流電源全部停電的情況下，也能保證直流系統(tǒng)的用電設(shè)備可靠而連續(xù)地工作。另外，不論如何復(fù)雜的繼電保護(hù)

7、裝置、自動(dòng)裝置和任何型式的斷路器，在其進(jìn)行遠(yuǎn)距離操作時(shí)，均可用蓄電池的直流電作為操作電源。因此，促電池組在發(fā)電廠中不僅是操作電源，也是事故照明和一些直流自用機(jī)械的備用電源。蓄電池是儲(chǔ)存直流電能的一種設(shè)備，它能把電能轉(zhuǎn)變?yōu)榛瘜W(xué)能儲(chǔ)存起來（充電），使用時(shí)再把化學(xué)能轉(zhuǎn)變?yōu)殡娔埽ǚ烹姡?，供給直流負(fù)荷，這種能量的變換過程是可逆的，也就是說，當(dāng)蓄電池已部分放電或完全放電后，兩級(jí)表面形成了新的化合物，這是如果用適當(dāng)?shù)姆聪螂娏魍ㄈ胄铍姵兀涂墒挂研纬傻男禄衔镞€原成原來的活性物質(zhì)，供下次放電之用。在放電時(shí)，電流流出的電極稱為正極或陽極，以“+”表示；電流經(jīng)過外電路之后，返回電池的電極稱為負(fù)極或陰極，以“”表示

8、。根據(jù)電極或電解液所用物質(zhì)的不同，蓄電池一般分為鉛酸電池和堿性電池兩種。下面以鉛酸蓄電池為例，對(duì)蓄電池的構(gòu)造、工作原理進(jìn)行介紹。1.2.1 鉛酸電池的構(gòu)造蓄電池由極板、電解液和容器構(gòu)成，如圖6-1所示。極板分正極板和負(fù)極板，在正極板上的活性物質(zhì)是二氧化鉛（Pb），負(fù)極板上的活性物質(zhì)是灰色海綿狀的金屬鉛（鉛綿），電解液是濃度為27%-37%的硫酸水溶液（稀硫酸），其比重在15CO時(shí)為1：21，放電時(shí)比重稍為下降。圖6-1 蓄電池工作原理（a） 蓄電池放電；（b）蓄電池充電1-容器；2-電解液；3-二氧化鉛板（正極）；4-鉛版（負(fù)極）；5-燈泡；6-直流發(fā)電機(jī)正極板采用表面式的鉛板，在鉛板表面上有

9、許多肋片，這樣可以增大極板與電解液的接觸面積，以減少內(nèi)電阻和增大單位體積的蓄電容量。負(fù)極板采用匣式的鉛板，匣式鉛板中間有較大的柵格，兩邊用有孔的薄鉛皮加以峰蓋，以防止多孔性物質(zhì)（鉛綿）的脫落。匣中充以參加電化學(xué)反應(yīng)的活性材料，即將鉛粉及稀硫酸等物調(diào)制成漿糊狀混合物，涂填在鉛質(zhì)柵格骨架上。極板在工廠經(jīng)加工處理后，正極板的有效物質(zhì)為深棕色二氧化鉛，負(fù)極板中的有效物質(zhì)式淡灰色綿狀金屬鉛。正、負(fù)極板之間用多孔性隔板隔開，以使極板之間保持一定距離。電解液面應(yīng)該比極板上邊至少高出10mm，比容器上邊至少低15-20mm。前者是為了防止反應(yīng)不完全而使極板翹曲，后者是防止電解液沸騰時(shí)從容器內(nèi)濺出。蓄電池中負(fù)極

10、板總比正極板多一塊，使正極板的兩面在工作中起的化學(xué)作用盡量相同，以防止極板發(fā)生翹曲變形。同級(jí)性的極板用鉛條連接成一組，此鉛條焊接在極板的突出部分，并用耳柄掛在容器的邊緣上。為了防止在工作過程中有效物質(zhì)脫落到底部沉積，造成正、負(fù)極板短路，所以極板下邊與容器底部應(yīng)有足夠距離。容器上面蓋以玻璃板，以防灰塵侵入和充電時(shí)電解液濺出。1.2.2 蓄電池的工作原理把正、負(fù)極板互不接觸而浸入容器的電解液中，在容器外用導(dǎo)線和燈泡把兩種極板連接起來，如圖6-1（a）所示，此時(shí)燈泡亮，因此二氧化鉛板和鉛板都與電解液中的硫酸起了化學(xué)變化，使兩種極板之間產(chǎn)生了電動(dòng)勢(shì)（電壓），在導(dǎo)線中有電流流過，即化學(xué)能變成了使燈泡發(fā)光

11、的電能。這種由于化學(xué)反應(yīng)而輸出電流的過程稱為蓄電池放電。放電是，正負(fù)極板上的活性物質(zhì)都與硫酸發(fā)生了化學(xué)變化，生成硫酸鉛PbS。當(dāng)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(dāng)端電壓降到1.75-1.8V以后，放電不宜繼續(xù)下去，此時(shí)兩極板間的電壓稱為終止放電電壓。在整個(gè)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(dòng)勢(shì)下降，端電壓也隨之減少，此時(shí)，正極板為淺褐色，負(fù)極板為深灰色。必須注意，在正常使用情況下，蓄電池不宜過渡放電，因?yàn)樵诨瘜W(xué)反應(yīng)中生成的硫酸鉛小晶塊在過度放電后將結(jié)成體積較大的大晶塊，晶塊分布不均勻時(shí)，就會(huì)使極板發(fā)生不能

12、恢復(fù)的翹曲，同時(shí)還增大了極板的電阻。放電時(shí)產(chǎn)生的硫酸鉛大晶塊很難還原，妨礙充電過程的進(jìn)行。1.2.2.1 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(jī)或硅整流設(shè)備，并且把正極板接外電源的正極，負(fù)極板接外電源的負(fù)極，如6-1（b）所示，當(dāng)外接電源的端電壓高于蓄電池的電勢(shì)時(shí)，外接電源的電流就會(huì)流入蓄電池，電流的方向剛好與放電時(shí)的電流方向相反，于是在蓄電池內(nèi)就產(chǎn)生了與上述相反的化學(xué)反應(yīng)，就是說，硫酸從極板中析出，正極板又轉(zhuǎn)化為二氧化鉛，負(fù)極板又轉(zhuǎn)化為純鉛，而電解液中硫酸增多，水減少。經(jīng)過這種轉(zhuǎn)化，蓄電池兩極之間的電動(dòng)勢(shì)又恢復(fù)了，蓄電池又具備了放電條件。這時(shí)，外接電源的電能充進(jìn)了蓄電池變成化學(xué)能

13、而貯存了起來，這種過程稱為蓄電池充電。充電過程使硫酸鉛小晶塊分別為二氧化鉛（正極板）和鉛綿（負(fù)極板），極板上的硫酸鉛消失。由于充電反應(yīng)逐漸深入到極板活性物質(zhì)內(nèi)部，硫酸濃度就增加，水分減少，溶液的密度增大，內(nèi)阻減少，電勢(shì)增大，端電壓隨之上升。當(dāng)充電電壓上升到大約2.3V時(shí)，極板上開始有氣體析出：正極板上逸出氧氣，負(fù)極板上逸出氫氣，造成強(qiáng)烈的冒氣現(xiàn)象，這種現(xiàn)象稱為蓄電池的沸騰。沸騰的原因是負(fù)極板上硫酸鉛已經(jīng)很少了，化學(xué)反應(yīng)逐漸轉(zhuǎn)變?yōu)樗碾娊馑斐伞Ｉ鲜鰞煞N反應(yīng)同時(shí)進(jìn)行時(shí)，需要消耗更多的能量，浪費(fèi)蒸餾水和電力，因此，為了維持恒定的充電電流，應(yīng)逐漸提高外加電源的電壓。為了減少能量耗損，防止極板活性物質(zhì)

14、脫落損壞，因此在充電終期時(shí)，充電電流不宜過大，在有氣體放出時(shí)應(yīng)減少充電電流。在充電終期時(shí)，正、負(fù)極的顏色由暗淡變?yōu)轷r明，蓄電池發(fā)生強(qiáng)烈的汽泡，當(dāng)蓄電池端電壓在2.5-2.7V并經(jīng)1h不變，即認(rèn)為充電已完成。1.2.2.2 蓄電池自放電現(xiàn)象由于電解液中所含金屬雜質(zhì)沉淀在負(fù)極板上，以及極板本身活性物質(zhì)中也含有金屬雜質(zhì)，因此，在負(fù)極板上形成局部的短路，形成了蓄電池的自放電現(xiàn)象。通常在一晝夜內(nèi)，鉛蓄電池由于自放電，將使其容量減少0.5%-1%。自放電現(xiàn)象也隨著電解液的溫度、比重和使用時(shí)間的增長(zhǎng)而增加。1.2.2.3 蓄電池放電和充電程度的測(cè)量已知放電時(shí)電解液因硫酸減少而變?。怀潆姇r(shí)，電解液因硫酸增多而

15、變濃。因此，電解液的濃度就代表著蓄電池放電和充電的程度。電解液的濃度用其密度大小來衡量。液體的比重是液體的質(zhì)量與相同容積水的密度的比值。水的密度為1，蓄電池使用的純硫酸的密度是1.83，因此電解液的比重總是大于1。具體數(shù)字要看其中所含硫酸的多少而定。蓄電池放電放得越多，電解液中硫酸越少，比重就越小；反之，充電充的越多，電解液中硫酸越多，比重就越大。電解液的比重和溫度有密切關(guān)系，例如溫度升高，電解液受熱膨脹，比重就降低。通常，在室內(nèi)溫度為C時(shí)，充足電的蓄電池，它的電解液比重是1.275-1.3；當(dāng)蓄電池放電到電解液比重為1.13-1.18時(shí)。它的正、負(fù)極板已接近于全部轉(zhuǎn)化為硫酸鉛，此時(shí)應(yīng)該停止放

16、電。電解液比重可以用比重計(jì)測(cè)量，但測(cè)試用的比重不可能測(cè)出極板細(xì)孔中電解液的比重，故必須在電池靜止?fàn)顟B(tài)（停止充、放電時(shí)）進(jìn)行測(cè)試較為準(zhǔn)確。用電壓表在蓄電池兩極板之間測(cè)出的電壓叫蓄電池的端電壓。手電筒用的干電池，不論是幾號(hào)電池，每節(jié)電池的額定電壓都是1.5V。蓄電池的電壓與容量大小無關(guān)，額定電壓均為2V。1.2.2.4 蓄電池的電勢(shì)和容量蓄電池電勢(shì)的大小與蓄電池極板上活性物質(zhì)的電化性質(zhì)和電解液的濃度有關(guān)，與極板的大小無關(guān)。當(dāng)電極上活性物質(zhì)已固定后，鉛蓄電池的電勢(shì)主要由電解液的濃度決定。因此，蓄電池的電勢(shì)可近似由下式?jīng)Q定 E=0.85+d （6-1）式中：d為電解液的比重；E為鉛蓄電池的電勢(shì)，V；0

17、.85為鉛蓄電池電勢(shì)的常數(shù)。電勢(shì)與電解液的溫度有關(guān)。當(dāng)溫度變化時(shí)，電解液的粘度要改變，粘度的改變會(huì)影響電解液的擴(kuò)散，從而影響放電時(shí)的電勢(shì)，因而引起蓄電池容量的變化。運(yùn)行中蓄電池室的溫度以保持在10-C為宜，因?yàn)殡娊庖涸诖藴囟确秶鷥?nèi)變化較小，對(duì)電勢(shì)影響甚微，可忽略不計(jì)。蓄電池在運(yùn)行中，不允許電解液的溫度超過C。蓄電池的容量就是蓄電池的蓄電能力。通常以充足電的蓄電池在放電期間端電壓降低10%時(shí)的放電電量來表示。一般以10h放電容量作為蓄電池的額定容量。當(dāng)蓄電池以恒定電流值放電時(shí)，其容量等于放電電流和放電時(shí)間的乘積，即CIt （1-2）式中：C為蓄電池容量，Ah；I為放電電流，A；t為放電時(shí)間，h。

18、蓄電池在使用過程中，其容量主要受放電率和電解液溫度的影響。a) 放電率對(duì)蓄電池容量的影響。蓄電池每小時(shí)的放電電流稱作放電率。蓄電池容量的大小隨放電率的大小而變化，一般放電率越高，則容量越小，因蓄電池放電電流大時(shí)，極板上的活性物質(zhì)與周圍的硫酸迅速反應(yīng)，生成品粒較大的硫酸鉛，硫酸鉛晶粒易堵塞極板的細(xì)孔，使硫酸擴(kuò)散到細(xì)孔深處更為困難。因此，細(xì)孔深處的硫酸濃度降低，活性物質(zhì)參加化學(xué)反應(yīng)的機(jī)會(huì)減少，電解液電阻增大，電壓下降很快，電池不能放出全部能量，所以，蓄電池的容量較小。放電率越低，則容量越大，因蓄電池放電電流小時(shí)，極板上活性物質(zhì)細(xì)孔內(nèi)電解液的濃度與容器周圍電解液的濃度相差較小，且外層硫酸鉛形成得較慢

19、，生成的晶粒也小，硫酸容易擴(kuò)散到細(xì)孔深處，使細(xì)孔深處的活性物質(zhì)都參加化學(xué)反應(yīng)，所以，電池的容量就大。b) 電解液溫度對(duì)蓄電池容量的影響。電解液溫度愈高，稀硫酸粘度越低，運(yùn)動(dòng)速度越大，滲透力越強(qiáng)，因此電阻減小，擴(kuò)散程度增大，電化學(xué)反應(yīng)增強(qiáng)，從而使電池容量增大。當(dāng)電解液溫度下降時(shí)，滲透減弱，電阻增大，擴(kuò)散程度降低，電化學(xué)反應(yīng)滯緩，從而使電池容量減小。電解液溫度與電池容量的關(guān)系為 （1-3）式中：為電解液平均溫度為C時(shí)的容量，Ah；T為放電過程中電解液的實(shí)際平均溫度，；為在電解液為C時(shí)的放電電流，A；t為連續(xù)放電時(shí)間，h。1.2.3 蓄電池組運(yùn)行方式蓄電池的運(yùn)行方式有兩種；放電方式與浮充電方式。電廠

20、的蓄電池組，普遍采用浮充電方式。（一）、充電方式運(yùn)行特點(diǎn)所謂蓄電池組的充電方式運(yùn)行，就是對(duì)蓄電池組進(jìn)行周期性的充電和放電，當(dāng)蓄電池組充足電以后，就與充電裝置斷開，由蓄電池組單獨(dú)向經(jīng)常性的直流負(fù)荷供電，并在廠用電事故停電時(shí)，向事故照明和直流電動(dòng)機(jī)等負(fù)荷供電。為了保證在任何時(shí)刻都不致失去直流電源，通常，當(dāng)蓄電池放電到約為60%70%額定容量時(shí)，即開始進(jìn)行充電，周而復(fù)始。按沖放電方式運(yùn)行的蓄電池組，必須周期地、頻繁地進(jìn)行充電。在經(jīng)常性負(fù)荷下，一般每隔24h就需充電一次，充至額定容量。充電末期，每個(gè)蓄電池的電壓可達(dá)2.72.75V，蓄電池組的總電壓（直流系統(tǒng)母線電壓）可能會(huì)超過用電設(shè)備的允許值，母線電

21、壓起伏很大。為了保持母線電壓，常需要增設(shè)端電池。這些，都可能是這種運(yùn)行方式不被電廠普遍采用的主要原因。（二）、浮充電方式運(yùn)行方式所謂蓄電池組浮充電方式：就是充電器經(jīng)常與蓄電池組并列運(yùn)行，充電器除供給經(jīng)常性直流負(fù)荷外，還以較小的電流浮充電電流向蓄電池組充電，以補(bǔ)償蓄電池的自放電損耗，使蓄電池經(jīng)常處于完全充足的狀態(tài)；當(dāng)出現(xiàn)短時(shí)大負(fù)荷時(shí)，例如當(dāng)斷路器合閘、許多斷路器同時(shí)跳閘、直流電動(dòng)機(jī)、直流事故照明等，則主要由蓄電池組供電，而硅整流充電器，由于其自身的限流特性決定，一般只能提供略大于其額定輸出的電流值。在浮充電器的交流電源消失時(shí)，便停止工作，所有直流負(fù)荷完全由蓄電池組供電。浮充電電流的大小，取決于蓄

22、電池的自放電率，浮充電的結(jié)果，應(yīng)剛好補(bǔ)償蓄電池的自放電。如果浮充電的電流過小，則蓄電池的自放電就可能長(zhǎng)期得不到足夠的補(bǔ)償，將導(dǎo)致極板硫化（極板有效物質(zhì)失效）。相反，如果浮充電電流過大，蓄電池就會(huì)長(zhǎng)期過充電，引起極板有效物質(zhì)脫落，縮短電池的使用壽命，同時(shí)還多余地消耗了電能。浮充電電流值，依蓄電池類型和型號(hào)而不同，一般約為（0.10.2）/100（A），其中為該型號(hào)蓄電池的額定容量（單位為Ah）。舊蓄電池的浮充電電源要比新蓄電池大23倍。為了便于掌握蓄電池的浮充電狀態(tài)，通常以測(cè)量單個(gè)蓄電池的端電壓來判斷。如對(duì)于鉛酸蓄電池，若其單個(gè)的電壓在2.152.2V，則為正常浮充電狀態(tài)；若其單個(gè)的電壓在2.2

23、5V及以上，則為過充電；若其單個(gè)的電壓在2.1V以下，則為放電狀態(tài)。因此，為了保證蓄電池經(jīng)常處于完好狀態(tài)，實(shí)際中的浮充電，常采用恒壓充電的方式。標(biāo)準(zhǔn)蓄電池的浮充電電壓規(guī)定如下：（1）每只鉛酸蓄電池（電解液密度為1.215g/），其浮充電電壓一般取2.152.17V。（2）每只中倍率鎘鎳蓄電池，其浮充電電壓一般取1.421.45V。（3）每只高倍率鎘鎳蓄電池，其浮充電電壓一般取1.351.39V。按浮充電方式運(yùn)行的有端電池的蓄電池組，參與浮充電運(yùn)行的蓄電池的只數(shù)應(yīng)該固定，運(yùn)行人員用監(jiān)視直流母線的電壓為恒定，去調(diào)節(jié)浮充電機(jī)的輸出，而不應(yīng)該用改變端電池的分頭去調(diào)節(jié)母線電壓。按浮充電方式運(yùn)行的蓄電池組

24、，每23個(gè)月，應(yīng)進(jìn)行一次均衡充電，以保持極板有效物質(zhì)的活性。（三）、蓄電池均衡充電均衡充電是對(duì)蓄電池的一種特殊充電方式。在蓄電池長(zhǎng)期使用期間，可能由于充電裝置調(diào)整不合理、表盤電壓表讀數(shù)偏高等原因，造成蓄電池組欠充電，也可能由于各個(gè)蓄電池的自放電率不同和電解液密度有差別，使它們的內(nèi)阻和端電壓不一致，這些都將影響蓄電池的效率和壽命。為此，必須進(jìn)行均衡充電（也稱過充電），使全部蓄電池恢復(fù)到完全充電狀態(tài)。均衡充電，通常也采用恒壓充電，就是用較正常浮充電電壓更高的電壓進(jìn)行充電，充電的持續(xù)時(shí)間與采用的均衡充電電壓有關(guān)對(duì)標(biāo)準(zhǔn)蓄電池，均衡充電電壓的一般范圍是：（1）每個(gè)鉛酸蓄電池，一般去2.252.35V，最

25、高不超2.4V。（2）每個(gè)中倍率鎘鎳蓄電池，一般取1.521.55V。（3）每個(gè)高倍率鎘鎳蓄電池，一般取1.471.50V。均衡充電一次的持續(xù)時(shí)間，既與均充電壓大小有關(guān)，也與蓄電池的類型有關(guān)。例如按浮充電方式運(yùn)行的鉛酸蓄電池，一般每季進(jìn)行一次均衡充電。當(dāng)每只蓄電池均衡充電電壓為2.26V時(shí)，充電時(shí)間約為48h；當(dāng)均衡充電電壓為2.3V/只時(shí)，充電時(shí)間約為24h；當(dāng)均衡充電電壓為2.4V/只時(shí)，充電時(shí)間約為810h。以浮充電方式運(yùn)行的蓄電池組，每一次均衡充電前，應(yīng)將浮充電氣停役10min，讓蓄電池充分地放電，然后再自動(dòng)地加上均衡充電電壓。有端電池的蓄電池組，均衡充電開始前，應(yīng)該先停用浮充電機(jī)，再

26、逐步升高端電池的分頭，調(diào)節(jié)母線電壓保持恒定，直到端電池的分頭升到最大時(shí)，重新開啟浮充電機(jī)，以均衡充電電壓進(jìn)行充電。均衡充電開始后，逐步降低端電池的分頭，調(diào)節(jié)母線電壓保持恒定，直到端電池的分頭將到最低時(shí)，通用浮充電機(jī)，均衡充電結(jié)束。然后再逐步升高端電池的分頭，調(diào)節(jié)母線電壓保持恒定，直到端電池的分頭升到原先浮充電方式的分頭位置時(shí)，開啟浮充電機(jī)，恢復(fù)浮充電方式，再以直流母線電壓為恒定，調(diào)節(jié)浮充電機(jī)的輸出。如此操作方式，可以使包括所有端電池在內(nèi)的全部蓄電池都進(jìn)行了一次均衡充電。1.3 直流系統(tǒng)絕緣監(jiān)測(cè)裝置影響直流系統(tǒng)正常運(yùn)行的主要因素是電壓和絕緣。為了能及時(shí)發(fā)現(xiàn)電壓或絕緣引起的異常運(yùn)行，在直流系統(tǒng)中裝

27、設(shè)了直流接地微機(jī)選線裝置。為方便接地選擇，我廠還在直流系統(tǒng)中裝設(shè)了絕緣監(jiān)測(cè)裝置，以減少選擇接地帶來的工作量和不安全因素。1.3.1 絕緣及電壓異常的危害（1） 絕緣異常的危害當(dāng)直流系統(tǒng)發(fā)生一極接地時(shí)，如果不伴隨其他故障，對(duì)直流系統(tǒng)的運(yùn)行不產(chǎn)生任何危害。但帶一極接地不允許長(zhǎng)期運(yùn)行，因?yàn)橐坏┝硪粯O再發(fā)生接地，即有可能造成保護(hù)、信號(hào)或控制回路的誤動(dòng)作或拒絕動(dòng)作。兩點(diǎn)接地可能造成斷路器拒絕動(dòng)作，兩點(diǎn)接地引起熔斷器熔斷，同時(shí)有燒壞繼電器觸點(diǎn)的可能。（2） 電壓異常的危害直流系統(tǒng)電壓的高低是衡量直流系統(tǒng)能否正常工作的另一重要標(biāo)志。直流電壓過高時(shí)，會(huì)引起用電設(shè)備的損壞；電壓過低時(shí)，會(huì)降低繼電保護(hù)和自動(dòng)裝置的

28、靈敏度，甚至?xí)斐删軇?dòng)（如斷路器的跳合閘電壓就有一個(gè)允許值要求）。因此必須保證直流系統(tǒng)的電壓運(yùn)行在一定范圍內(nèi)。直流監(jiān)測(cè)系統(tǒng)所選用的智能型高頻開關(guān)直流電源系統(tǒng)由監(jiān)控部分、充電模塊、防雷模塊、降壓模塊、絕緣監(jiān)測(cè)單元、電池巡檢單元、饋線回路、蓄電池等組成，直流電源系統(tǒng)可以與后臺(tái)監(jiān)控系統(tǒng)通訊，實(shí)現(xiàn)無人值守。1.3.1.1 高頻開關(guān)充電模塊（1） 工作原理充電模塊工作原理如圖：圖 72 充電模塊工作原理示意圖如圖所示，三相380V交流電首先經(jīng)過尖峰抑制和EMI電路，主要作用是防止電網(wǎng)上的尖峰和諧波干擾串入模塊中，影響控制電路的正常工作；同時(shí)也抑制模塊主開關(guān)電路產(chǎn)生的諧波，防止傳輸?shù)诫娋W(wǎng)上，對(duì)電網(wǎng)污染，其

29、作用是雙向的。三相交流電經(jīng)過工頻整流后變成脈動(dòng)的直流，在濾波電容和電感組成的PFC濾波電路的作用下，輸出約520V左右的直流電電壓。電感同時(shí)具有無源功率因數(shù)校正的作用，使模塊的功率因數(shù)達(dá)到0.92。主開關(guān)DC/AC電路將520V左右的直流電轉(zhuǎn)換為50KHz的高頻脈沖電壓在變壓器的次級(jí)輸出。DC/AC變換采用移相諧振高頻軟開關(guān)技術(shù)。變壓器輸出的高頻脈沖經(jīng)過高頻整流、LC濾波和EMI濾波，變?yōu)?20/110V的直流電壓。PWM控制電路采用電壓電流雙環(huán)控制，以方便實(shí)現(xiàn)對(duì)輸出電壓的調(diào)整和輸出電流的限制，即使在短路情況下，回縮電路起作用，不會(huì)損壞模塊，提高模塊工作的可靠性。同時(shí)將交流輸入采樣得到的前饋信

30、號(hào)送入PWM控制電路，提高電路工作的穩(wěn)定性。另一方面，為了實(shí)現(xiàn)模塊輸出的遙調(diào)，計(jì)算機(jī)輸出的數(shù)字信號(hào)經(jīng)D/A變換后送入PWM控制器對(duì)輸出電壓進(jìn)行調(diào)整。監(jiān)控電路監(jiān)測(cè)到模塊異常時(shí)，使模塊停止輸出，有效保護(hù)模塊。高頻開關(guān)型整流模塊技術(shù)規(guī)范型號(hào)ATC115M20、ATC230M20 輸入特性輸入電壓380V±20%V保護(hù)特性輸入欠壓保護(hù)值304±3V關(guān)機(jī)可恢復(fù)交流頻率50±10%Hz輸入過壓保護(hù)值456±3V關(guān)機(jī)可恢復(fù)滿載效率93%輸出過壓保護(hù)值295±5V關(guān)機(jī)輸出特性輸出電壓88-143V176-286V輸出短路保護(hù)輸出限流，故障排除后自動(dòng)恢復(fù)最大輸出

31、電流20A超溫保護(hù)85±5關(guān)機(jī)降溫后可恢復(fù)限流調(diào)節(jié)范圍021A監(jiān)控特性工作電源面板綠色LED指示電源正常穩(wěn)壓精度±0.5%告警輸出面板紅色LED顯示告警穩(wěn)流精度±0.5%絕緣絕緣電阻100兆歐音響噪音45dB廠家深圳奧特迅電力設(shè)備股份有限公司直流絕緣監(jiān)測(cè)裝置規(guī)范型號(hào)WJY3000A環(huán)境溫度-550電壓測(cè)量精度1%電壓測(cè)量范圍0300V母線段數(shù)12段濕度90%選線回路200大氣壓力80107KPa通訊接口RS485分辨接地電阻工作電源DC220V、110V接地電阻測(cè)量誤差10%生產(chǎn)廠家深圳奧特迅電力設(shè)備股份有限公司1.4 直流系統(tǒng)運(yùn)行方式及運(yùn)行規(guī)定1.4.1 直流系

32、統(tǒng)運(yùn)行方式（1） 動(dòng)力直流母線設(shè)置公用充電器為蓄電池進(jìn)行浮充，以補(bǔ)償其自放電。（2） 每組控制直流母線的高頻開關(guān)整流器電源與蓄電池組電源并列運(yùn)行在母線上，高頻開關(guān)整流器除帶正常負(fù)荷外，還以很小的電流向蓄電池浮充，以補(bǔ)償其自放電。（3） 一、二號(hào)機(jī)各有兩段控制用直流母線。正常情況下，兩段母線分開運(yùn)行，直流母線間設(shè)有聯(lián)絡(luò)開關(guān)，互為備用電源。（4） 一、二號(hào)機(jī)各有一段動(dòng)力用直流母線，兩段動(dòng)力用直流母線間設(shè)有聯(lián)絡(luò)開關(guān)，互為備用電源，正常情況下兩組母線分開運(yùn)行。1.4.2 直流系統(tǒng)運(yùn)行規(guī)定（1） 直流母線不允許脫離蓄電池組只由充電裝置供電運(yùn)行（瞬時(shí)切換電源操作除外），以免交流電源突然失去或裝置故障而造成

33、直流母線停電事故；直流母線也不允許長(zhǎng)期只由蓄電池組供電運(yùn)行，以免造成蓄電池長(zhǎng)期供負(fù)荷電流而過放電。（2） 直流系統(tǒng)在正常運(yùn)行方式下，兩段直流母線不允許經(jīng)負(fù)荷回路并列，但負(fù)荷側(cè)倒電源操作除外。（3） 不允許將兩組蓄電池長(zhǎng)期并列運(yùn)行（瞬時(shí)切換電源操作除外），充電裝置不允許過負(fù)荷。（4） 直流系統(tǒng)不允許長(zhǎng)期在對(duì)地絕緣電阻小于70K的情況下運(yùn)行。（5） 浮充電方式運(yùn)行的蓄電池組因故發(fā)生過放電或長(zhǎng)期停用后應(yīng)進(jìn)行均充。（6） 在并列切換操作前，必須將兩段母線電壓調(diào)整接近一致，方可進(jìn)行并列切換操作。（7） 直流系統(tǒng)在正常運(yùn)行時(shí)，母線電壓應(yīng)控制在±5V范圍內(nèi)；最低不得低于額定電壓的5。（8） 當(dāng)電源

34、模塊與直流監(jiān)控器通信正常時(shí)，模塊處于自動(dòng)狀態(tài)，模塊的均/浮充電壓、電流及均/浮充轉(zhuǎn)換，開/關(guān)機(jī)由直流監(jiān)控器控制；通信不正常或直流監(jiān)控器故障時(shí)，模塊自動(dòng)回到手動(dòng)控制狀態(tài)，模塊的均/浮充電壓、電流及均/浮轉(zhuǎn)換、開/關(guān)機(jī)由面板控制。嚴(yán)禁在高頻開關(guān)充電模塊上進(jìn)行設(shè)置，防止出現(xiàn)高頻開關(guān)充電模塊狀態(tài)不一致，只有直流監(jiān)控器故障時(shí)，才可以在高頻開關(guān)充電模塊上操作。（9） 多臺(tái)高頻開關(guān)充電模塊并聯(lián)運(yùn)行的要求如下：a) 限流檔應(yīng)處于同一檔；b) 各模塊的浮充電壓及均充電壓應(yīng)保持一致。c) 配有集中監(jiān)控系統(tǒng)，模塊的通迅地址編碼應(yīng)控模塊的數(shù)量順序設(shè)定，不能出現(xiàn)重復(fù)設(shè)置。d) 高頻開關(guān)充電模塊輸出限流調(diào)整電位器的限流必

35、須一致。（10） 充電裝置采用自動(dòng)均衡充電模式，當(dāng)連續(xù)浮充運(yùn)行180天時(shí)，系統(tǒng)自動(dòng)起動(dòng)均充。（11） 在進(jìn)行直流系統(tǒng)操作時(shí)，嚴(yán)禁出現(xiàn)直流母線瞬時(shí)失電現(xiàn)象。（12） 當(dāng)充電裝置發(fā)生故障，情況緊急時(shí)可直接將充電裝置退出運(yùn)行。（13） 正常情況下，蓄電池巡檢裝置、直流母線的絕緣檢察裝置和直流電源監(jiān)控裝置均應(yīng)設(shè)入運(yùn)行。（14） 蓄電池內(nèi)嚴(yán)禁煙火，且避免產(chǎn)生火花的工作。（15） 直流系統(tǒng)設(shè)有負(fù)荷開關(guān)跳閘信號(hào)，當(dāng)信號(hào)發(fā)出后查明原因，無異常合上開關(guān)恢復(fù)該負(fù)荷送電。（16） 當(dāng)環(huán)境溫度低于20時(shí)，電池有效容量也會(huì)有所降低。（17） 鉛酸蓄電池的額定運(yùn)行溫度范圍是1030（最好是20±5）。溫度的絕對(duì)

36、上限是55，使用中不能超過45。（18） 母聯(lián)開關(guān)投合規(guī)定a) 母聯(lián)開關(guān)只有在一組蓄電池發(fā)生故障退出運(yùn)行，需倒母線時(shí)才允許合閘。b) 當(dāng)兩段直流母線都有接地故障時(shí)，未消除故障，嚴(yán)禁將母聯(lián)開關(guān)合閘。1.4.3 直流系統(tǒng)的維護(hù)檢查（1） 直流系統(tǒng)的巡視檢查a) 各段直流母線電壓和各充電設(shè)備浮充電流正常。b) 開關(guān)把手位置是否與實(shí)際位置相符。c) 微機(jī)型絕緣在線監(jiān)測(cè)裝置“電源”、“運(yùn)行”燈亮。d) 微機(jī)型絕緣在線監(jiān)裝置通訊燈“接收”、“發(fā)送”燈亮為正常，裝置正在進(jìn)行串行口檢測(cè)或通訊。裝置顯示直流正負(fù)極對(duì)地電壓平衡，無接地現(xiàn)象。e) 檢查充電柜的高頻開關(guān)充電模塊運(yùn)行正常，液晶顯示電壓、電流正常。f)

37、絕緣監(jiān)控裝置“電源”、“運(yùn)行”燈亮，液晶顯示正常。g) 蓄電池巡檢裝置“運(yùn)行”指示燈亮，液晶顯示內(nèi)容正常。h) 各元件無過熱、變色、燒焦、接地、無松動(dòng)、異常響聲。（2） 蓄電池的巡視檢查項(xiàng)目a) 電池外表應(yīng)清潔干燥，無破裂漏液，電池在壽命期間內(nèi)，不允許打開閥門。b) 檢查蓄電池浮充電壓應(yīng)在正常范圍內(nèi)。c) 當(dāng)蓄電池均充電時(shí)，均充電壓和電流應(yīng)正常。d) 蓄電池室環(huán)境溫度正常。e) 定期檢查集中監(jiān)控器的測(cè)量值與蓄電池的實(shí)際值是否一致。f) 各接頭及連接線無松脫、短路、接地等可能。（3） 蓄電池出現(xiàn)以下異常情況應(yīng)及時(shí)查找故障原因，并更換故障電池a) 電壓異常。b) 物理性損傷（如殼、蓋有裂紋或變形）

38、。c) 電池液泄漏。d) 溫度異常。（4） 蓄電池的注意事項(xiàng)a) 蓄電池可在環(huán)境溫度-3545范圍內(nèi)工作，但蓄電池的額定容量和使用壽命是在25左右溫度下設(shè)計(jì)值，環(huán)境溫度每升高10，電池壽命將減少30%，所以蓄電池應(yīng)保持在1030之間。蓄電池室應(yīng)有必要的通風(fēng)設(shè)施。b) 蓄電池應(yīng)離開熱源和易產(chǎn)生火花的地方，其安全距離應(yīng)大于1m。c) 蓄電池應(yīng)避免陽光直射，不能置于大量放射性、紅外線輻射、紫外線輻射、有機(jī)溶劑氣體和腐蝕氣體的環(huán)境中。d) 電池著火時(shí)不能采用二氧化碳滅火劑，應(yīng)采用堿性滅火裝置。e) 蓄電池室應(yīng)有正常照明和事故照明，其照明燈具應(yīng)布置在走道上方。（5） 蓄電池在下列情況下應(yīng)進(jìn)行補(bǔ)充充電或均

39、衡充電a) 電池安裝結(jié)束后，投入使用前需補(bǔ)充電。b) 事故放電后需在短時(shí)間內(nèi)再充電。c) 部分單體電池的浮充電電壓小于2.2V/時(shí)需進(jìn)行均衡充電。d) 當(dāng)交流電故障超過十分鐘或連續(xù)180天浮充時(shí)，系統(tǒng)會(huì)自動(dòng)起動(dòng)均充。1.4.4 直流系統(tǒng)的操作（1） 直流系統(tǒng)的操作的注意事項(xiàng)a) 直流系統(tǒng)的任何并列操作，必須在并列點(diǎn)處核對(duì)極性正確、電壓差正常（一般不超過23V）后，方可進(jìn)行并列。b) 當(dāng)兩組直流母線接地極性不同時(shí)，嚴(yán)禁并列運(yùn)行。c) 饋線雙電源時(shí)，正常情況下，一路工作一路備用。d) 蓄電池和高頻開關(guān)整流器組必須并列運(yùn)行，高頻開關(guān)整流器組供給正常的負(fù)荷電流和蓄電池的浮充電流，蓄電池作為沖擊負(fù)荷和事

40、故情況的供給電源。正常情況下，直流母線不允許脫離蓄電池組運(yùn)行。e) 工作高頻開關(guān)整流器組故障時(shí)，短時(shí)可由蓄電池單獨(dú)供給負(fù)荷；若工作高頻開關(guān)整流器組短時(shí)不能恢復(fù)運(yùn)行時(shí)，應(yīng)將兩組直流母線并列，由另一組高頻開關(guān)整流器組來帶兩組直流母線運(yùn)行。f) 兩組聯(lián)絡(luò)母線，在一組高頻開關(guān)整流器組故障情況下，應(yīng)先退出故障高頻開關(guān)整流器組，后合上母聯(lián)開關(guān)，由另一組高頻開關(guān)整流器組帶兩組母線運(yùn)行。此種運(yùn)行方式下，應(yīng)注意觀察負(fù)荷、浮充電流及高頻開關(guān)整流器組的運(yùn)行情況。g) 設(shè)備在新投入運(yùn)行或大修后投入運(yùn)行前應(yīng)做詳細(xì)檢查，應(yīng)有檢修各有關(guān)班組可以運(yùn)行的交代記錄。h) 線路保護(hù)在失去直流電源后，應(yīng)申請(qǐng)調(diào)度同意退出該保護(hù)，電源正常后再申請(qǐng)調(diào)度同意投入該保護(hù)。i) 值班人員在檢查、操作、異常及事故處理后應(yīng)做好匯報(bào)和記錄。（2） 直流系統(tǒng)的操作步驟a) 高頻開關(guān)整流器組投入浮充電運(yùn)行的操作（以220v動(dòng)力電源為例）l 查220v動(dòng)力電源高頻開關(guān)整流