直流系統(tǒng)基礎(chǔ)知識(shí)課件

直流系統(tǒng)

相關(guān)基礎(chǔ)知識(shí)

一、直流系統(tǒng)的作用直流系統(tǒng)是給信號(hào)設(shè)備、保護(hù)、自動(dòng)裝置、事故照明、應(yīng)急電源及斷路器分、合閘操作提供直流電源的電源設(shè)備。直流系統(tǒng)是一個(gè)獨(dú)立的電源，它不受發(fā)電機(jī)、廠用電及系統(tǒng)運(yùn)行方式的影響，并在外部交流電中斷的情況下，保證由后備電源—蓄電池繼續(xù)提供直流電源的重要設(shè)備。直流系統(tǒng)的用電負(fù)荷極為重要，對(duì)供電的可靠性要求很高。直流系統(tǒng)的可靠性是保障電站安全運(yùn)行的決定性條件之一。(1)按功能分：交流輸入單元、充電單元、微機(jī)監(jiān)控單元、電壓調(diào)整單元、絕緣監(jiān)察單元、直流饋電單元、蓄電池組、電池巡檢單元等。

(2)按屏分：充電柜、饋電柜及電池柜等。系統(tǒng)能量流動(dòng)圖控制回路用直流為什么比用交流可靠？1、輸出電壓穩(wěn)定。2、單個(gè)直流屏有二路交流輸入（自動(dòng)切換），加上蓄電池，相當(dāng)于有三個(gè)電源供電。3、假如用交流電源，當(dāng)系統(tǒng)發(fā)生短路故障，電壓會(huì)因短路而降低，使二次控制電壓也降低，嚴(yán)重時(shí)會(huì)因電壓低而使斷路器跳不開(kāi)！二、直流系統(tǒng)的組成及各部件的作用1、直流系統(tǒng)的基本概念（1）直流母線：直流電源屏內(nèi)的正、負(fù)極主母線。（2）合閘母線：直流電源屏內(nèi)供斷路器電磁合閘機(jī)構(gòu)等動(dòng)力負(fù)荷的直流母線，一般電壓為230-250V。（3）直流饋線：直流饋線屏至直流小母線和直流分電屏的直流電源電纜。（4）均充電：用于均衡單體電池容量的充電方式，一般充電電壓較高，常用作快速恢復(fù)電池容量，均充電壓為245V，每30天均充一次，每次24小時(shí)。（5）浮充電：保持電池容量的一種充電方法，一般電壓較低，常用來(lái)平衡電池自放電導(dǎo)致的容量損失，也可用來(lái)恢復(fù)電池容量，浮充電壓為234V。二、直流系統(tǒng)的組成及各部件的作用（6）正常充電：蓄電池正常的充電過(guò)程，即由均充電轉(zhuǎn)到浮充電的過(guò)程。（7）定時(shí)均充：為了防止電池處于長(zhǎng)期浮充電狀態(tài)可能導(dǎo)致電池單體容量不平衡，而周期性地以較高的電壓對(duì)電池進(jìn)行均衡充電。（8）限流均充：以不超過(guò)電池充電限流點(diǎn)的恒定電流對(duì)電池充電。（9）恒壓均充：以恒定的均充電壓對(duì)電池充電。（10）控制母線：為廠內(nèi)直流設(shè)備提供直流控制電源，電壓為220V。為什么合母電壓高于控母電壓？合閘母線一般240V，控制母線220V。主要是老式斷路器的電磁式操作機(jī)構(gòu)需要較大的合閘電流，所以弄出一個(gè)合閘母線來(lái)。簡(jiǎn)單來(lái)說(shuō)就是合閘母線帶著一個(gè)大合閘線圈，靠磁力把吸開(kāi)關(guān)機(jī)構(gòu)來(lái)達(dá)到合閘的目的。因?yàn)樾枰奈μ貏e大，所以線圈中的電流特別大，就導(dǎo)致了在合閘的時(shí)候，合母電壓降的比較低（簡(jiǎn)單的歐姆定律），為了解決電壓過(guò)低的問(wèn)題，變電站專(zhuān)門(mén)設(shè)置了控制母線（帶操作回路、信號(hào)回路、保護(hù)裝置等等負(fù)荷，電壓220－230v）和合閘母線（專(zhuān)門(mén)帶開(kāi)關(guān)的合閘回路，電壓240v－245v）。所以合閘母線比控制母線電壓高20v左右是正確的。二、直流系統(tǒng)的組成及各部件的作用2、直流系統(tǒng)的構(gòu)成主要由充電屏和蓄電池組成。

充電屏：充電模塊、交流配電、直流饋電、配電監(jiān)控、監(jiān)控模塊、絕緣檢測(cè)儀、電池監(jiān)測(cè)儀。

蓄電池：容器、電解液和正、負(fù)電極。直流屏系統(tǒng)組成二、直流系統(tǒng)的組成及各部件的作用3、充電屏的各部件的作用

(1)充電模塊（4組）：完成AC/DC變換，實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)最為基本的功能，在正常運(yùn)行方式下提供常用直流負(fù)荷電源并對(duì)蓄電池組進(jìn)行浮充電。

以艾默生(EMERSON)公司生產(chǎn)的HD22010-3(220V/10A智能風(fēng)冷)其中HD為充電模塊，220為額定輸出電壓220VDC，10為額定輸出電流10A，3為版本號(hào)。(2)交流配電：將交流電源引入分配給各個(gè)充電模塊，擴(kuò)展功能為實(shí)現(xiàn)兩路交流輸入的自動(dòng)切。(3)直流饋電：將直流輸出電源分配到每一路輸出。(4)配電監(jiān)控：將系統(tǒng)的交流、直流中的各種模擬量、開(kāi)關(guān)量信號(hào)采集并處理，同時(shí)提供聲光告警二、直流系統(tǒng)的組成及各部件的作用

(5)監(jiān)控模塊：進(jìn)行系統(tǒng)管理，主要為電池管理和后臺(tái)遠(yuǎn)程監(jiān)控；對(duì)下級(jí)智能設(shè)備實(shí)施數(shù)據(jù)采集并加以顯示。(6)絕緣監(jiān)測(cè)儀：實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)母線和支路的絕緣狀況監(jiān)測(cè)，產(chǎn)生告警信號(hào)并上報(bào)數(shù)據(jù)到監(jiān)控模塊，在監(jiān)控模塊顯示故障詳細(xì)情況。(7)電池巡檢儀：可以實(shí)時(shí)檢測(cè)到每節(jié)蓄電池電壓的多少，當(dāng)哪一節(jié)蓄電池電壓高過(guò)或低過(guò)設(shè)定時(shí)，就會(huì)發(fā)出告警信號(hào)，并能通過(guò)監(jiān)控系統(tǒng)顯示出是哪一節(jié)蓄電池發(fā)生故障。電池巡檢單元一般能檢測(cè)2V-12V的蓄電池和巡環(huán)檢測(cè)1-108節(jié)蓄電池；電池巡檢儀用RS485通訊線與直流監(jiān)控器通訊，工作電源來(lái)自蓄電池端電壓。二、直流系統(tǒng)的組成及各部件的作用二、直流系統(tǒng)的組成及各部件的作用4、蓄電池

（1）作用：它既能夠把電能轉(zhuǎn)換為化學(xué)能儲(chǔ)能起來(lái)，又能把化學(xué)能轉(zhuǎn)變?yōu)殡娔芄┙o負(fù)載。

（2）分類(lèi)：酸性蓄電池：端電壓高、沖擊電流大，適合于斷路器合分閘的沖擊負(fù)荷，但其壽命短，運(yùn)行維護(hù)復(fù)堿性蓄電池：體積小、受命長(zhǎng)，維護(hù)方便，但事故時(shí)放電電流較小。二、直流系統(tǒng)的組成及各部件的作用（3）工作原理：蓄電池的正負(fù)極板插在電解液中時(shí)，發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，由于正負(fù)極板材料不同，電位也不同，會(huì)產(chǎn)生電位差。在外電路沒(méi)有接通時(shí)，正負(fù)極板之間的電位是蓄電池的電勢(shì)，在外電路與負(fù)載接通時(shí)，有電流流過(guò)負(fù)載，既蓄電池向負(fù)載放電。當(dāng)蓄電池放電后將負(fù)載斷開(kāi)，使其與直流電源相連。當(dāng)電源電壓高于蓄電池的端電壓時(shí)，就把電能轉(zhuǎn)換為化學(xué)能儲(chǔ)存起來(lái)。如此循環(huán)進(jìn)行，實(shí)現(xiàn)為直流負(fù)荷供電的目的。連接電池組：明確電池極性后，將各電池以串聯(lián)方式（分層）連接，構(gòu)成電池組。

下以18節(jié)電池（五層排放）為例圖示：電池組與高頻模塊連接：電池組首電池正極和末電池負(fù)極分別與充電柜內(nèi)熔斷器（FU1、FU2）連接。

注意電池組的正極與熔斷器座的正極（＋）相連，電池組的負(fù)極與熔斷器座的負(fù)極（－）相連，待熔芯（NT00）合入熔斷器座，電池組就與高頻模塊相連。（連接時(shí)極性錯(cuò)誤，將會(huì)燒壞模塊）。

三、直流系統(tǒng)的巡回檢查1、直流系統(tǒng)巡回檢查內(nèi)容：（1）、充電模塊電源指示燈亮，保護(hù)和故障指示燈滅，輸出電壓、電流正常，通風(fēng)口無(wú)堵塞，無(wú)過(guò)熱，無(wú)異音異味。

（2）、絕緣監(jiān)視裝置工作正常，無(wú)故障信號(hào)。（3）、監(jiān)控單元電源指示燈亮，告警信號(hào)燈滅。（4）、蓄電池外殼有無(wú)裂紋和液體滲漏。（5）、通過(guò)人機(jī)對(duì)話裝置進(jìn)入主菜單，選擇左右運(yùn)行參數(shù)及當(dāng)前報(bào)警，判斷是否正常。

（6）、屏內(nèi)各熔斷器應(yīng)完好，充電開(kāi)關(guān)、聯(lián)絡(luò)開(kāi)關(guān)、負(fù)荷開(kāi)關(guān)位置正確，各開(kāi)關(guān)引線無(wú)過(guò)熱現(xiàn)象。

（7）、檢查各裝置有無(wú)異常，如緊固件、導(dǎo)線連接處有無(wú)松動(dòng)，焊接處有無(wú)脫焊。

三、直流系統(tǒng)巡回檢查

（8）、裝置上各表計(jì)、信號(hào)、指示燈、斷路器、隔離開(kāi)關(guān)等均正常，防雷接地可靠。2、絕緣監(jiān)測(cè)儀的維護(hù)檢查內(nèi)容：（1）電源：綠色表示電源輸入正常；（2）運(yùn)行：綠色表示主機(jī)運(yùn)行正常；（2）告警：紅色表示發(fā)生絕緣故障。當(dāng)母線絕緣正常時(shí)，正、負(fù)母線對(duì)地電阻均為999.0kΩ，表示電阻為無(wú)窮大，當(dāng)母線絕緣阻值小于25kΩ，發(fā)出告警。絕緣電阻如果顯示100kΩ、111kΩ、113kΩ、117kΩ、200kΩ、400kΩ、999kΩ則表示特殊含義（詳見(jiàn)直流系統(tǒng)說(shuō)明書(shū)52頁(yè)），其他值則表示實(shí)際測(cè)值。五、直流系統(tǒng)接地1、接地原因分析：

（1）、設(shè)備損壞造成；（2）、空氣濕度太高造成的接地。（3）、因工作人員疏忽造成的接地。（4）、小動(dòng)物爬入或小金屬零件掉落在元件上造成直流接地故障。五、直流系統(tǒng)接地2、直流接地的危害

直流接地故障中,危害較大的是兩點(diǎn)接地,可能造成嚴(yán)重后果。一點(diǎn)接地可能造成保護(hù)及自動(dòng)裝置誤動(dòng)或者拒動(dòng);而兩點(diǎn)接地,除可能造成繼電保護(hù)、信號(hào)、自動(dòng)裝置誤動(dòng)或拒動(dòng)外,還可能造成直流保險(xiǎn)熔斷,使保護(hù)及自動(dòng)裝置、控制回路失去電源,在復(fù)雜保護(hù)回路中同極兩點(diǎn)接地,還可能將某些繼電器短接,不能動(dòng)作跳閘,致使越級(jí)跳閘,造成事故擴(kuò)大五、直流系統(tǒng)接地3、直流接地查找方法①分清接地故障的極性,分析故障發(fā)生的原因。②若站內(nèi)二次回路有工作,或有設(shè)備檢修試驗(yàn),應(yīng)立即停止。拉開(kāi)其工作電源,看信號(hào)是否消除。③用分網(wǎng)法縮小查找范圍,將直流系統(tǒng)分成幾個(gè)不相聯(lián)系的部分。不能使保護(hù)失去電源,操作電源盡量用蓄電池帶。④對(duì)于不太重要的直流負(fù)荷及不能轉(zhuǎn)移的分路,可用“瞬時(shí)停電”的方法,檢查該分路中所帶回路有無(wú)接地故障。⑤對(duì)于重要的直流負(fù)荷,用轉(zhuǎn)移負(fù)荷法,檢查該分路所帶回路有無(wú)接地故障。

五、直流系統(tǒng)接地4、直流系統(tǒng)接地故障處理（1）、進(jìn)入監(jiān)控單元判斷是哪一個(gè)饋線接地和接地的性質(zhì)；（2）、檢查接地是否由檢修人員作業(yè)造成；（3）、對(duì)接地回路設(shè)備進(jìn)行檢查，發(fā)現(xiàn)故障點(diǎn)及時(shí)隔離故障點(diǎn)；（4）、如果接地故障在母線上，應(yīng)檢查蓄電池端子和引線，充電模塊短時(shí)退出，檢查接地信號(hào)是否消失；（5）、直流系統(tǒng)不允許長(zhǎng)時(shí)間接地運(yùn)行，必須及時(shí)通知維護(hù)人員排除接地故障。六、直流系統(tǒng)調(diào)試1、通電前檢查（1）、要求檢查系統(tǒng)接線是否正確。（2）、交流配電：三相交流輸入開(kāi)關(guān)和接觸器各端子之間無(wú)短路現(xiàn)象，交流輸入線接線可靠。（3）、直流配電：各控制回路、合閘回路、正負(fù)母線之間無(wú)短路現(xiàn)象，電池輸入空開(kāi)或熔絲斷開(kāi)。（4）、充電模塊：輸入輸出一體化端子交流輸入無(wú)短路，插頭中的插針無(wú)彎曲、變形；控制模塊和合閘模塊之間通信均流線不連接；撥碼開(kāi)關(guān)地址撥到正確位置。（5）、配電監(jiān)控：配電監(jiān)控模塊電源極性正確；模塊撥碼開(kāi)關(guān)撥到正確位置。（6）、監(jiān)控模塊：監(jiān)控模塊電源極性正確；模塊通信線、配電監(jiān)控模塊和下級(jí)設(shè)備通信線連接正確。注意事項(xiàng)：（1）、系統(tǒng)調(diào)試時(shí)必須穿絕緣靴；（2）、連接在同一母線上的充電模塊間要用通信/均流電纜連接；（3）、充電模塊上的均流電纜不能連接到監(jiān)控模塊中，任何情況下充電模塊和監(jiān)控模塊之間只能連接通訊線；（4）、將控制模塊置于“手動(dòng)”位置，其他模塊置于“自動(dòng)”位置。六、直流系統(tǒng)調(diào)試六、直流系統(tǒng)調(diào)試2、絕緣電阻和絕緣強(qiáng)度（1）、絕緣電阻

電源系統(tǒng)主回路的交流部分對(duì)地，直流部分對(duì)地，交流部分對(duì)直流部分的絕緣電阻大于10MΩ，試驗(yàn)電壓500VDC；（2）、絕緣強(qiáng)度在充電模塊和監(jiān)控模塊都與系統(tǒng)斷開(kāi)的情況下，系統(tǒng)的交流部分對(duì)直流部分能承受50Hz、3000V的交流電壓1min，無(wú)擊穿，漏電流≤30mA；交流部分對(duì)地，直流部分對(duì)地應(yīng)能承受50Hz、2000V的交流電壓1min，無(wú)擊穿，漏電流≤30mA。六、直流系統(tǒng)調(diào)試3、系統(tǒng)通電調(diào)試通電前檢查及絕緣測(cè)試完成后，就可以進(jìn)行通電調(diào)試；為確保上電調(diào)試時(shí)，設(shè)備和人身的安全，必須細(xì)心謹(jǐn)慎，遵循“測(cè)量-操作-測(cè)量”的調(diào)試方法，嚴(yán)格按照調(diào)試步驟進(jìn)行；邊調(diào)試邊觀察，發(fā)現(xiàn)異?，F(xiàn)象應(yīng)立即停止，待查明原因后，再繼續(xù)進(jìn)行。（1）、交流配電部分的通電調(diào)試把柜內(nèi)三相交流電源開(kāi)關(guān)斷開(kāi)，監(jiān)控模塊的開(kāi)關(guān)在“OFF”位，斷開(kāi)所有負(fù)載。合上外部交流配電開(kāi)關(guān)，將用戶(hù)引入電源開(kāi)關(guān)接通，測(cè)量對(duì)應(yīng)交流輸入開(kāi)關(guān)的引入端電壓三相均為380V±10%，且每相電壓差值較小，正常即可合上交流電源輸入開(kāi)關(guān)。如果是兩路交流輸入，則還需要做自動(dòng)切換功能檢查。六、直流系統(tǒng)調(diào)試（2）、充電模塊的通電調(diào)試

交流配電部分正常工作后，可作充電模塊的通電調(diào)試；

將充電模塊1沿模塊插箱插入對(duì)應(yīng)位置；

檢查模塊的輸出電壓和輸出電流可用萬(wàn)用表檢查模塊上電壓和電流顯示值是否和說(shuō)明書(shū)相符（電壓顯示精度為±0.3V，電流顯示精度為±0.2A）；

按照相同方法通電檢查其他3個(gè)充電模塊；

檢查各個(gè)充電模塊輸出電壓是否一致，最大不應(yīng)超過(guò)1V，如果異常則應(yīng)停電檢查異常模塊。注意：在模塊處于“自動(dòng)”位置時(shí)，模塊的浮充電壓、均充電壓值只受監(jiān)控模塊的控制，可按照電池的參六、直流系統(tǒng)調(diào)試數(shù)和用戶(hù)的要求，在監(jiān)控模塊中設(shè)置浮充電壓（234V）、均充電壓值（245V）；如果系統(tǒng)設(shè)置有控制模塊，對(duì)應(yīng)的控制模塊應(yīng)處于“手動(dòng)”位置，可調(diào)節(jié)模塊面板上的電位器使模塊輸出電壓符合用戶(hù)的要求。（3）、直流配電的通電調(diào)試

充電模塊部分正常工作后，接著作直流配電部分的通電調(diào)試；

依次合上控制回路各個(gè)輸出控制開(kāi)關(guān)，檢查相應(yīng)的輸出端子電壓和對(duì)應(yīng)指示燈；依次合上合閘回路各個(gè)輸出控制開(kāi)關(guān)，檢查相應(yīng)的輸出端子電壓和對(duì)應(yīng)指示燈。（4）、系統(tǒng)監(jiān)控部分的通電調(diào)試六、直流系統(tǒng)調(diào)試

直流配電部分正常后，可進(jìn)行系統(tǒng)監(jiān)控部分的通電調(diào)試；

確認(rèn)監(jiān)控模塊的直流電源正確后，把監(jiān)控模塊的開(kāi)關(guān)打在“ON”位置，啟動(dòng)監(jiān)控模塊，監(jiān)控模塊進(jìn)入系統(tǒng)自檢和下級(jí)設(shè)備設(shè)置；

按照系統(tǒng)的實(shí)際情況，設(shè)置監(jiān)控模塊，注意維護(hù)級(jí)設(shè)置更改后必須重啟監(jiān)控模塊才能生效；

如果系統(tǒng)有故障，可按照監(jiān)控模塊上顯示的故障信息，查找相應(yīng)的故障點(diǎn)，排除故障。（5）、負(fù)載的接入及均流調(diào)節(jié)

可適當(dāng)?shù)慕尤胍恍┴?fù)載，讓系統(tǒng)工作在輕載、半載、重載狀態(tài)，進(jìn)行均流調(diào)節(jié)；六、直流系統(tǒng)調(diào)試

充電模塊的輸出電壓的調(diào)節(jié)只有在充電模塊處于手動(dòng)控制狀態(tài)下才有用；當(dāng)充電模塊處于自動(dòng)自動(dòng)控制時(shí)其管理這都在監(jiān)控模塊控制下進(jìn)行，均流也是自動(dòng)調(diào)節(jié)的，認(rèn)為無(wú)法干涉，因此在正常情況下，一般不需要對(duì)充電模塊進(jìn)行均流調(diào)節(jié)。

如果所接相同母線的充電模塊電流超出均流指標(biāo)，則要檢查模塊間均流通訊線是否插好、是否損壞。（6）、電池接入

在上述調(diào)試步驟正確完成無(wú)故障后或故障消除后，可以實(shí)行對(duì)電池得接入，在電池接入前，必須仔細(xì)閱讀電池的使用說(shuō)明書(shū)，確認(rèn)使用的電池具體參數(shù)和使用條件，以便在監(jiān)控模塊中進(jìn)行正確的設(shè)置；

在接入電池前，還應(yīng)對(duì)電池的安裝等情況進(jìn)行檢查，保證接入的電池極性正確、單體電壓基本一致，測(cè)量電池組的總電壓，記錄此電壓；