直流系統(tǒng)技術(shù)培訓(xùn)

直流系統(tǒng)技術(shù)培訓(xùn)江西贛江新干航電樞紐發(fā)電運(yùn)行部授課人：李建南2018年07月11日第一頁，共三十七頁?；緝?nèi)容一、概述二、基本組成三、接線方式四、絕緣監(jiān)察與電壓監(jiān)視五、異常處理第二頁，共三十七頁。一、直流電源系統(tǒng)概述(一）直流電源系統(tǒng)的重要作用直流系統(tǒng)是給信號及遠(yuǎn)動設(shè)備、保護(hù)及自動裝置、事故照明、斷路器（隔離開關(guān)）分合閘操作提供直流電源的電源設(shè)備。直流系統(tǒng)是一個獨(dú)立的電源，在外部交流電中斷的情況下，由后備電源—蓄電池繼續(xù)提供直流電源，保障系統(tǒng)設(shè)備正常運(yùn)行。直流系統(tǒng)的用電負(fù)荷極為重要，對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。第三頁，共三十七頁。一、直流電源系統(tǒng)概述

各種用電設(shè)備（包括繼電保護(hù)及自動裝置、斷路器分合閘、事故照明等）的工作都離不開直流電源。在系統(tǒng)發(fā)生故障，站用電中斷的情況下，如果直流電源系統(tǒng)不能可靠地為工作設(shè)備提供直流工作電源，將會產(chǎn)生不可估計(jì)的損失。

因此，有人把直流設(shè)備比喻為電站的心臟。第四頁，共三十七頁。一、直流電源系統(tǒng)概述（二）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)供斷路器合閘機(jī)構(gòu)等動力負(fù)荷的直流母線。3、控制母線：直流電源屏內(nèi)供保護(hù)及自動控制裝置、控制信號回路等的直流母線。4、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。第五頁，共三十七頁。一、直流電源系統(tǒng)概述合閘母線與控制母線的區(qū)別

1、控制母線提供持續(xù)的，較小負(fù)荷的直流電源；而合閘母線提供瞬時較大的電源，平時無負(fù)荷電流。在合閘時電流較大，會造成母線電壓的短時下降。

2、控母電壓一般為220V，合母電壓稍高一些，為240V。第六頁，共三十七頁。為什么不用交流電源呢？直流電源與交流電源相比，優(yōu)勢在哪里？一、直流電源系統(tǒng)概述第七頁，共三十七頁。1、輸出電壓穩(wěn)定。2、單個直流屏有二路交流輸入（自動切換），加上蓄電池，相當(dāng)于有三個電源供電，供電穩(wěn)定。3、假如用交流電源，當(dāng)系統(tǒng)發(fā)生短路故障，電壓會因短路而降低，使二次控制電壓也降低，嚴(yán)重時會因電壓低而使斷路器跳不開！一、直流電源系統(tǒng)概述第八頁，共三十七頁。一、直流電源系統(tǒng)概述（三）運(yùn)行規(guī)定1、電壓規(guī)定①220V直流母線電壓應(yīng)經(jīng)常保持在198~260V的范圍內(nèi)。②蓄電池應(yīng)經(jīng)常處于浮充電狀態(tài)，端電壓通常應(yīng)在2.30V±0.01/單體。2、溫度規(guī)定①正常狀況下，蓄電池溫度應(yīng)在15℃～25℃之間。最高不得超過75℃，最低不得低于-25℃。②蓄電池室室溫應(yīng)保持在5℃～35℃為宜。第九頁，共三十七頁。二、直流系統(tǒng)的基本組成（一）、直流系統(tǒng)主要有充電屏、蓄電池、饋線屏及監(jiān)測系統(tǒng)等部分組成。蓄電池組充電屏饋線屏監(jiān)控系統(tǒng)直流系統(tǒng)

第十頁，共三十七頁。二、直流系統(tǒng)的基本組成充電模塊（高頻開關(guān)電源模塊）：在交流不斷電的情況下，給直流母線供電；同時給蓄電池組充電，使蓄電池組工作在最佳狀態(tài)，延長蓄電池組的使用壽命。蓄電池組：在交流斷電的情況下，維持直流電源系統(tǒng)的供電，是直流電源系統(tǒng)的核心部分。其容量、性能和健康狀況對整個直流電源系統(tǒng)的正常運(yùn)行起到重大作用。第十一頁，共三十七頁。二、直流系統(tǒng)的基本組成直流饋線屏：

為直流電源系統(tǒng)中的充電裝置、各控制負(fù)荷和動力負(fù)荷進(jìn)行電源的合理配置。監(jiān)控系統(tǒng)：監(jiān)控系統(tǒng)是監(jiān)控電力操作電源的各種運(yùn)行參數(shù)和狀態(tài)，并根據(jù)測量數(shù)據(jù)及運(yùn)行狀態(tài)實(shí)時進(jìn)行處理。監(jiān)控系統(tǒng)包括電源模塊內(nèi)部的監(jiān)控電路、主監(jiān)控模塊(EMU1O)、配電監(jiān)控單元(EAU01、EDU02)、絕緣監(jiān)測儀(EDU01、EGU01)、電池巡檢儀(EBU01L)等設(shè)備。第十二頁，共三十七頁。二、直流系統(tǒng)的基本組成（二）、充電設(shè)備1、充電設(shè)備是直流系統(tǒng)中最為關(guān)鍵的設(shè)備，它的技術(shù)指標(biāo)高低與運(yùn)行穩(wěn)定與否就直接關(guān)系直流系統(tǒng)的技術(shù)指標(biāo)及運(yùn)行穩(wěn)定性。

作用：平時為負(fù)荷供電，為蓄電池充電。第十三頁，共三十七頁。二、直流系統(tǒng)的基本組成2、充電設(shè)備應(yīng)具有恒定電流、恒定電壓功能。3、充電設(shè)備內(nèi)應(yīng)有限流功能。在與蓄電池組并聯(lián)，負(fù)荷中出現(xiàn)沖擊電流時，大部分電流應(yīng)由蓄電池組承擔(dān)，以防止充電裝置出現(xiàn)過電流跳閘。第十四頁，共三十七頁。二、直流系統(tǒng)的基本組成對輸出直流電的要求：

當(dāng)浮充電電壓不穩(wěn)，過高或過低都容易引起普通鉛酸蓄電池的極板硫化，降低壽命。閥控式鉛酸蓄電池對充電和浮充電裝置的穩(wěn)壓精度要求更為嚴(yán)格，其均衡充電電壓為2.35～2.4V。當(dāng)電壓超過2.4V時，將產(chǎn)生過充電，電解液損失加大，使蓄電池壽命降低。第十五頁，共三十七頁。二、直流系統(tǒng)的基本組成對輸入交流電的要求：由于直流系統(tǒng)的功率較大，也為了降低紋波系數(shù)，減小濾波電容值，充電裝置的交流輸入宜為三相制，額定電壓為380V，并且應(yīng)允許在±15％額定電壓范圍內(nèi)波動而不影響其正常工作，額定頻率為50Hz。第十六頁，共三十七頁。二、直流系統(tǒng)的基本組成（三）、蓄電池

蓄電池是儲存直流電能的一種設(shè)備，它能把電能轉(zhuǎn)變?yōu)榛瘜W(xué)能儲存起來（充電），使用時再把化學(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，兩電極表面形成了新的化合物，這時如果用適當(dāng)?shù)姆聪螂娏魍ㄈ胄铍姵?，就可使已形成的新化合物還原成原來的活性物質(zhì)，供下次放電之用。第十七頁，共三十七頁。二、直流系統(tǒng)的基本組成蓄電池充放電相關(guān)概念定義1、浮充電：在充電裝置的直流輸出端始終并接著蓄電池和負(fù)載，以恒壓充電方式工作。正常運(yùn)行時充電裝置在承擔(dān)經(jīng)常性負(fù)荷的同時向蓄電池補(bǔ)充充電，以補(bǔ)償蓄電池的自放電，使蓄電池組以滿容量的狀態(tài)處于備用。2、均衡充電：為補(bǔ)償蓄電池在使用過程中產(chǎn)生的電壓不均現(xiàn)象，使其恢復(fù)到規(guī)定的范圍內(nèi)而進(jìn)行的充電。3、核對性放電：在正常運(yùn)行中的蓄電池組，為了檢驗(yàn)其實(shí)際容量，將蓄電池組脫離運(yùn)行，以規(guī)定的放電電流進(jìn)行恒流放電，只要其中的一個單體蓄電池放到了規(guī)定的終止電壓，應(yīng)停止放電。第十八頁，共三十七頁。二、直流系統(tǒng)的基本組成4、定時均充：為了防止電池處于長期浮充電狀態(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電池進(jìn)行均衡充電。5、限流均充：以不超過電池充電限流點(diǎn)的恒定電流對電池充電。6、恒壓均充：以恒定的均充電壓對電池充電。第十九頁，共三十七頁。二、直流系統(tǒng)的基本組成蓄電池的容量及放電率蓄電池的容量（Q）是蓄電池蓄電能力的重要標(biāo)志。容量Q是指定的放電條件（溫度放電電流、終止電壓）下所放出的電量稱為蓄電池的容量，單位用Ah（安時）表示。蓄電池放電至終止電壓的時間稱放電率，單位為h（小時）率。第二十頁，共三十七頁。二、直流系統(tǒng)的基本組成（四）監(jiān)控裝置為測量、監(jiān)視、調(diào)整直流系統(tǒng)運(yùn)行狀態(tài)，發(fā)送上傳各類告警信號，要求安裝一套監(jiān)控系統(tǒng)，特別是使用高頻開關(guān)電源的直流系統(tǒng)。監(jiān)控系統(tǒng)一般微機(jī)型裝置，主要完成以下工作。（1）采用液晶屏幕顯示有關(guān)充電電流、電壓等數(shù)據(jù)。（2）該裝置能設(shè)置充電的電壓、電流曲線，并對蓄電池的充電電壓進(jìn)行自動溫度補(bǔ)償。第二十一頁，共三十七頁。二、直流系統(tǒng)的基本組成（3）監(jiān)測高頻開關(guān)模塊工作情況，當(dāng)某個模塊故障時發(fā)出告警型號；監(jiān)控模塊故障時，不影響高頻開關(guān)模塊正常工作。（4）具有對蓄電池的容量考核及內(nèi)阻檢測手段，并能自動生成蓄電池的充放電曲線。提供必要的電池自動（或手動）檢測和控制功能，包括在線電池活化控制和內(nèi)阻測量等功能。第二十二頁，共三十七頁。二、直流系統(tǒng)的基本組成（5）應(yīng)具有對交流輸入電源的電壓、電流進(jìn)行實(shí)時監(jiān)控。（6）與電站監(jiān)控系統(tǒng)通訊，將直流系統(tǒng)的各遙測量、遙信量發(fā)給變電站監(jiān)控系統(tǒng)。第二十三頁，共三十七頁。三、直流系統(tǒng)的接線方式（一）說明1、直流系統(tǒng)中的主要電源是蓄電池組，其次是充電和浮充電設(shè)備。蓄電池正常情況下以浮充電方式運(yùn)行。直流負(fù)荷實(shí)際上由充電設(shè)備供電，蓄電池處于浮充電狀態(tài)。2、本站有兩組蓄電池組，每段直流母線接一組蓄電池和一套充電設(shè)備。第二十四頁，共三十七頁。三、直流系統(tǒng)的接線方式（二）補(bǔ)充說明1、對于直流饋線，考慮到保護(hù)裝置的雙重化及控制回路的雙重化，一是要求保護(hù)電源與控制電源分開，分別由不同的小開關(guān)供電或供不同的小母線；二是要求雙重化的兩組電源由直流系統(tǒng)不同的母線供電。

2、繼電保護(hù)裝置、信號回路、斷路器控制回路直流電源，應(yīng)分別由專用的直流空氣開關(guān)供電。第二十五頁，共三十七頁。三、直流系統(tǒng)的接線方式3、對直流系統(tǒng)的空氣開關(guān)或熔斷器，其容量不但要滿足在最大動態(tài)工作電流的2倍，還一定要考慮上下級的配合，上級開關(guān)或熔斷器的容量不能低于下級總的最大動態(tài)工作電流的2倍。第二十六頁，共三十七頁。四、絕緣監(jiān)察與電壓監(jiān)視基本概念：直流系統(tǒng)的正常與否，直接影響到電站繼電保護(hù)及自動化設(shè)備的運(yùn)行，可以說，直流系統(tǒng)如果發(fā)生故障不能提供正常的直流電壓，整個電站都將被迫停運(yùn)。所以提高直流系統(tǒng)的可靠性，加強(qiáng)對直流系統(tǒng)的監(jiān)視，及時發(fā)現(xiàn)異常并予以消除非常重要。第二十七頁，共三十七頁。四、絕緣監(jiān)察與電壓監(jiān)視電壓監(jiān)視：正常運(yùn)行直流控制母線電壓應(yīng)保持在85％～110％額定電壓范圍之內(nèi)，反事故措施則要求其波動幅度不大于±5％。電壓過高或過低均不利于繼電保護(hù)及安全自動裝置、斷路器控制等設(shè)備的正常運(yùn)行。常用的監(jiān)視方式是在直流母線上接過電壓和欠電壓繼電器，或由直流系統(tǒng)監(jiān)控裝置進(jìn)行控制母線電壓監(jiān)視，當(dāng)電壓過高或過低時，發(fā)出報警信號。第二十八頁，共三十七頁。四、絕緣監(jiān)察與電壓監(jiān)視絕緣監(jiān)察：當(dāng)直流二次回路對地絕緣不良時，可能會造成二次回路短路、引起斷路器誤動或拒動等后果，所以對直流二次回路進(jìn)行絕緣監(jiān)測是非常必要的。絕緣監(jiān)測是為了能在平時更好地對直流供電系統(tǒng)進(jìn)行監(jiān)測，能及時發(fā)現(xiàn)問題，檢測出設(shè)備的絕緣程度是否處于所要求的范圍內(nèi)，掌握直流供電系統(tǒng)的絕緣情況，及早發(fā)現(xiàn)缺陷，從而進(jìn)行相應(yīng)的維修與檢修。第二十九頁，共三十七頁。四、絕緣監(jiān)察與電壓監(jiān)視直流絕緣監(jiān)測裝置的說明：直流系統(tǒng)不是接地系統(tǒng)，直流系統(tǒng)兩級對地沒有電壓（電位）。通過絕緣監(jiān)測裝置高阻接地。正極對地+110V，負(fù)極對地-110V。第三十頁，共三十七頁。(一)、何為直流系統(tǒng)接地當(dāng)直流系統(tǒng)的正極或負(fù)極與大地之間的絕緣水平降到某一整定值或低于某一規(guī)定值時，統(tǒng)稱為直流系統(tǒng)接地；當(dāng)正極絕緣水平低于某一規(guī)定值時稱為正接地；當(dāng)負(fù)極絕緣水平低于某一規(guī)定值時稱為負(fù)接地。

五、直流系統(tǒng)的異常處理（二）直流系統(tǒng)接地故障分類按故障類型分為：直接接地（金屬接地）間接接地（非金屬接地）絕緣降低

第三十一頁，共三十七頁。當(dāng)直流系統(tǒng)正極接地時，將會有造成保護(hù)誤動的可能；當(dāng)直流系統(tǒng)負(fù)極接地時，將會有造成保護(hù)拒動的可能。

直流系統(tǒng)中有一點(diǎn)接地是不會對直流系統(tǒng)造成直接危害的，但是必須及時消除故障，否則在直流系統(tǒng)中再有一點(diǎn)接地就可能造成對整個電力系統(tǒng)的嚴(yán)重危害。（三）直流接地故障的危害五、直流系統(tǒng)的異常處理第三十二頁，共三十七頁。示意圖第三十三頁，共三十七頁。1.首先確定是正極接地還是負(fù)極接地，測量正負(fù)極對地電壓，有效區(qū)分是正極接地還是負(fù)極接地。

2.兩段母線之間的區(qū)分，使查找的接地不會大范圍擴(kuò)大，確定發(fā)生直流接地在哪一段。

3.如果有直流接地選線的裝置，不能準(zhǔn)確確定，有誤報的現(xiàn)象，請退出運(yùn)行中的直流接地檢測儀。

4.如果站內(nèi)二次回路有在施工的或有檢修試驗(yàn)的應(yīng)立即停止，拉開其工作電源，看信號是否消除。

5.采用分段分部位拉路法，操作電源一定要由蓄電池供電，先停不重要的回路，如信號回路和照明回路等。五、絕緣異常人工故障排除方法五、直流系統(tǒng)的異常處理第三十四頁，共三十七頁。拉路法的概念：直流接地回路一旦從直流系統(tǒng)中脫離運(yùn)行，直流母線的正負(fù)極對地電壓就會出現(xiàn)平衡。所以人們通常從直流接地回路瞬間停電，確定直流接地點(diǎn)是否發(fā)生在該回路，這就是所謂的“拉路法”?，F(xiàn)場排除故障中，經(jīng)常發(fā)生非正常的閉環(huán)回路，采用雙電源供電回路，以及電站在現(xiàn)場施工、擴(kuò)建、修試過程中遺留了直流負(fù)載的信號回路、控制回路和保護(hù)回路之間沒有區(qū)分等等，使直流接地故障查找難度更加困難。

五、直流系統(tǒng)的異常處理第三十五頁，共三十七頁。謝謝！第三十六頁，共三十七