电厂直流系统课件PPT1

一、直流系统基础知识直流电在电厂的作用直流系统的组成及各部件介绍对直流操作电源的基本要求直流负荷分类蓄电池直流系统蓄电池的运行方式、直流电在电厂的作用直流系统是应用于水力、火力发电厂，各类变电站和其它使用直流设备的用户，为给信号设备、保护、自动装置、事故照明、应急电源及断路器分、合闸操作提供直流电源的电源设备。直流系统是一个独立的电源，它不受发电机、厂用电及系统运行方式的影响，并在外部交流电中断的情况下，保证由后备电源—蓄电池继续提供直流电源的重要设备。直流屏的可靠性、安全性直接影响到电力系统供电的可靠性和安全性。、直流系统的组成直流系统主要由两大部份组成。一部份是电池屏另一部份是直流充电屏（直流屏）。电池屏就是一个可以摆放多节电池的机柜。电池屏中的电池一般是由2V-12V的数节电池以串联方式组成，对应的电压输出也就是110V或220V。目前使用的电池主要是阀控式密封免维护铅酸电池。直流屏主要是由机柜、整流模块系统、监控系统、绝缘监测单元、电池巡检单元、开关量检测单元、降压单元及一系列的交流输入、直流输出、电压显示、电流显示等配电单元组成。蓄电池介绍(1)蓄电池的种类分为：防酸隔爆铅酸蓄电池（简称防酸蓄电池）、镉镍蓄电池、阀控式密封铅酸蓄电池（简称阀控蓄电池）。今天我们重点介绍阀控式密封铅酸蓄电池。阀控式铅酸蓄电池的基本特点：使用期间不用加酸加水维护，电池为密闭结构，不会漏酸，也不会排酸雾，电池盖子上设有单向排气阀（也叫安全阀），该阀的作用是当电池内部气体量超过一定值（通常用气压值表示），即当电池内部气压升高到一定值时，排气阀自动打开，排出气体，然后自动关阀，防止空气进入电池内部。阀控式铅酸蓄电池的分类：阀控式铅酸蓄电池分为AGM和GEL（胶体）电池两种，AGM采用吸附式玻璃纤维棉作隔膜，电解液吸附在极板和隔膜中，贫电液设计，电池内无流动的电解液，电池可以立放工作也可以卧放工作，胶体（GEL）电池以二氧化硅作凝固剂，电解液吸附在极板和胶体内，一般立放工作。目前除非特别指明，皆指AGM电池。阀控式铅酸蓄电池的基本结构：构成阀控式铅酸蓄电池的主要部件是正负极板、电解液、隔膜、电池壳和盖、安全阀，此外还有一些零件如端子、连接条、极柱等。蓄电池介绍(2)蓄电池的容量（Q）是蓄电池蓄电能力的重要标志。容量Q是指定的放电条件（温度、放电电流、终止电压）下所放出的电量称为蓄电池的容量，单位用Ah（安时）表示。蓄电池放电至终止电压的时间称放电率，单位为h（小时）率。蓄电池的容量一般分为额定容量和实际容量两种。额定容量是指充足电的蓄电池在25℃时，以10h放电率放出的电能。QN=IN·tN式中：QN蓄电池的额定容量，A·h；IN额定放电电流，即10小时率的放电电流，A；tN放电至终止电压的时间，一般为10h。实际容量与极板的面积、电解液的密度、放电电流的大小、充电程度及环境温度等有关，因此实际容量为Q=I·t式中：Q蓄电池的容量，A·h；I非10小时率的放电电流，A；t放电时间，h。若电池的放电率是指放电至终止电压的快慢。采用不同的放电率，其蓄电池的容量是不同的，铅酸蓄电池规定以10h放电率为标准放电率。当以10h放电率放电到终止电压的容量约是以1h放电率放电到终止电压时容量的2倍。各模块解释(1)整流模块系统：电力整流模块就是把交流电整流成直流电的单机模块，通常是以通过电流大小来标称（如2A模块、5A模块、10A模块、20A模块等等），按设计理念的不同也可以分为：风冷模块、独立风道模块、自冷模块、自能风冷模块和自能自冷模块。它可以多台并联使用，实现了N+1冗余。模块输出是110V、220V稳定可调的直流电压。模块自身有较为完善的各种保护功能如：输入过压保护、输出过压保护、输出限流保护和输出短路保护等。监控系统：监控系统是整个直流系统的控制、管理核心，其主要任务是对系统中各功能单元和蓄电池进行长期自动监测，获取系统中的各种运行参数和状态，根据测量数据及运行状态及时进行处理，并以此为依据对系统进行控制，实现电源系统的全自动管理，保证其工作的连续性、可靠性和安全性。监控系统目前分为两种：一种是按键型还有一种是触摸屏型。监控系统提供人机界面操作，实现系统运行参数显示，系统控制操作和系统参数设置。各模块解释(2)绝缘监测单元：直流系统绝缘监测单元是监视直流系统绝缘情况的一种装置，可实时监测线路对地漏电阻，此数值可根据具体情况设定。当线路对地绝缘降低到设定值时，就会发出告警信号。直流系统绝缘监测单元目前有母线绝缘监测、支路绝缘监测。电池巡检单元：电池巡检单元就是对蓄电池在线电压情况巡环检测的一种设备。可以实时检测到每节蓄电池电压值，当哪一节蓄电池电压高过或低过设定值时，就会发出告警信号，并能通过监控系统显示出是哪一节蓄电池发生故障。电池巡检单元一般能检测2V-12V的蓄电池和巡环检测1-108节蓄电池。开关量检测单元：开关量检测单元是对开关量在线检测及告警干节点输出的一种设备。比如在整套系统中哪一路断路器发生故障跳闸或者是哪路熔断器熔断后开关量检测单元就会发出告警信号，并能通过监控系统显示出是哪一路断路器发生故障跳闸或者是哪路熔断器熔断。目前开关量检测单元可以采集到1-108路开关量和多路无源干节点告警输出。各模块解释(3)降压单元：降压单元就是降压稳压设备，是合母电压输入降压单元，降压单元再输出到控母，调节控母电压在设定范围内（110V或220V）。当合母电压变化时，降压单元自动调节，保证输出电压稳定。降压单元也是以输出电流的大小来标称的。降压单元目前有两种，一种是有级降压硅链，一种是无级降压斩波。有级降压硅链有5级降压和7级降压，电压调节点都是3.5V，也就是说合母电压升高或下降3.5V时降压硅链就自动调节稳定控母电压。无级降压斩波就是一个降压模块，它比降压硅链体积小，它没有电压调节点所以输出电压也比降压硅链要稳定，还有过压、过流、和电池过放电等功能。不过目前无级降压斩波技术还不是很成熟常发生故障，所以还是降压硅链使用较广泛。配电单元：配电单元主要是直流屏中为实现交流输入、直流输出、电压显示、电流显示等功能所使用的元器件。如：电源线、接线端子、交流断路器、直流断路器、接触器、防雷器、分流器、熔断器、转换开关、按钮开关、指示灯以及电流、电压表等。基本术语介绍（1）初充电：新的蓄电池在交付使用前，为完全达到荷电状态所进行的第一次充电。初充电的工作程序应参照制造厂家说明书进行。恒流充电：充电电流在充电电压范围内，维持在恒定值的充电。均衡充电：为补偿蓄电池在使用过程中产生的电压不均现象，使其恢复到规定的范围内而进行的充电。恒流限压充电：先以恒流方式进行充电，当蓄电池组电压上升到限压值时，充电装置自动转换为恒压充电，直到充电完毕。浮充电：在充电装置的直流输出端始终并接着蓄电池和负载，以恒压充电方式工作。正常运行时充电装置在承担经常性负荷的同时向蓄电池补充充电，以补偿蓄电池的自放电，使蓄电池组以满容量的状态处于备用。基本术语介绍（2）补充充电：蓄电池在存放中，由于自放电，容量逐渐减少，甚至于损坏，按厂家说明书，需定期进行的充电。恒流放电：蓄电池在放电过程中，放电电流值始终保持恒定不变，直至放到规定的终止电压为止。容量试验（蓄电池）：新安装的蓄电池组，按规定的恒定电流进行充电，将蓄电池充满容量后，按规定的恒定电流进行放电，当其中一个蓄电池放至终止电压时为止，按以下公式进行容量计算：C=Ift(Ah)式中C-蓄电池组容量，Ah；If-恒定放电电流，A；t-放电时间，h。核对性放电：在正常运行中的蓄电池组，为了检验其实际容量，将蓄电池组脱离运行，以规定的放电电流进行恒流放电，只要其中的一个单体蓄电池放到了规定的终止电压，应停止放电。基本术语介绍（3）稳流精度交流输入电压在额定电压±10%范围内变化、输出电流在20%～100%额定值的任一数值，充电电压在规定的调整范围内变化时，其稳流精度按以下公式计算:δI=（IM-IZ）/IZ×100%≤±1%式中δI-稳流精度；IM-输出电流波动极限值；IZ-输出电流整定值稳压精度交流输入电压在额定电压±10%范围内变化，负荷电流在0～100%额定值变化时，直流输出电压在调整范围内的任一数值时其稳压精度按以下公式计算：δu=（UM-UZ）/UZ×100%≤±0.5%式中δU-稳压精度；UM-输出电压波动极限值；UZ-输出电压整定值。纹波系数充电装置输出的直流电压中，脉动量峰值与谷值之差的一半，与直流输出电压平均值之比。按以下公式计算：δ=（Uf-Ug）/2Up×100%≤0.5%式中δU-纹波系数；Uf-直流电压中脉动峰值；Ug-直流电压中脉动谷值；Up-直流电压平均值。、对直流操作电源的基本要求（1）应保证供电的可靠性：最好装设独立的直流操作电源，以免交流系统故障而影响操作电源的正常供电。（2）具备足够的容量：满足全厂（所）事故停电时，直流电源负荷、最大冲击负荷及1h事故照明等用电需要；且能保证直流母线电压在规定的额定值（正常运行时，操作电源母线电压波动范围小于5％额定值；事故时操作电源母线电压不低于90％额定值；失去浮充电源后，在最大负载下的直流电压不低于80％额定值），波纹系数小于5％。（3）满足经济和实用的要求：要求其使用寿命长、维护工作量小、投资省、占地面积小、噪声干扰小等。、直流负荷分类发电厂及变电站的直流负载，按其用电特性的不同分为经常负载、事故负载和冲击负载三类。1．经常负载经常负载指在所有运行状态下由直流电源不间断供电的负载。它包括：（1）经常带电的直流继电器、信号灯、位置指示器；（2）经常点亮的直流照明灯；（3）经常投入运行的逆变电源等。一般来说，经常负载在总的直流负载中所占的比重是比较小的。2．事故负载事故负载指正常运行由交流电源供电，当厂（站）自用交流电源消失后由直流电源供电的负载。它一般包括有：事故照明、逆变电源装置所带的所有交流负载以及载波通讯备用电源等。3．冲击负载冲击负载是指直流电源承受的短时最大电流，它包括断路器合闸时的冲击电流和当时所承受的其它负载电流（经常负载与事故负载）。上述三种负载是选择直流电源的主要依据。、蓄电池直流系统的运行方式在发电厂和变电所中，蓄电池直流系统的运行方式有两种，即充电－放电运行方式和浮充电运行方式。目前，多数直流系统都采用浮充电运行方式。1．充电－放电运行方式充电－放电运行方式就是将充好电的蓄电池组接在直流母线上对直流负荷供电，同时断开充电装置。当蓄电池放电到其容量的75％～80％时，为保证直流供电系统的可靠性，即自行停止放电，准备充电，改由已充好电的另一组蓄电池供电。2．浮充电运行方式浮充电运行方式就是将充好电的蓄电池组与浮充电整流器并联工作，平时