1、 變電站直流系統 主講人：* * 一、（1）什么是直流系統？ （2）直流系統在變電站中的組成單元 二、蓄電池簡介及日常維護 三、UPS電源系統及日常維護 四、（1）直流系統接地有哪些危害？ （2）直流接地故障的處理方法 什么是直流系統？什么是直流系統？ 直流系統是應用于水力、火力發電廠，各類變電站和其它使用直流設備的用戶，為給信號設備、保護、自動裝置、事故照明、應急電源及斷路器分、合閘操作提供直流電源的電源設備。 直流系統是一個獨立的電源，它不受發電機、廠用電及系統運行方式的影響，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提供直流電源的重要設備。直流屏的可靠性、安全性直接影響到電力系

2、統供電的可靠性和安全性。 直流系統的心臟是蓄電池，對蓄電池進行科學的維護是直流系統的核心工作。 二、直流系統在變電站中的組成單元二、直流系統在變電站中的組成單元 一部份是電池屏,另一部份是直流充電屏（直流屏）。 電池屏就是一個可以擺放多節電池的機柜。電池屏中的電池一般是由2V-12V的電池以9節到108節串聯方式組成，對應電的電壓輸出也就是110V或220V。目前使用的電池主要是閥控式密封免維護鉛酸電池。 直流屏主要是由機柜、整流模塊系統、監控系統、絕緣監測單元、電池巡檢單元、開關量檢測單元、降壓單元及一系列的交流輸入、直流輸出、電壓顯示、電流顯示等配電單元。 整流模塊系統整流模塊系統 電力整

3、流模塊就是把交流電整流成直流電的單機模塊，通常是以通過電流大小來標稱（如2A模塊、5A模塊、10A模塊、20A模塊等等），按設計理念的不同也可以分為：風冷模塊、獨立風道模塊、自冷模塊、自能風冷模塊和自能自冷模塊。 它可以多臺并聯使用，實現了N+1冗余。模塊輸出是110V、220V穩定可調的直流電壓。模塊自身有較為完善的各種保護功能如：輸入過壓保護、輸出過壓保護、輸出限流保護和輸出短路保護等。 監控系統監控系統 監控系統是整個直流系統的控制、管理核心，其主要任務是：對系統中各功能單元和蓄電池進行長期自動監測，獲取系統中的各種運行參數和狀態，根據測量數據及運行狀態及時進行處理，并以此為依據對系統進

4、行控制，實現電源系統的全自動管理，保證其工作的連續性、可靠性和安全性。 監控系統目前分為兩種：一種是按鍵型還有一種是觸摸屏型。監控系統提供人機界面操作，實現系統運行參數顯示，系統控制操作和系統參數設置。 絕緣監測絕緣監測單元 直流系統絕緣監測單元是監視直流系統絕緣情況的一種裝置，可實時監測線路對地漏電阻，此數值可根據具體情況設定。當線路對地絕緣降低到設定值時，就會發出告警信號。直流系統絕緣監測單元目前有母線絕緣監測、支路絕緣監測。 電池巡檢單元就是對蓄電池在線電壓情況巡環檢測的一種設備。可以實時檢測到每節蓄電池電壓的多少，當哪一節蓄電池電壓高過或低過設定時，就會發出告警信號，并能通過監控系統顯

5、示出是哪一節蓄電池發生故障。電池巡檢單元一般能檢測2V-12V的蓄電池和巡環檢測1-104節蓄電池。 電池巡檢單元電池巡檢單元 開關量檢測單元開關量檢測單元 開關量檢測單元是對開關量在線檢測及告警干節點輸出的一種設備。比如在整套系統中哪一路斷路器發生故障跳閘或者是哪路熔斷器熔斷后開關量檢測單元就會發出告警信號，并能通過監控系統顯示出是哪一路斷路器發生故障跳閘或者是哪路熔斷器熔斷。目前開關量檢測單元可以采集到1-104路開關量和多路無源干節點告警輸出。 配電單元配電單元 配電單元主要是直流屏中為實現交流輸入、直流輸出、電壓顯示、電流顯示等功能所使用的器件如：電源線、接線端子、交流斷路器、直流斷路

6、器、接觸器、防雷器、分流器、熔斷器、轉換開關、按鈕開關、指示燈以及電流、電壓表等等 三 三、蓄電池 1、簡述（1） 蓄電池是一種化學電源，它既能將電能轉化為化學能儲存起來，又能將儲存起來的化學能轉化為電能輸送出去。這兩個能量的轉化過程，就叫做蓄電池的充電和放電 （2）蓄電池是獨立的電源，不會受電力網的影響。它具有電壓穩定、使用方便和安全可靠等優點，并可根據需要選擇其容量或形式。 （3） 蓄電池按電解質的不同，分為酸性蓄電池和堿性蓄電池。本風電場使用閥控式鉛酸蓄電池。 閥控式蓄電池閥控式電池由于采用了AGM材料和貧液設計，在充電過程中，由正極生成的氧能與負極活性物質迅速反應還原成水，因此，正常情

7、況下，電池電液不會損失，不用添加蒸溜水 閥控式蓄電池在正常浮充電狀態下，處于密封狀態，裝設有能自動開啟和關閉的安全閥。當內部壓力超過規定開閥值時，安全閥自動開啟；壓力低于關閥時又自動關閉。安全閥上有濾酸裝置，不會排出酸霧等有害氣體。 2、蓄電池的容量 蓄電池的容量(Q)是蓄電池蓄電能力的重要標志。容量 Q是在指定的放電條件(溫度、放電電流、終止電壓)下所放出的電量稱為蓄電他的容量，單位用 A h(安培小時)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。 電池容量選擇要進行直流負荷的統計，直流負荷按性質分為經常負荷、非經常負荷、事故負荷。直流負荷的分類直流負荷的分類 3、蓄電池

8、組運行過程中的充電方式： （1）初充電 （2）浮充電 （3）均衡充電（1）初充電： 新安裝的蓄電池或大修中更換的蓄電池第一次充電，稱為初充電。初充電電流為1.0倍I10（10小時率放電電流），單體電池充電電壓到2.32.4V時電壓平衡，電壓下降即可投運，即轉為浮充運行。（2）浮充電 閥式電池完成初充電后，轉為浮充電運行，浮充電電壓值為2.232.28V之間，根據制造廠家要求和運行具體使用情況而定。浮充電流值為0.32mAh，作為電池內部的自放電和外殼表面贓污后所產生的爬電損失，從而使蓄電池組始終保持95%以上的容量。 （3 3）均衡充電）均衡充電 閥式電池在長期浮充運行中，如發生以下情況時，需

9、對蓄電池進行均衡充電： A、當電池安裝完畢； B、浮充運行中蓄電池間電壓偏差超過規定標準時，即個別電池硫化或電解液的密度下降，造成電壓降低，容量不足； C、當交流電源中斷時，放電容量超過規定（5%10%）C10以上。 上述情況，按程序進行均衡充電。對第二種情況如果設有電池監控裝置能判斷時，根據該裝置監測情況進行均衡充電。如果不準確的電池監控裝置時，則根據制造廠的要求，一般每三個月進行一次均衡充電，使蓄電池組隨時處于滿容量狀態，以確保直流電流運行的安全可靠。 4、閥控式蓄電池核對性放電 直流系統有兩組閥控式蓄電池的核對性放電：當發電廠或變電所的直流系統只安裝有兩組蓄電池組時，可先對其中一組蓄電池

10、進行全核對性放電。放電電流以1.0I10電流恒流進行，當蓄電池端電壓下降到1.8VN時，停止放電，隔1-2H以后，再用1.0I10電流進行恒流限壓充電-恒壓充電-浮充電。反復放充電2-3次，其容量可得到恢復。若經過3次全核對性放電，蓄電池容量達不到額定容量的80%，可認為此組蓄電池組的使用期限已到，應采取更換措施。 儲能電池的日常維護儲能電池的日常維護 雖說儲能電池組目前都采用了免維護電池，但這只是免除了以往的測比、配比、定時添加蒸餾水的工作。但外因工作狀態對電池的影響并沒有改變，不正常工作狀態對電池造成的影響沒有變，這部分的維護檢修工作仍是非常重要的，UPS電源系統的大量維修檢修工作主要在電

11、池部分。 a.儲能電池的工作全部是在浮充狀態，在這種情況下至少應每年進行一次放電。放電前應先對電池組進行均衡充電，以達全組電池的均衡。要清楚放電前電池組已存在的落后電池。放電過程中如有一只達到放電終止電壓時，應停止放電，繼續放電先消除落后電池后再放。 c.平時應對蓄電池定期測量并做好記錄。 d.日常維護中需經常檢查的項目有：清潔并檢測電池兩端電壓、溫度；連接處有無松動，腐蝕現象、檢測連接條壓降；電池外觀是否完好，有無殼變形和滲漏；極柱、安全閥周圍是否有酸霧逸出；主機設備是否正常。 e.免維護電池要維護，不是什么無稽之談，應從廣義的維護立場出發，做到運行、日常管理的周到、細致和規范性，保證設備（

12、包括主機設備）保持良好的運行狀況，從而延長使用年限；保證直流母線經常保持合格的電壓和電池的放電容量；保證電池運行和人員的安全可靠。這就是電池維護的目的，也是電池運行規程中包括的內容和進行規則。 UPS交流不停電電源 UPS（Uninterruptible Power System ），即不間斷電源，是一種含有儲能裝置，以逆變器為主要組成部分的恒壓恒頻的不間斷電源。主要用于給單臺計算機、計算機網絡系統或其它電力電子設備提供不間斷的電力供應。當市電輸入正常時，UPS 將市電穩壓后供應給負載使用，此時的UPS就是一臺交流市電穩壓器，同時它還向機內電池充電；當市電中斷（事故停電）時, UPS 立即將機

13、內電池的電能,通過逆變轉換的方法向負載繼續供應220V交流電，使負載維持正常工作并保護負載軟、硬件不受損壞。 UPS的原理 AC-DC變換：將電網來的交流電經自耦變壓器降壓、全波整流、濾波變為直流電壓，供給逆變電路。AC-DC輸入有軟啟動電路，可避免開機時對電網的沖擊。 DC-AC逆變電路：采用大功率IGBT模塊全橋逆變電路，具有很大的功率富余量，在輸出動態范圍內輸出阻抗特別小，具有快速響應特性。由于采用高頻調制限流技術，及快速短路保護技術，使逆變器無論是供電電壓瞬變還是負載沖擊或短路，均可安全可靠地工作。 控制驅動：控制驅動是完成整機功能控制的核心，它除了提供檢測、保護、同步以及各種開關和顯

14、示驅動信號外，還完成SPWM正弦脈寬調制的控制，由于采用靜態和動態雙重電壓反饋。極大地改善了逆變器的動態特性和穩定性。 （ SPWM正弦脈寬調制：由于采用靜態和動態雙重電壓反饋。極由于全控型電力半導體器件的出現，不僅使得逆變電路的結構大為簡化，而且在控制策略上與晶閘管類的半控型器件相比，也有著根本的不同，由原來的相位控制技術改變為脈沖寬度控制技術，簡稱PWM技術。 PWM技術可以極其有效地進行諧波抑制，在頻率、效率各方面有著明顯的優點使逆變電路的技術性能與可靠性得到了明顯的提高。采用PWM方式構成的逆變器，其輸入為固定不變的直流電壓，可以通過PWM技術在同一逆變器中既實現調壓又實現調頻。 ）

15、UPS電源工作過程 當市電正常380Vac時，直流主回路有直流電壓，供給DC-AC交流逆變器，輸出穩定的220Vac交流電壓，同時市電對電流充電。當任何時候市電欠壓或突然掉電，則由電池組通過隔離二極管開關向直流回路饋送電能。從電網供電到電池供電沒有切換時間。當電池能量即將耗盡時，不間斷電源發出聲光報警，并在電池放電下限點停止逆變器工作，長鳴告警。不間斷電源還有過載保護功能，當發生超載（150%負載）時，跳到旁路狀態，并在負載正常時自動返回。當發生嚴重超載（超過200%額定負載）時，不間斷電源立即停止逆變器輸出并跳到旁路狀態，此時前面空氣開關也可能跳閘。消除故障后，只要合上開關，重新開機即開始恢

16、復工作。為使不間斷電源充分工作，避免在過載或欠載下運行，電源在開機前，首先計算負載容量。 UPS UPS日常維護與檢修日常維護與檢修 (1)UPS電源在正常使用情況下，主機的維護工作很少，主要是防塵和定期除塵。特別是氣候干燥的地區，空氣中的灰粒較多，機內的風機會將灰塵帶入機內沉積、當遇空氣潮濕時會引起主機控制紊亂造成主機工作失常，并發生不準確告警，大量灰塵也會造成器件散熱不好。一般每季度應徹底清潔一次。其次就是在除塵時，檢查各連接件和插接件有無松動和接觸不牢的情況。 直流系統接地1 1、故障現象故障現象: :主控室“直流接地”報警，或某些裝置狀態及運行數據不正常。2、直流接地的危害直流接地的危

17、害在直流系統中，發生一極接地并不引起任何危害，但是一極接地長期工作是不允許的，因為當同一極的另一地點再發生接地時，可能使信號裝置、繼電保護和控制裝置誤動作或拒動作，或者發生另外一極接地時，將造成直流系統短路，造成嚴重后果。因此不允許直流系統長期帶一點接地運行。所以，當發生直流系統一點接地后，必須盡快查找出來進行處理。直流世達3 3、直流、直流接地的處理方法接地的處理方法 （1 1）、）、接地極別判定接地極別判定。當主控室報出“直流母線接地”告警信號時，運行人員應到直流母線屏檢查是正負極哪一級接地，接地電壓為多少等。首先運行人員應檢查直流裝置“絕緣檢查”界面的“正對地檢查”、“負對地檢查”，讀取

18、對地電壓表或絕緣電壓表的數值。如某一極的對地電壓等于零，而另一極的對地電壓等于母線的額定電壓，那么等于零的那一極就是接地的一極（完全接地）；對于220V直流系統，如果正對地電壓為70V，負對地電壓為直流世達 直流接地的處理方法 1 1、接地極別判定接地極別判定。當主控室報出“直流母線接地”告警信號時，運行人員應到直流母線屏檢查是正負極哪一級接地，接地電壓為多少等。首先運行人員應檢查直流裝置“絕緣檢查”界面的“正對地檢查”、“負對地檢查”，讀取對地電壓表或絕緣電壓表的數值。如某一極的對地電壓等于零，而另一極的對地電壓等于母線的額定電壓，那么等于零的那一極就是接地的一極（完全接地）；對于220V直

19、流系統，如果正對地電壓為70V，負對地電壓為直流世達150V，則說明正極發生接地；如果正對地電壓為150V，負對地電壓為70V，則說明負極發生接地；正常情況下，正負對地電壓應相等，約為110V左右。現場運行人員確定了接地極別后，應迅速查找接地點，隔離接地點并消除接地。 查找原則：查找原則： 直流系統發生接地后，應立即停止在直流回路上的一切工作。 在直流回路上操作的同時發生直流系統接地，應首先在該回路上查找接地點。 先查找事故照明、信號回路、充電機回路，后查找其他回路。對于操作電源和保護電源沒有分開的站，應先查找主合閘回路，后查找操作回路；對于操作電源和保護電源分開的站，應先查找操作回路，后查找室內回。 先查找室外回路，后查找保護回路。 對直流母線上不太重要的饋電分路，可以用“瞬時停電法”查找。 如變電站內二次