直流系統(tǒng)基礎知識課件

直流系統(tǒng)

相關基礎知識

一、直流系統(tǒng)的作用直流系統(tǒng)是給信號設備、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(tǒng)是一個獨立的電源，它不受發(fā)電機、廠用電及系統(tǒng)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(xù)提供直流電源的重要設備。直流系統(tǒng)的用電負荷極為重要，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、微機監(jiān)控單元、電壓調整單元、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、單個直流屏有二路交流輸入（自動切換），加上蓄電池，相當于有三個電源供電。3、假如用交流電源，當系統(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，嚴重時會因電壓低而使斷路器跳不開！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：直流電源屏內的正、負極主母線。（2）合閘母線：直流電源屏內供斷路器電磁合閘機構等動力負荷的直流母線，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，常用作快速恢復電池容量，均充電壓為245V，每30天均充一次，每次24小時。（5）浮充電：保持電池容量的一種充電方法，一般電壓較低，常用來平衡電池自放電導致的容量損失，也可用來恢復電池容量，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程，即由均充電轉到浮充電的過程。（7）定時均充：為了防止電池處于長期浮充電狀態(tài)可能導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行均衡充電。（8）限流均充：以不超過電池充電限流點的恒定電流對電池充電。（9）恒壓均充：以恒定的均充電壓對電池充電。（10）控制母線：為廠內直流設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構需要較大的合閘電流，所以弄出一個合閘母線來。簡單來說就是合閘母線帶著一個大合閘線圈，靠磁力把吸開關機構來達到合閘的目的。因為需要的吸力特別大，所以線圈中的電流特別大，就導致了在合閘的時候，合母電壓降的比較低（簡單的歐姆定律），為了解決電壓過低的問題，變電站專門設置了控制母線（帶操作回路、信號回路、保護裝置等等負荷，電壓220－230v）和合閘母線（專門帶開關的合閘回路，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、絕緣檢測儀、電池監(jiān)測儀。

蓄電池：容器、電解液和正、負電極。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，實現(xiàn)系統(tǒng)最為基本的功能，在正常運行方式下提供常用直流負荷電源并對蓄電池組進行浮充電。

以艾默生(EMERSON)公司生產的HD22010-3(220V/10A智能風冷)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。(2)交流配電：將交流電源引入分配給各個充電模塊，擴展功能為實現(xiàn)兩路交流輸入的自動切。(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、開關量信號采集并處理，同時提供聲光告警二、直流系統(tǒng)的組成及各部件的作用

(5)監(jiān)控模塊：進行系統(tǒng)管理，主要為電池管理和后臺遠程監(jiān)控；對下級智能設備實施數(shù)據采集并加以顯示。(6)絕緣監(jiān)測儀：實現(xiàn)系統(tǒng)母線和支路的絕緣狀況監(jiān)測，產生告警信號并上報數(shù)據到監(jiān)控模塊，在監(jiān)控模塊顯示故障詳細情況。(7)電池巡檢儀：可以實時檢測到每節(jié)蓄電池電壓的多少，當哪一節(jié)蓄電池電壓高過或低過設定時，就會發(fā)出告警信號，并能通過監(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2V-12V的蓄電池和巡環(huán)檢測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：它既能夠把電能轉換為化學能儲能起來，又能把化學能轉變?yōu)殡娔芄┙o負載。

（2）分類：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荷，但其壽命短，運行維護復堿性蓄電池：體積小、受命長，維護方便，但事故時放電電流較小。二、直流系統(tǒng)的組成及各部件的作用（3）工作原理：蓄電池的正負極板插在電解液中時，發(fā)生化學反應，由于正負極板材料不同，電位也不同，會產生電位差。在外電路沒有接通時，正負極板之間的電位是蓄電池的電勢，在外電路與負載接通時，有電流流過負載，既蓄電池向負載放電。當蓄電池放電后將負載斷開，使其與直流電源相連。當電源電壓高于蓄電池的端電壓時，就把電能轉換為化學能儲存起來。如此循環(huán)進行，實現(xiàn)為直流負荷供電的目的。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極分別與充電柜內熔斷器（FU1、FU2）連接。

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

三、直流系統(tǒng)的巡回檢查1、直流系統(tǒng)巡回檢查內容：（1）、充電模塊電源指示燈亮，保護和故障指示燈滅，輸出電壓、電流正常，通風口無堵塞，無過熱，無異音異味。

（2）、絕緣監(jiān)視裝置工作正常，無故障信號。（3）、監(jiān)控單元電源指示燈亮，告警信號燈滅。（4）、蓄電池外殼有無裂紋和液體滲漏。（5）、通過人機對話裝置進入主菜單，選擇左右運行參數(shù)及當前報警，判斷是否正常。

（6）、屏內各熔斷器應完好，充電開關、聯(lián)絡開關、負荷開關位置正確，各開關引線無過熱現(xiàn)象。

（7）、檢查各裝置有無異常，如緊固件、導線連接處有無松動，焊接處有無脫焊。

三、直流系統(tǒng)巡回檢查

（8）、裝置上各表計、信號、指示燈、斷路器、隔離開關等均正常，防雷接地可靠。2、絕緣監(jiān)測儀的維護檢查內容：（1）電源：綠色表示電源輸入正常；（2）運行：綠色表示主機運行正常；（2）告警：紅色表示發(fā)生絕緣故障。當母線絕緣正常時，正、負母線對地電阻均為999.0kΩ，表示電阻為無窮大，當母線絕緣阻值小于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（詳見直流系統(tǒng)說明書52頁），其他值則表示實際測值。五、直流系統(tǒng)接地1、接地原因分析：

（1）、設備損壞造成；（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,危害較大的是兩點接地,可能造成嚴重后果。一點接地可能造成保護及自動裝置誤動或者拒動;而兩點接地,除可能造成繼電保護、信號、自動裝置誤動或拒動外,還可能造成直流保險熔斷,使保護及自動裝置、控制回路失去電源,在復雜保護回路中同極兩點接地,還可能將某些繼電器短接,不能動作跳閘,致使越級跳閘,造成事故擴大五、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若站內二次回路有工作,或有設備檢修試驗,應立即停止。拉開其工作電源,看信號是否消除。③用分網法縮小查找范圍,將直流系統(tǒng)分成幾個不相聯(lián)系的部分。不能使保護失去電源,操作電源盡量用蓄電池帶。④對于不太重要的直流負荷及不能轉移的分路,可用“瞬時停電”的方法,檢查該分路中所帶回路有無接地故障。⑤對于重要的直流負荷,用轉移負荷法,檢查該分路所帶回路有無接地故障。

五、直流系統(tǒng)接地4、直流系統(tǒng)接地故障處理（1）、進入監(jiān)控單元判斷是哪一個饋線接地和接地的性質；（2）、檢查接地是否由檢修人員作業(yè)造成；（3）、對接地回路設備進行檢查，發(fā)現(xiàn)故障點及時隔離故障點；（4）、如果接地故障在母線上，應檢查蓄電池端子和引線，充電模塊短時退出，檢查接地信號是否消失；（5）、直流系統(tǒng)不允許長時間接地運行，必須及時通知維護人員排除接地故障。六、直流系統(tǒng)調試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：三相交流輸入開關和接觸器各端子之間無短路現(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、正負母線之間無短路現(xiàn)象，電池輸入空開或熔絲斷開。（4）、充電模塊：輸入輸出一體化端子交流輸入無短路，插頭中的插針無彎曲、變形；控制模塊和合閘模塊之間通信均流線不連接；撥碼開關地址撥到正確位置。（5）、配電監(jiān)控：配電監(jiān)控模塊電源極性正確；模塊撥碼開關撥到正確位置。（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)控模塊和下級設備通信線連接正確。注意事項：（1）、系統(tǒng)調試時必須穿絕緣靴；（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”位置，其他模塊置于“自動”位置。六、直流系統(tǒng)調試六、直流系統(tǒng)調試2、絕緣電阻和絕緣強度（1）、絕緣電阻

電源系統(tǒng)主回路的交流部分對地，直流部分對地，交流部分對直流部分的絕緣電阻大于10MΩ，試驗電壓500VDC；（2）、絕緣強度在充電模塊和監(jiān)控模塊都與系統(tǒng)斷開的情況下，系統(tǒng)的交流部分對直流部分能承受50Hz、3000V的交流電壓1min，無擊穿，漏電流≤30mA；交流部分對地，直流部分對地應能承受50Hz、2000V的交流電壓1min，無擊穿，漏電流≤30mA。六、直流系統(tǒng)調試3、系統(tǒng)通電調試通電前檢查及絕緣測試完成后，就可以進行通電調試；為確保上電調試時，設備和人身的安全，必須細心謹慎，遵循“測量-操作-測量”的調試方法，嚴格按照調試步驟進行；邊調試邊觀察，發(fā)現(xiàn)異?，F(xiàn)象應立即停止，待查明原因后，再繼續(xù)進行。（1）、交流配電部分的通電調試把柜內三相交流電源開關斷開，監(jiān)控模塊的開關在“OFF”位，斷開所有負載。合上外部交流配電開關，將用戶引入電源開關接通，測量對應交流輸入開關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關。如果是兩路交流輸入，則還需要做自動切換功能檢查。六、直流系統(tǒng)調試（2）、充電模塊的通電調試

交流配電部分正常工作后，可作充電模塊的通電調試；

將充電模塊1沿模塊插箱插入對應位置；

檢查模塊的輸出電壓和輸出電流可用萬用表檢查模塊上電壓和電流顯示值是否和說明書相符（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個充電模塊；

檢查各個充電模塊輸出電壓是否一致，最大不應超過1V，如果異常則應停電檢查異常模塊。注意：在模塊處于“自動”位置時，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)調試數(shù)和用戶的要求，在監(jiān)控模塊中設置浮充電壓（234V）、均充電壓值（245V）；如果系統(tǒng)設置有控制模塊，對應的控制模塊應處于“手動”位置，可調節(jié)模塊面板上的電位器使模塊輸出電壓符合用戶的要求。（3）、直流配電的通電調試

充電模塊部分正常工作后，接著作直流配電部分的通電調試；

依次合上控制回路各個輸出控制開關，檢查相應的輸出端子電壓和對應指示燈；依次合上合閘回路各個輸出控制開關，檢查相應的輸出端子電壓和對應指示燈。（4）、系統(tǒng)監(jiān)控部分的通電調試六、直流系統(tǒng)調試

直流配電部分正常后，可進行系統(tǒng)監(jiān)控部分的通電調試；

確認監(jiān)控模塊的直流電源正確后，把監(jiān)控模塊的開關打在“ON”位置，啟動監(jiān)控模塊，監(jiān)控模塊進入系統(tǒng)自檢和下級設備設置；

按照系統(tǒng)的實際情況，設置監(jiān)控模塊，注意維護級設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，查找相應的故障點，排除故障。（5）、負載的接入及均流調節(jié)

可適當?shù)慕尤胍恍┴撦d，讓系統(tǒng)工作在輕載、半載、重載狀態(tài)，進行均流調節(jié)；六、直流系統(tǒng)調試

充電模塊的輸出電壓的調節(jié)只有在充電模塊處于手動控制狀態(tài)下才有用；當充電模塊處于自動自動控制時其管理這都在監(jiān)控模塊控制下進行，均流也是自動調節(jié)的，認為無法干涉，因此在正常情況下，一般不需要對充電模塊進行均流調節(jié)。

如果所接相同母線的充電模塊電流超出均流指標，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

在上述調試步驟正確完成無故障后或故障消除后，可以實行對電池得接入，在電池接入前，必須仔細閱讀電池的使用說明書，確認使用的電池具體參數(shù)和使用條件，以便在監(jiān)控模塊中進行正確的設置；

在接入電池前，還應對電池的安裝等情況進行檢查，保證接入的電池極性正確、單體電壓基本一致，測量電池組的總電壓，記錄此電壓；