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1、 牵引变电所电源柜分析学生姓名： 学 号： 专业班级：供用电技术 班 指导老师： 摘 要随着电力行业的发展,供电电源的需求越来越大，尤其是在牵引变电所中电源柜的广泛应用，解决了一些由于某些非正常情况而停电对于个人或集体带来的不便。因此对牵引变电所电源柜进行了全面、准确的分析，这对整个供电网络系统来说有着重要的社会意义和经济意义。本文首先介绍了牵引变电所电源柜（交流、直流）的结构，然后是其分类与工作原理,最后叙述其日常检修与维护。通过叙述交、直流变电柜的工作原理，得知各部分的日常运行维护，通过案例分析揭示了加强交、直流电源系统日常维护的重要性。同时本文重点介绍了直流电源柜的发展及应用，并详细论述
2、了直流电源柜的核心部件蓄电池组的充、放电过程，确保蓄电池随时处于充电状态。由于工业电网的工作频率不稳定，为了能产生稳定的直流输出，设计并制作了适合该系统的新型电源柜。因此在牵引变电所中，为了使直流电源柜达到可无人值守工作，设计了主控制板与微机的通讯电路、通讯协议、保存数据的数据库和直观的界面显示。开发了实用的全自动免维护铅酸蓄电池直流电源成套装置。电力系统中对于电源的要求十分重要，尤其在牵引变所中，对各种整流设备、交直流转换设备的要求尤为严格，因此研究和应用新型的电源柜设备对于整个电力系统以及铁路来说，已经成为一个备受关注的焦点问题。关键词：交直流电源系统；电源柜；蓄电池工作原理；日常检修与维
3、护目 录摘 要I目 录II引 言11 牵引变电所电源柜的分类及其结构21.1 直流自用电系统21.2 交流自用电系统41.2.1交流电源系统41.2.2 逆变电源系统72电源柜的工作原理102.1直流工作原理简介102.2操作112.3 逆变电源的工作原理112.4 蓄电池的充、放电原理122.4.1 放电原理122.4.2 充电原理143 应用范围163.1直流电源的应用范围163.2交流逆变系统的应用范围164 电源柜的安装与运前操作调试184.1 安装前的准备工作184.2 屏柜的安装要求184.3 设备运前操作与调试194.3.1 运前操作194.3.2 调试195 直流柜的接线与运行
4、215.1 接线215.2 直流柜的运行216 GZS10型电源柜与GZMCW型电源柜226.1 GZMCW电源柜的组成226.2 WJ2000液晶触摸屏直流电源微机监控单元226.2.1 系统组成236.2.2 单元简介236.2.3 GZMCW直流电源柜通讯设定257 设备的检修与维护267.1 蓄电池的维护267.2 直流电源柜常见故障及排除方法27结 论28致 谢29参 考 文 献30引 言电能作为现代社会使用最广泛的能源，其应用程度是衡量一个国家发展水平的重要标志之一。近年来，随着我国电力事业的迅猛发展，电力系统的规模日益扩大，电能紧缺的问题已逐步解决，与此同时铁路干线电气化改造正以
5、前所未有的速度进行，并且大批立志献身于电气化事业的青年不断加入到牵引供电运营管理的队伍中来。由于我国铁路电气化从50年代末即已开始设计、施工，至今已有近30年的历史，牵引变电所的电气设备及控制、信号、保护等装置，有的已经历了几次的更新换代，最终研制出新型的可供牵引变电所所使用的电源柜。在电力系统中，变电所是传递电能及变换电压的场所，也是接受和分配电能的场所，是联系发电厂和铁路用户的一个中间环节。由于铁路企业具有高度集中，各个工作环节紧密联系、协同动作的特点，要求电力供应必须安全、可靠、优质、经济。新型电源柜的开发与应用对传统的变电站来说是一次重大的变革，同时在结合以变电站综合自动化技术，从而大
6、大提高了电网建设的现代化水平，增强了输配电和电网调度自动化的能力，降低了变电站建设的总造价。对整个供配电系统来说，在质与量上同时实现了一次重大的飞跃。针对电力行业的发展情况和要求，牵引变电所电源柜的投入使用，对今后铁路运行的作用举足轻重，同时根据交、直流电源柜的功能特点，具体分析其作用及用途。1 牵引变电所电源柜的分类及其结构牵引变电所自用电源系统设计为交流电源一路来自电力子系统10kV综合贯通线环网柜，一路由所内自用变提供。牵引变电所自用电源系统分为两部分，即直流电源系统和逆变电源系统，下面分别介绍交、直流电源系统。1.1 直流自用电系统牵引变电所的直流自用电系统包括蓄电池组、整流充电装置及
7、直流配电系统等。直流配电系统主要是向断路器的操作、控制、保护及信号回路供电。蓄电池组则能在变电所发生任何故障，甚至交流电压全部消失时，仍能保持对上述负荷及事故照明负荷的供电。所用电为AC220V和DC110V，直流电源设计为2小时备用。 (1)直流电源装置简介以GZS10系列直流电源装置为例，该系列直流电源设备的原理和接线设计合理，配用新型的交流设备和电气元器件，技术先进、性能稳定、操作方便、可靠性高、经济合理、维修方便。该系列直流电源设备适合于中小型发电厂，大中小型变电所作为高压断路器直流电磁操作机构的正常分闸、合闸、信号以及母线等使用的操作电源及事故时分闸、合闸、照明控制用直流电源。 (2
8、)直流电源装置的组成变配电所的直流电源设备包括：所内交流屏、中央信号屏、直流屏和电池屏。而就GZS10系列直流电源装置而言，其组成为：蓄电池组、充电装置和直流负荷，并配有绝缘监察、闪光和电压监视信号系统。(3)主要装置 智能式充电装置的特点是充电装置的静态特性好，控制增益大，精度高，灵敏度高，动态响应好，控制电路的触发精度高（各相脉冲不均匀度0.01），控制滞后时间小于3ms。智能式充电装置的功能是相序自动调整，对电源相序无要求；具有软起动、软停止性能，使充电机起停较平缓，事故失电时，所有运行参数和运行方式自动保存，当电源恢复后立即投入运行，可根据失电期间电池放电深度进行补充电，完成此项工作后
9、，自动转为浮充电；自动稳压，适用于蓄电池组的浮充运行；自动稳流，适用于蓄电池组的初充电和均恒充电；稳压限流，使充电机不至于过负荷运行，避免合闸时充电机产生大电流；稳流限压，限定蓄电池初充末期的电压；均、浮充自动转换，根据电池容量情况自动转换充电机运行方式，以保障蓄电池满容量；保护功能，具有断相、过电压、过电流及纹波保护功能；双重调节功能，可根据需要，既可在板内整定，也可通过屏面旋钮改变有关容量；自动互投功能，两台充电机，当一台故障分闸后，报警并第二台自 动投入，以保证系统正常运行。智能式充电装置的主要技术参数见表1.1.表1.1 智能式充电装置的主要技术参数表额定输入电压380V(三相四线)频
10、率50Hz额定输出电压110V或220V额定输出电流15300A自动稳压范围（40%80%）Ue自动稳流范围（10%100%）Ie稳压精度0.5%稳流精度1%纹波系数1%注1：Ue、Ie为额定输出电压、电流 蓄电池的运行监测装置的功能是监测蓄电池的总电压、单支电压，并能手动、自动巡检；电压过高、过低报警；浮充电流监测，蓄电池容量实现在线监测，并能在发生异常情况时报警。 母线电压自动调整器为了充分利用电池的容量，蓄电池的最低电压选用1.8V（铅酸电池），甚至更低。以220V系统为例，电池只数是108114只，此种情况电池的浮充电压可达260V左右，为保证主控母线电压不高于231V，则需配备母线调
11、压装置，其措施及装置如下：(1) 硅链自动调压装置由于蓄电池输出电压高于控制母线电压，采用硅链，利用其正向压降，在整组硅链上引出抽头，随着蓄电池放电电压下降，采取与中间继电器配合，可实现硅堆自动投切，已达到保证控制母线电压稳定的目的。(2) 无级自动稳压装置该装置采用直流电压变换器，由于该装置的MOSFET管工作于200KHz高频开关状态，因此其功耗极小，稳压效果可达80%90%，稳流精度1%,它克服了硅链降压不是连续变化而是呈步进状，调压精度差的缺点，开关型直流稳压装置的最大特点是当蓄电池的放电电压低于控制母线额定电压时，甚至低到蓄电池放电电压终止时间时，开关型直流稳压装置还能控制母线电压在
12、允许范围内。(3) 应急通道措施为防止稳压装置电路故障，GZS10系列直流电源系统采取防止电路故障自动应急措施，并有调压功能，以保证控制、保护母线连续、可靠供电。 信号保护回路及闪光装置GZS10系列直流屏采用较完善的信号保护回路，设有以下保护和告警监视设施：(1）交流缺相保护；(2）交流失电告警；(3）二路电源互投保护；(4）母线接地告警；(5）控制电压监视；(6）合闸电压监视；(7）电池电压、电流监视；(8）电池放电终止电压保护；(9）馈出线开关脱扣告警；(10）充电、浮充电、故障等信号保护回路。当装置发生故障时，立即发出相应的声光信号。柜中设有遥控、遥测、遥信出口，给无人值班变电站提供“
13、三遥”信号。柜内闪光装置能配合普通信号灯或发光管信号灯，可由用户自由选择。1.2 交流自用电系统1.2.1交流电源系统在牵引变电所中，交流自用电主要用作主变压器、蓄电池室的通风、室内外照明、移动油业务、设备检修以及直流系统的整流、蓄电池组充电设备的电源，当变电所实行集中控制或远动化时，还用作集控或远动装置的电源。交流电源系统主要由交流输入单元和交流输出单元两部分组成。（1）交流输入单元 基本电路简介交流输入单元在系统的作用是为系统提供正常工作的电源。通过下面对交流输入单元电路的探讨就可以更清楚的知道交流输入单元的工作原理。当然，在做进一步的探讨之前要先阅读直流屏原理图。直流屏原理图如图1.1所
14、示。图1.1 直流屏原理图从直流屏原理图中可以看出交流输入单元在电路上分成了两个部分：交流输入的主回路；和两路交流切换控制回路。主回路：交流输入电源通过直流柜内交流进线端子（1X）接进，经保险FU1FU6将交流输入主接触器KM3、KM4的主触头输入，通过电源开关1QFnQF，接入高频充电模块，控制充电机的工作运行。控制回路：经中间继电器KC3、KC4分别控制两路输入电源互为切换的主接触器KM3、KM4通过控制开关SA7、SA8，指示灯HL7、HL8构成一个典型的互锁控制电路，达到双交流输入自动切换，互为备用。 运行操作注意：新安装的直流系统在开始投运及由于外部事故原因而引起的直流系统退出运行后又重新投入运行之前都应确认电源的额定电压和交流输入的相序。改变交流输入开关（SA7、SA8）的通和断的位置就可以进行交流电源的输入与切除。（2）交流输出单元本电源柜的交流输出单元由高频充电模块组成。 高频充电模块简介：充电模块由三相无源PFC和DC/AC两个功率部分组成。在两功率部分之外还有辅助电源以及输入输出检测保护电路。前三级无源PFC电路由输入EMI和无源PFC组成，用以实现交流输入的整流滤波和输入电流的校正，使输入电路的功率因数大于0.92。后级的DC/AC电路由DC/AC变换器及其控制电路、整流滤波、输出EMI等部分组成，用以实现将前级
