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1、直流系统、UPS和EPS培训讲义培训人：刘 勇1、 直流系统的作用和结构1、 直流系统的作用直流系统室变配电所正常运行的根本，其主要作用：1) 为各种控制、自动装置、继电保护、信号装置等提供可靠的工作电源；2) 为断路器分合闸提供可靠的操作电源；3) 当所用电失去后，作为应急的后备电源。2、 直流系统的组成直流系统一般由蓄电池组、整流充电装置、放电装置、绝缘监察装置、直流母线、直流负荷等组成。1) 蓄电池按照电解质的不同，分为酸性和碱性蓄电池。变配电所目前采用的蓄电池主要室：阀控式密封铅酸蓄电池；2) 整流充电装置现多采用高频开关模块型充电装置，高频开关频率结合脉宽调制技术应用在开关电源上，在
2、高频化、小型化及模块化上有很大的进展，具有输出稳定、稳压精度高、纹波系数小等优点。3) 绝缘监察装置。考虑直流接地现象，导致开关误动作而设。2、 铅酸蓄电池组1、 蓄电池组的工作原理（略）。在正常适用情况下，蓄电池不宜过度放电，因为这样会使同活性物质混在一起的细小硫酸铅结晶成较大的结晶，增大极板电阻，在充电时很难使它还原，妨碍充电过程的进行。2、 蓄电池组的运行于维护1) 防酸蓄电池运行方式有：充电放电运行方式和浮充电运行方式。充电放电运行方式好是将充好的蓄电池向直流负荷供电，待放电至规定值后再进行充电的运行方式。浮充电运行方式是将蓄电池组与浮充电装置并联，由充电装置向直流母线供电同时又以小电
3、流向蓄电池组浮充电的运行方式。2) 均衡充电。蓄电池在浮充电运行中，浮充电流是一致的，但由于蓄电池的内电阻和特性不一样，每个蓄电池的自放电是不相等的，造成部分蓄电池电解液密度下降、电压偏低、极板硫化。而采用均衡充电方法，可以使蓄电池消除硫化，达到全组蓄电池电压的均衡。同时均衡充电能对电解液起到搅拌的作用，使电池上、下部电解液密度一致。3) 核对性放电。工作在浮充电状态的防酸蓄电池，经过长期的运行，极板的表面将逐渐产生硫酸铅结晶堵塞极板微孔，阻碍电解液的渗透，使活性物得不到充分的化学反应，从而增大了蓄电池的内阻，降低了极板中活性物质的作用，使蓄电池的容量大为下降。3、 阀控蓄电池（也叫免维护蓄电
4、池）1) 阀控蓄电池设有安全可靠的减压安全阀，持续高温运行或严重过充电时，蓄电池内部压力可能超过正常允许值，安全阀自动开启泄压，压力恢复正常时，自动关闭。2) 正常运行中以浮充电方式运行，浮充电一般采用恒压限流方式。浮充电电压为2.232.25V，均衡充电电压为2.35V。（对于标称电压为2V的放电终止电压为1.8V）3) 阀控蓄电池在运行中，可能因浮充电电流调整不当，无法补偿蓄电池自放电、爬电、漏电而造成的蓄电池容量的亏损，应根据需要设定时间（一般为3各月），让充电装置自动或手动进行一次恒流限压充电恒压充电浮充电的充电过程，使蓄电池随时处于满容量状态。三、直流接地故障分析与处理1、 正常运行
5、的直流系统，其正、负母线对地都是绝缘的。如果某一母线（正或负母线）有任一点对地绝缘被破坏，就会形成某一母线接地，直流系统一点接地对直流系统或全所的运行，虽然不会立即引起不良后果，但必须及时处理。如果发生两点接地，则会形成严重的危害，可能造成断路器误动、拒动及控制回路熔断器熔断。当直流电源的正极A点发生一点接地后，如在以下的各点又发生一点接地，构成两点接地时，将发生不同的后果。1) 当负极B点又发生接地时，造成直流电源短接，熔断器FU熔断，断路器将失去操作电源，此时如果系统发生短路故障，断路器不能跳闸，引起断路器“拒动”2) 当正极的C点又接地时，即将电流继电器动合触电KA1、KA2短接，中间继
6、电器KM启动，其触点闭合，使断路器的跳闸线圈YR2通过电流而发生误跳闸。当第二个接地点发生在D、E点的位置时，都能使断路器误动作。因此，正极发生一点接地后，危害性很大。3) 如负极的B点首先发生接地，而后正极C、E点又发生接地形成两点接地时，如果此时保护动作将引起直流短接，不但断路器拒绝跳闸，而且电源熔断器熔断，同时短路电流有可能烧坏继电器。2、 直流系统接地故障处理。为了防止直流系统发生两点接地造成严重后果，当直流系统发生一点接地时，必须及时找出接地点并加以消除。 查找前先判断接地故障的极性。在直流屏上用直流绝缘监察转换开关，测量正、负极对地电压。直流系统对地绝缘良好时，正、负极对地电压基本
7、相等。若测量正对地电压为220V，负对地电压为零，则说明为负极接地；反之说明正极有接地故障，如果属不完全接地故障，则绝缘降低的一极对地电压较低，而另一极电压较高。查找直流接地故障的一般顺序：1) 分清接地故障的极性，粗略分析故障发生的原因：长时间阴雨天气，会使直流系统绝缘受潮，室外端子箱、机构箱、接线盒等是否因密封不良进水；所内二次回路上有无人员在工作、是否与工作有关。2) 若所内二次回路有人工作，或者设备检修实验工作，应立即停止。拉开工作用直流试验电源，看接地信号是否消失。3) 将直流系统分成几个不像联系的部分，即用分网法缩小查找范围。注意不能使保护失去电源，操作电源尽量用蓄电池供电。4)
8、采用直流分钟的分、合试验，即拉路法。一般分、合顺序为：事故照明、信号回路、控制回路。3、 检查直流系统接地时，必须执行如下规定：1) 禁止使用灯泡法寻找接地点，以防直流回路短接；2) 适用仪表检查接地时，所用仪表的内阻应不小于2000欧/V3) 当直流系统发生接地时，禁止在二次回路上工作；4) 检查直流一点接地时，应防止直流回路另一点接地，造成直流短路。5) 在寻找和处理直流接地故障时，必须由两人进行。6) 在拉路法寻找直流接地前，应采取必要的措施，防止因直流电源中断而造成保护装置误动作。交流不间断电源设备（UPS）1、 所谓不间断电源就是当电网系统交流发生异常或中断时，备用电源系统可以继续向
9、负载提供交流电能，并能保证供电质量，使负载交流供电不受影响。简称UPS2、 UPS的组成及工作原理1) 工作原理。交流不间断电源系统正常由变配电系统交流电源供电，一方面经充电装置给变配电所蓄电池组充电，另一方面经整流器变成直流电后送至逆变器，由逆变器向负载输出与旁路电源频率、相位保持同步的交流220V恒频、恒压电源。当系统交流电源消失或整流器等元件发生故障时，由变配电所220V直流系统或交流不间断电源设备自带蓄电池组经逆止二极管向逆变器供电，从而保持负载的连续运行。运行时，逆变器的输出电压自动跟踪旁路电压。当逆变器故障，从而使输出电压异常（过高、过低）或过载时，则由静态无触点电子开关切换至旁路
10、备用电源供电。使负载供电电压保持在正常范围内。手动旁路开关，主要用于在逆变器和静态触电电子开关故障检修时，保持负载的不间断供电。2) 整流器和逆变器。UPS与EPS的区别1、 UPS：Uninterruptible power system，不间断电源系统 EPS：Emergency power system，应急电源2、 UPS只是用来保护用户设备，在变电所内主要供电负载主要时后台监控系统、遥视系统；EPS的发展是起源于电网突发故障时，为确保电力保障和消防联动的需要，它能即时提供逃生照明和消防应急。3、 EPS和UPS均能提供两路选择输出供电，UPS为保证供电优质，是选择逆变优先；EPS是为
11、了保证节能，是选择市电优先。当然两者在整流和逆变器的设计上时有差异的。4、 UPS由于时在线式使用，出现故障可以及时报警，并有市电作为后备保障；EPS是离线式使用，时最后一道供电保障，设计要求更高，不能简单的理解为后备式UPS5、 UPS供电对象是计算机及网络设备，负载性质差别不大，所以输出功率因数为0.8.EPS供电对象是电力保障及消防安全，负载性质为感性、容性及整流式非线性负载兼而有之，有些负载时停市电后才投入工作，所以要求EPS能提供很大的冲击电流，EPS需要输出动态特性要好，抗过载能力更强。1 UPS在正常运行情况下的运行显示图2 UPS在静态旁路状态时的运行显示图.3 UPS在手动旁路状态时的运行显示图说明：图中Load为实际负载容量与UPS额定容量百分比 ；Batt为电池后备时间东桥变UPS示意图
