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1、变电站直流系统变电站直流系统一、直流系统的简介一、直流系统的简介二、直流系统的组成及各部分的作用二、直流系统的组成及各部分的作用三、直流系统的馈线配置三、直流系统的馈线配置变电站直流系统一、直流系统的简介变电站直流系统一、直流系统的简介1.什么是直流系统？ 直流系统是应用于水力、火力发电厂，各类变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、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、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。合闸操作提供直流电源的电源设备。 直流系统是一个独
2、立的电源，它不受发电机、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，保证由后备电源断的情况下，保证由后备电源蓄电池继续提供直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。影响到电力系统供电的可靠性和安全性。变电站直流系统一、直流系统的简介2.直流系统的作用及重要性 直流系统为继电保护、控制、信号、计算机监控、直流系统为继电保护、控制、信号、计算机监控、事故照明、交流不间断电源等直流负荷提供直流电源。事故照明
3、、交流不间断电源等直流负荷提供直流电源。直流系统的用电负荷极为重要，对供电的可靠性要求直流系统的用电负荷极为重要，对供电的可靠性要求很高，直流系统的可靠性是保障变电站安全运行的决很高，直流系统的可靠性是保障变电站安全运行的决定性条件之一。定性条件之一。变电站直流系统二、直流系统的组成及各部分的作用二、直流系统的组成及各部分的作用变电站直流系统二、直流系统的组成及各部分的作用二、直流系统的组成及各部分的作用1.直流系统的组成 主要由高频开关电源和蓄电池组成。主要由高频开关电源和蓄电池组成。直流系统原理框图交流交流输入输入充电模块充电模块监控部分监控部分控闸馈电控闸馈电合闸馈电合闸馈电降压装置降压
4、装置蓄电池组蓄电池组合母蓄电池管理单元蓄电池管理单元测量系统测量系统绝缘监测系统绝缘监测系统控母后台通讯后台通讯及信号及信号主回路主回路控制回路控制回路测量回路测量回路通讯及信号回路通讯及信号回路变电站直流系统#1直流馈线屏 #3直流馈线屏 #1直流充电屏 #2直流充电屏#2直流馈线屏 #4直流馈线屏+HM+KM-M+HM+KM-M交流单元交流馈线屏#1蓄电池组交流馈线屏#2蓄电池组ZK1ZK5ZK3ZK4ZK2交流单元直流系统的组屏简图( (以以220kV220kV变电站典型设计为例变电站典型设计为例) )变电站直流系统变电站直流系统二、直流系统的组成及各部分的作用二、直流系统的组成及各部分
5、的作用2、高频开关电源、高频开关电源 高频开关电源由充电模块、交流配电、直高频开关电源由充电模块、交流配电、直流馈电、配电监控、监控模块、绝缘检测仪、流馈电、配电监控、监控模块、绝缘检测仪、蓄电池监测仪组成。蓄电池监测仪组成。 变电站直流系统二、直流系统的组成及各部分的作用二、直流系统的组成及各部分的作用2.高频开关电源高频开关电源 (1)(1)充电模块：完成充电模块：完成AC/DCAC/DC变换，实现系统变换，实现系统最为基本的功能（配有过电流、过电压、欠电最为基本的功能（配有过电流、过电压、欠电压、过热等保护）。压、过热等保护）。变电站直流系统二、直流系统的组成及各部分的作用二、直流系统的
6、组成及各部分的作用2.高频开关电源高频开关电源 （2)2)交流配电：将交流电源引入分配给各个充交流配电：将交流电源引入分配给各个充电模块，扩展功能为实现两路交流输入的自动切换电模块，扩展功能为实现两路交流输入的自动切换（在正常工作时交流电压切换小开关打在（在正常工作时交流电压切换小开关打在“自动自动”位，第一路交流作为主工作电源，第二路做辅助，位，第一路交流作为主工作电源，第二路做辅助，当第一路因故停电时，第二路自动投入，当第一路当第一路因故停电时，第二路自动投入，当第一路恢复时，自动切换回第一路供电；当交流电压切换恢复时，自动切换回第一路供电；当交流电压切换小开关打到小开关打到“I I”或或
7、“IIII”时，则第一路或第二路时，则第一路或第二路交流作为唯一的交流输入电源）。交流作为唯一的交流输入电源）。变电站直流系统二、直流系统的组成及各部分的作用二、直流系统的组成及各部分的作用2.高频开关电源高频开关电源 (3)(3)直流模块：将直流输出电源分配到每一直流模块：将直流输出电源分配到每一路输出。路输出。 (4) (4)配电监控：将系统的交流、直流中的各配电监控：将系统的交流、直流中的各种模拟量、开关量信号采集并予以处理，同时种模拟量、开关量信号采集并予以处理，同时提供声光告警。提供声光告警。变电站直流系统二、直流系统的组成及各部分的作用二、直流系统的组成及各部分的作用2.高频开关电
8、源高频开关电源 (5)(5)监控模块：进行系统管理，主要为蓄电监控模块：进行系统管理，主要为蓄电池管理和后台远程监控；对下级智能设备实施池管理和后台远程监控；对下级智能设备实施数据采集并加以显示。数据采集并加以显示。 (6) (6)蓄电池监测仪：支持单体蓄电池电压监蓄电池监测仪：支持单体蓄电池电压监测和告警；对蓄电池端电压，充放电电流，蓄测和告警；对蓄电池端电压，充放电电流，蓄电池室温度及其他参数做实时在线监测。电池室温度及其他参数做实时在线监测。变电站直流系统二、直流系统的组成及各部分的作用二、直流系统的组成及各部分的作用2.高频开关电源高频开关电源 (7)(7)绝缘监测仪：实现系统母线和支
9、路的绝绝缘监测仪：实现系统母线和支路的绝缘状况监测，产生告警信号并上报数据到监控缘状况监测，产生告警信号并上报数据到监控模块，在监控模块显示故障详细情况（无论是模块，在监控模块显示故障详细情况（无论是母线平衡接地，还是不平衡接地；同一支路的母线平衡接地，还是不平衡接地；同一支路的单极接地，还是正、负同时接地；不同支路的单极接地，还是正、负同时接地；不同支路的单极接地还是双极同时接地以及所有支路的混单极接地还是双极同时接地以及所有支路的混合接地，都可做出正确判断）。合接地，都可做出正确判断）。绝缘监测原理图装置分平衡桥和不平衡桥两种运行方式。平衡桥运行方式下，切换电阻不投入；不平衡桥运行时，通过
10、测量切换开关在不同位置时的正、负极对地电压，可计算出正、负极对地绝缘电阻。当直流系统接地时，接地支路会产生对地漏电流，根据各支路的直流漏电流传感器是否输出为0和输出电压的极性即可判断出该支路是否有接地故障和接地极性，具体的接地电阻值的计算则要根据支路接地点的情况进行分析和计算。+负载n-RzRfRRRs12R平衡电阻RZ正极对地电阻Rf负极对地电阻Rs切换电阻变电站直流系统微机绝缘监测装置的优缺点：不足之处：（1）在不平衡桥运行方式下，此时各漏电支路的电流传感器检测到的电流数值比实际的要小，计算出的结果比实际接地电阻值要大，其将无法准确计算出各支路的接地电阻，但仍能进行接地故障支路定位和接地极
11、性判断。（2）平衡电阻与不平衡电阻的参数选择如果不合理，会造成直流系统正、负极对地电压波动过大的问题。微机绝缘监察装置利用平衡电桥与不平衡电桥相结合的方式，减小了系统正负极对地电阻值，当直流系统发生接地时，接地支路的漏电流便于检测，同时克服了不能正确反应正、负极绝缘同时降低的动作死区问题，提高了直流系统的安全可靠性。优点：变电站直流系统高频开关电源模块工作原理图尖峰抑制AC输入EMI滤波器全桥整流滤波器高频全桥逆变高频变压器高频整流滤波器防倒灌输出DC输出控制、保护板隔离放大显示调节控制口1控制口2FAU灯故障PWR灯工作ALM灯告警电压调节电流调节变电站直流系统变电站直流系统二、直流系统的组
12、成及各部分的作用二、直流系统的组成及各部分的作用2.高频开关电源高频开关电源特点：特点： (1) (1)采用模块化结构，系统可靠性高，维护采用模块化结构，系统可靠性高，维护简单迅速；简单迅速； (2) (2)模块采用高频变换，体积小，重量轻；模块采用高频变换，体积小，重量轻； (3) (3)采用微机监控模块实现电源系统的监控采用微机监控模块实现电源系统的监控和蓄电池的自动充放电管理，并通过串行通信和蓄电池的自动充放电管理，并通过串行通信实现多个电源系统的远地集中监控。实现多个电源系统的远地集中监控。变电站直流系统二、直流系统的组成及各部分的作用二、直流系统的组成及各部分的作用3.蓄电池 蓄电池
13、是既能把电能转化为化学能储存起蓄电池是既能把电能转化为化学能储存起来，又能把化学能转变为电能供给负载的化学来，又能把化学能转变为电能供给负载的化学电源设备电源设备 。主要构成主要构成 ：容器、电解液和正、负电极构成：容器、电解液和正、负电极构成变电站直流系统二、直流系统的组成及各部分的作用二、直流系统的组成及各部分的作用3.蓄电池 分类：分类：蓄电池一般按电解液不同分为酸性蓄电池和碱性蓄电池两种。工作原理工作原理 ：蓄电池的正极板和负极板插入电解液中时，发生化学反应，由于正负极板材料不同，正负极板电位不同，正负极板便产生电位差。在外电路没有接通时，正负极板之间的点位差就是蓄电池的电势；在外电路
14、与负载接通时，就有电流流过负载，也既是蓄电池向负载放电。当蓄电池放电后将负载断开，使其与直流电源相连。变电站直流系统二、直流系统的组成及各部分的作用二、直流系统的组成及各部分的作用3.蓄电池 (1) (1)初充电：使蓄电池达到完全充电状态所初充电：使蓄电池达到完全充电状态所进行的初次充电。进行的初次充电。 (2) (2)浮充电：保持蓄电池容量的一种充电方浮充电：保持蓄电池容量的一种充电方法，一般电压较低，常用来平衡蓄电池自放电法，一般电压较低，常用来平衡蓄电池自放电导致的容量损失，也可用来恢复电池容量。导致的容量损失，也可用来恢复电池容量。名词介绍变电站直流系统二、直流系统的组成及各部分的作用
15、二、直流系统的组成及各部分的作用3.蓄电池 (3) (3)均衡充电：用于均衡单体电池容量的充均衡充电：用于均衡单体电池容量的充电方式，一般充电电压较高，常用作快速恢复电方式，一般充电电压较高，常用作快速恢复电池容量。电池容量。 (4) (4)定时均充：为防止蓄电池处于长期的浮定时均充：为防止蓄电池处于长期的浮充电状态，可能导致蓄电池单体容量不平衡，充电状态，可能导致蓄电池单体容量不平衡，而周期性地以较高的电压对蓄电池进行均衡充而周期性地以较高的电压对蓄电池进行均衡充电。电。变电站直流系统二、直流系统的组成及各部分的作用二、直流系统的组成及各部分的作用3.蓄电池 (5)(5)正常充电：蓄电池正常
16、的充电过程，即正常充电：蓄电池正常的充电过程，即由均充电转到浮充电的过程。由均充电转到浮充电的过程。 (6) (6)限流均充：以不超过蓄电池充电限流点限流均充：以不超过蓄电池充电限流点的恒定电流对蓄电池充电。的恒定电流对蓄电池充电。 (7) (7)恒压均充：以恒定的电压对蓄电池充电。恒压均充：以恒定的电压对蓄电池充电。变电站直流系统原理接线图变电站直流系统原理接线图变电站直流系统三、直流系统的馈线配置三、直流系统的馈线配置变电站直流系统#1蓄电池#1充电机主变故障录波屏#1监控系统测控电源环网交流不间断电源系统10kV*段保护电源环网10kV*段控制电源环网10kV*段电机电源环网220kVG
17、IS电源环网主变保护主变非电量DL辅助保护主变高压侧控制220kV线路保护220kV线路控制220kV母联保护220kV母联控制第一套220kV母线及失灵保护220kV故障录波屏110kV线路甲保护110kV线路甲控制110kV1M-2M母联保护110kV1M-2M母联控制110kV1M-2M母线保护110kV故障录波屏#1消弧系统控制监控A网交换机电源低周及切负荷执行子站1220kV备自投保护10kV备自投1保护GPS对时扩展装置远动装置1保信子站1事故照明110kVGIS电源环网#2蓄电池#2充电机低周及切负荷执行子站2110kV备自投保护10kV备自投2保护GPS对时扩展装置2远动装置2
18、保信子站2保信C网交换机电源主变故障录波屏#2220kV线路保护220kV线路控制220kV母联控制第二套220kV母线及失灵保护110kV线路乙保护110kV线路乙控制110kV故障录波屏#2主变保护主变高压侧控制主变中压侧控制110kV5M-6M母联保护110kV5M-6M母联控制110kV5M-6M母线保护主变低压侧控制110kV1M-5M分段保护110kV1M-5M分段控制110kV2M-6M分段保护110kV2M-6M分段控制监控B网交换机电源消弧系统控制变电站直流系统#1蓄电池#1充电机主变故障录波屏#1监控系统测控电源环网交流不间断电源系统10kV*段保护电源环网10kV*段控制
19、电源环网10kV*段电机电源环网220kVGIS电源环网主变保护主变非电量DL辅助保护主变高压侧控制220kV线路保护220kV线路控制220kV母联保护220kV母联控制第一套220kV母线及失灵保护220kV故障录波屏110kV线路甲保护110kV线路甲控制110kV1M-2M母联保护110kV1M-2M母联控制110kV1M-2M母线保护110kV故障录波屏#1消弧系统控制监控A网交换机电源低周及切负荷执行子站1220kV备自投保护10kV备自投1保护GPS对时扩展装置远动装置1保信子站1事故照明110kVGIS电源环网#2蓄电池#2充电机低周及切负荷执行子站2110kV备自投保护10kV备自投2保护GPS对时扩展装置2远动装置2保信子站2保信C网交换机电源主变故障录波屏#2220kV线路保护220kV线路控制220kV母联控制第二套220kV母线及失灵保护110kV线路乙保护110kV线路乙控制110kV故障录波屏#2主变保护主变高压侧控制主变中压侧控制110kV5M-6M母联保护110kV5M-6M母联控制110kV5M-6M母线保护主变低压侧控制110kV1M-5M分段保护110kV1M-5M分段控制110kV2M-6M分段保护110kV2M-6M分段控制监控B网交换机电源消弧系统控制变电站直流系统谢谢 谢！谢！
