直流电源系统基本原理ppt课件

.,高频开关电源直流系统（培训资料）,.,目录,一、概述二、用途与作用三、名词注释四、直流系统组成部分五、直流系统工作原理六、直流系统维护七、常见故障分析八、直流系统常用元器件更换方法,.,一、概述1.1直流系统的种类：1)、高频开关直流系统（普遍）2)、晶闸管相控直流系统（少量）两种系统比较:相控电源纹波、高次谐波干扰较大，效率较低及体积庞大，监控系统不完善，难以满足综合自动化及无人值班变电站的要求。高频开关电源具有稳压、稳流精度高、体积小、重量轻、效率高、输出纹波及谐波失真小、维护容易、噪音小、自动化程度高的优点。,1.2直流系统的电压等级：220V、110V、48V、24V；1.3220V系统与110V系统比较:1）110V直流系统要求的绝缘水平较低，提高了运行的安全性。2）110V直流系统蓄电池个数比220V直流系统减少一半。3）110V直流系统较220V直流系统二次回路电缆截面大。4）220V直流系统对变电站的事故照明回路比较有利，接线简单，交直流回路可以共用照明灯具。,.,二、用途与作用,2.1用途：主要应用于电力系统中小型发电厂、水电站、各类变电站，和其它工矿企业的变电站（所）等场合。2.2作用：1、为信号设备、继电保护、事故照明及断路器分、合闸操作提供直流电源；2、在外部交流电中断的情况下，由蓄电池继续给以上负载提供直流电源，是一种不间断的电源。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、安全性。,.,三、名词注释,合母（合闸母线或动力母线）：给动力设备提供启动电源的母线；如高压柜的分闸与合闸、油泵或水泵的启动等。控母（控制母线）：给直流负载包括仪器仪表、继电器保护、信号设备、事故照明等提供直流电源的母线。浮充：在正常运行时，充电装置承担经常负荷，同时向蓄电池组补充充电，以补充蓄电池的自放电，使蓄电池以满容量的状态处于备用。均充：就是均衡电池特性的充电，指在电池的使用过程中，因为电池的个体差异、温度差异等原因造成电池端电压不平衡，为了避免这种不平衡趋势的恶化，需要提高电池组的充电电压，对电池进行活化充电。,.,四.直流电源系统组成部分,直流电源系统的主要功能单元包括交流配电单元、充电装置、蓄电池组、降压装置、直流馈电单元以及监控单元等。,下一节,.,.1交流配电单元1、交流输入采用双路三相交流进线，自动/手动互投。自动方式下，第路优先，系统默认第路作主工作电源；当主工作电源失电时，第路电源自动投入。手动方式下，可任选第路或第路电源作为输入电源。2、交流接触器通过机械联锁和电气互锁两种方式来防止两路交流电源同时接入，以保证交流供电可靠运行。3、配备C级防雷装置，防止交流侧引入雷击损坏直流电源设备。,.,.2充电装置(高频开关模块)作用：对负载提供直流电源。与监控器配合对蓄电池进行各种形式的充电：均充、浮充、恒流充。,原理方框图：,1、EMI（电磁干扰）：作用是滤除由电网进来的各种干扰信号。2、PFC（功率因数校正）：主要为改善电源供应器输入端有效功率与视在功率的比值，提高输入功率因数。3、PWM（脉宽调制）：通过调制PWM的占空比,起到调整输出电压的作用。,.,.3蓄电池组作用:作后备电源：一旦交流失电将由蓄电池供电；作滤波电容：使整流器的直流输出更加平滑，为负载提供质量更好的直流电源；作动力设备的启动电源：因为动力设备瞬间启动的电流比较大,这个电流由蓄电池组来提供。,种类:镉镍蓄电池：正极活性物质主要由镍制成，负极活性物质主要由镉制成的一种碱性蓄电池。具有良好的大电流放电性能（10C512C5）。数量多，维护工作量大，造价相对较高。,NEXT,.,阀控式免维护密封铅酸蓄电池：蓄电池正常使用时保持气密和液密状态，当内部气压超过预定值时，安全阀自动开启，释放气体，当内部气夺降低后安全阀自动闭合，同时防止外部空气进入蓄电池内部，使其密封。蓄在使用寿命期限内，正常使用情况下无需补加电解液，称之为免维护蓄电池。,分类:胶体蓄电池:常见的有德国阳光(Sonnenschein)、德国荷贝克（HOPPECKE）、玻璃纤维蓄电池:美国海志(HAZE)、常用的电池品牌：（进口）:美国埃克塞德(EXIDE)、德国荷贝克（HOPPECKE）、美国海志(HAZE)；（国内）:顺德汤浅、沈阳松下、深圳理士奥、哈尔滨光宇、番禺恒达；,.,.调压装置调节控制母线电压，以向负载提供合适的直流电压。通常采用降压硅链串接于合闸母线和控制母线之间进行调压，允许范围2.5%Ue。可自动或手动调节。,为什么要调压？若控制母线上电压过高，则对长期带电的设备，如继电器、信号灯等造成损坏或缩短其使用寿命；若控制母线电压过低，则可能导致继电保护装置和断路器操动机构拒绝动作。,.,.5直流馈电单元将控制电压和合闸电压分配给各负载支路，可实现多种母线的接线方式，并具有配电监控、直流绝缘监测、开关量监测、闪光输出的功能等。配电监控（必选功能）：测量交流电压、直流电压电流；绝缘监测（可选功能）：监测母线及馈出支路的绝缘情况，并可报出正负母及支路绝缘下降的接地电压和接电电阻值。开关量监测（可选功能）：通过检测该报警触点状态变化，获得空气开关的状态，从而发出报警信号。,.,4.6监控单元1、对充电模块、配电监控模块、绝缘监测模块等下级智能监控模块实施数据搜集并加以显示；2、根据系统的各种设置参数进行告警处理、历史数据管理等；3、根据不同的情况进行电池管理，输出控制等操作；4、有LCD、键盘等人机界面，可实现与后台机的通讯，将数据上传。,.,电池管理参数设置方法：1、浮充电压：阀控式铅酸电池用2.25X节数X单体数；镉镍电池用1.4X节数X单体数。2、均充电压：阀控式铅酸电池用2.35X节数X单体数；镉镍电池用1.5X节数X单体数。3、均充电流：阀控式铅酸电池用0.1C10（C10为蓄电池的标称容量）；镉镍电池用0.2C5（C5为蓄电池的标称容量）。4、均/浮转换电流：阀控式铅酸电池用0.010.02C10（C10为蓄电池的标称容）；镉镍电池用0.02C5（C5为蓄电池的标称容量）。5、浮/均转换电流：阀控式铅酸电池用0.050.08C10（C10为蓄电池的标称容）；镉镍电池用0.08C5（C5为蓄电池的标称容量）。6、均充持续时间：均充电流小于均/浮转换电流后，继续保持均充的时间。一般设为3小时。,.,7、定时均充时间：正常运行浮充状态下每隔3090天，强制转入均充过程。一般设为90天。8、温度补偿中心：以上设置的均充电压和浮充电压为温度补偿中心点的充电电压。当环境温度偏离温度补偿中心时，根据温度补偿系数对充电电压进行补偿。补偿中心点的有效范围：1035，一般取25。9、温度补偿系数：对均充电压和浮充电压以温度补偿中心进行负温度补偿。补偿系数应根据蓄电池厂家提供的温度补偿参数进行设置，一般设置为3mV/单体。温度补偿电压的计算方法：Vtc=VnTcN（T2T1）其中，Vtc经温度补偿后的电压；Vn中心温度对应的电压；Tc温度补偿系数，单位：mV（cell）；N每组电池的数值；T1中心温度（单位：）。T2温度传感器指示的温度（单位：）。例：如中心温度为25，对应的浮充电压为243V，蓄电池为2V/108节(或12V/18节)，求26.5时的浮充电压？（设温度补偿系数为3mV（cell）Vtc=2430.003108（26.525）=242.5V；2VVtc=2430.003618（26.525）=242.5V；12V（由6个2V的单体组成）,.,五.直流电源系统工作原理,5.1系统原理图,5.2充放电工作曲线图,恒流,恒压,浮充,均充维护时间,.,.,六.直流系统维护,6.1日常维护1、检查各信号灯工作是否正常；2、每天记录直流屏的运行情况，电压、电流值，若发现异常及时处理；3、蓄电池组状态检查:（1）保持蓄电池外部清洁（2）观察各电池外观是否有膨胀现象；6.2定期维护1、每月测量一次蓄电池组的电压及单体电池的电压,每只电池电压应在2.232.25V（浮充），若发现电池的电压偏低或不均匀,应采取补充电的方法，使电池的电压及容量恢复均匀；2、每年对蓄电池核对容量一次，对蓄电池核对容量有二个目的；(1)了解蓄电池的实际运行容量；(2)对蓄电池组进行一次活化，使电池容量均匀。,.,核容试验要点：平时蓄电池组并联在整流设备上，长期保持浮充状态，这种电池在长期浮充之后，常常会出现活性物质脱落、电解液干涸、极板变形、栅极腐蚀及硫化等现象导致蓄电池容量降低甚至失效。因此原邮电部电信总局颁布的电信电源维护规程第83条规定：蓄电池每年做一次放电深度为30%40%的核对性放电试验；每三年做一次放电深度为100%的容量试验，使用六年以后每年一次。蓄电池放电期间应每小时测量一次端电压和放电电流。（1）只有一组蓄电池当只有一组蓄电池时，不能退出运行，也不能作全核对性放电，只能用I10的电流恒流放出额定容量的40。在放电过程中，蓄电池组端电压不得低于2VN。放电后，应立即用I10电流进行均衡充电。如果蓄电池容量达不到额定容量的40，应反复放充（23）次，一般蓄电池组容量可得到恢复。（2）有两组蓄电池如有两组蓄电池，可先对其中一组蓄电池作全核对性放电，用I10的电流恒流放电10小时，若其间有个别蓄电池组的端电压下将到1.8VN时，应停止放电。放完电后用I10电流进行均衡充电。如果蓄电池组放出的容量达不到额定容量的80以上，应对蓄电池组重复进行多次的全核对性放充电。若经过3次全核对性放充电，容量均达不到额定容量的80以上，则认为改组蓄电池使用年限已到，应安排更换。,.,运行维护注意事项：1、测量电压、电流时要作好安全保护措施：如戴绝缘手套等。2、检修时最好有两个一起人作业。3、直流屏的监控器的参数在调试时已按最优配置设定好，不能随意改动里面的数参。4、若果直流屏出现严重故障，请及时联系厂家。,.,E31输出欠压。当输出电压小于1981Vdc时，模块告警，有直流输出，保护指示灯（黄色）亮。电压恢复后，模块输出欠压告警消失，模块将自动恢复为正常工作。,7.1智能风冷型模块块故障代码（TMR系列）,E33交流过/欠压。当输入电压小于31310Vac或者大于48510Vac，模块保护，无直流输出，保护指示灯（黄色）亮。电压恢复到33510Vac46015Vac之间后，模块自动恢复正常工作。,E32模块过温（80）。模块的进风口被堵住或环境温度过高导致模块内部的温度超过设定值时，模块会过温保护，模块面板的保护指示灯（黄色）亮，模块无电压输出。当异常条件清除、模块内部的温度恢复正常后（60），模块将自动恢复为正常工作。,七.常见故障分析,E34交流缺相。当输入缺相时，模块限功率输出（大根只有额定功率的一半）；当输入电压正常后模块自动恢复正常工作。,E36输出过压。当输出电压大于3255Vdc时，模块保护，无直流输出，保护指示灯（黄色）亮。模块不能自动恢复，必须将模块断电后重新上电。,.,7.2自然冷却型模块故障代码（TMR2系列）,E01输出欠压。功能与智能风冷型模块相同。,E02输出过压。功能与智能风冷型模块相同。,E03输出过流保护。当模块输出电流大于过流设定点后，模块停止输出，故障灯亮，模块不能自动恢复，必须将模块断电后重新上电。,E04输出过压保护。功能与智能风冷型模块相同。,E05模块过温保护。功能与智能风冷型模块相同。,E06交流输入异常。功能与智能风冷型模块相同。,.,7.3其它部件故障7.3.1电池巡检仪电压异常逐个测量电池巡检仪端口上的输入电压，保证相邻两个端口之间的电压与实际连接电池的电压相同，任何形式的虚接（压住电缆皮，连接不可靠、实际没有连接）将导致电池电压检测异常。如果电池巡检仪端口上的电压与实际电池电压一致，则可判断是电池巡检仪本身的故障，需要维修或更换。7.3.2绝缘测仪报支路绝缘异常（1）先从主监控器里查看是哪一支路报故障；（2）用万用表测量正母线对地、负母线对地的电压值，若测得两个电压不平衡，则说明真的存在接地。电压偏低的那一极就存在接地。（3）查找接地点。可以用专用仪表排查。特别说明：两路直流馈出回路之间构成环路也会报支路绝缘故障，但这种现象正母线对地、负母线对地电压是平衡的。一般会报一路正线绝缘下降，另一路报负母线绝缘下降，属于误报。7.3.3降压硅链不能正常调压手动调整将压硅链的输出电压调整旋钮，观察是否能够正常调压；如果手动能正常调压，而自动不能调压，可能是硅链控制单元异常。,.,八.直流系统常用元器件更换方法8.1、更换电池熔断器注意：更换电池熔断器可能导致直流输出电源中断！更换步骤：1.测量电池组的实际电压。2.利用专用的载熔手柄取下熔断器。3.在监控模块中将当前模块的输出电压调整到比电池电压略高12V。4.利用载熔手柄将新熔断器安装到熔座上。（可能产生小的火花）5.在监控模块中将输出电压恢复到原值。8.2、更换信号熔丝更换步骤：1.拔下信号熔丝。2.安装新的信号熔丝（电池熔断器没安装的情况不能安装信号熔丝）特别注意：电池熔断器与信号熔丝的安装顺序（1）拔电池熔断器时，先要