直流系统培训课件资料

1、2012年12月 1 直流系统的特点 ?1、方向不随时间变化 ?2、大小也可不变 ?3、存储 t I O 2 直流系统的定义： 由交流输入、微机监控装置、蓄电池组 、充电模块、绝缘 监察、直流母线、直流空气开关（保险）、直流馈线电缆、 直流负荷（测量仪表、保护装置、自动装置、远动装置、 事故照明装置、控制装置等）所构成的网络。 直流系统的作用： 为变电站、发电厂全部电气设备的操作、信号、继电保护 装置和自动装置提供专用的最为可靠的电源，当交流电源 消失时，还供给事故照明及重要的设备电源 。 3 直流系统连接示图意直流系统连接示图意 4 各功能原件工作原理各功能原件工作原理 一、交流配电单元一、

2、交流配电单元 1.交流输入一般配置两路，增加电源可靠性。 2.具有交流输入不平衡、缺相、失压检测功能，并发出 信号。 3.手动控制和自动控制双路交流电源投切，具有过、欠 压能自动投切功能 。 5 二、充电模块 高频开关电源模块原理框图 6 电源模块的工作原理框图说明： 原边检测控制电路：监视交流输入电网的电压，实现输入过压、 欠压、缺相保护功能及软启动的控制。 辅助电源为整个模块的控制 电路及监控电路提供工作电源； EMI输入滤波器：其作用是实现对输入电源作净化处理，滤除高 频干扰及吸收瞬态冲击，同时也阻碍本机产生的杂波反馈到公共电 网。 软启动：消除开机浪涌电流。 三相整流与滤波：将电网交流

3、电源直接整流为较平滑的直流电， 以供下一级变换。 全桥变换：将整流后的直流电变为高频交流（高频脉冲， 100KHZ ） ，这是高频开关电源的核心部分，频率越高，体积、重 量与输出功率之比越小。 高频交流经主变压器隔离、全桥整流、滤波变换成直流输出； 信号调节、PWM控制电路实现输出电压、电流的控制及调节，确 保输出电源的稳定及可调整性； 输出测量、故障保护及微机管理部分负责监测输出电压、电流及 系统的工作状况，并将电源的输出电压、电流显示到前面板，实现 故障判断及保护，协调管理模块的各项操作，并跟系统通信，实现 电源模块的高度智能化。 7 充电机的几个重要参数：充电机的几个重要参数： 稳压精度

4、 充电装置在浮充电（稳压）状态下，交流输入电压在额定值15%范围内变 化，输出电流在其额定值的0%100%范围内变化，输出电压在其浮充电电 压调节范围内任一数值上保持稳定时其输出电压稳定程度，按以下公式计 算：U = （UMUZ）/UZ 100%，式中：U稳压精度；UM输出电 压波动极限值；UZ输出电压整定值。 稳流精度 充电装置在充电（稳流）状态下，交流输入电压在额定值15%范围内变化， 输出电压在充电电压调节范围内变化，输出电流在其额定值20%100%范 围内任一数值上保持稳定时其输出电流稳定程度，按以下公式计算：I = （IMIZ） /IZ100%，式中：I稳流精度；IM输出电流波动极限

5、 值；IZ输出电流整定值。 纹波系数 充电装置在浮充电（稳压）状态下，交流输入电压在额定值15%范围内 变化，输出电流在其额定值的0%100%范围内变化，输出电压在其浮充电 电压调节范围内任一数值上，测得电阻性负载两端脉动量峰值与谷值之差 的一半，与直流输出电压平均值之比，按以下公式计算： =（UfUg） /2Up 100%，式中：纹波系数；Uf直流电压中脉动峰值；Ug直流 电压中脉动谷值；Up直流电压平均值。 效率：充电装置的交流额定输入功率与直流输出功率之比。 均流及均流不平衡度：采用同型号同参数的高频开关整流模块，以（N+1）或 （N+2）多块并联方式运行，为使每一个模块都能均匀地承担总

6、的负荷电流， 称为均流。模块间负荷电流的差异，称均流不平衡度。 8 三、集中监控器三、集中监控器 ?集中监控器装于直流电源屏内，负责对直流系统各单元 （如电压电流采集单元、充电模块、绝缘监测、电池巡检 等）运行状态与数据的采集、显示；系统单元运行参数的 设置，并控制各单元的正常运行；接收监控中心计算机发 送来的命令及参数，并将系统运行状态及参数发送给监控 中心计算机。 ?监视正负母线对地电压、对地电阻值、接地支路号；充电 模块参数、运行状态、充电模块输出电压、电流；蓄电池 组电压、电流，母线电压、负荷电流，交流进线电压、电 流；单只电池电压（系统配有电池巡检仪时）、电池环境 温度；馈线开关状态

7、或者故障。 9 四、绝缘检测仪四、绝缘检测仪 ? 绝缘监测仪用于监测直流系统电压及其绝缘情况，在 直流电压过、欠压或直流系统绝缘强度降低等异常情况下 发出声光告警，并将对应告警信息发至集中监控器。该装 置安装在馈线柜上，支路巡查的传感器,分别装在每回馈线 开关的抽屉内,各馈线开关的引出线穿过传感器的中心孔。 该装置监测正负直流母线的对地电压和绝缘电阻，当正、 负直流母线的对地绝缘电阻低于设定的报警值时，自动启 动支路巡检功能。 ? 支路巡检采用直流有源CT，不需向母线注入信号。每 个CT内含CPU，被检信号直接在 CT 内部转换为数字信号， 由CPU通过串行口上传至绝缘监测仪主机。支路检测精度

8、 高和抗干扰能力强。采用智能型CT,所有支路的漏电流检测 同时进行,支路巡检速度高。 10 五、蓄电池五、蓄电池 ?作用：交流断电时供电 ?阀控式密封铅酸蓄电池 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，当内部气压降低后安 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。蓄电池在使用寿命期限内，正常使用情况下无需补加电 解液。 新安装的蓄电池组，按规定的恒定电流进行充电，将蓄电池 充满容量后，按规定的恒定电流进行放电，当其中一只蓄电 池放至终止电压时为止，按以下公式进行容量计算： C=Ift（Ah） 式中：C蓄电池组容量，Ah；If恒定放

9、电电流，A；t 放电时间。 充电状态：均充、浮充。 11 六、六、UPS ?全称：电力用交流不间断电源。 ?作用：为后台、事故照明提供不间断交流电源。 ?由整流器和逆变器等组成的一种电源装置，它与直流 电源的蓄电池组配合，能提供符合要求的不间断交流 电源。由于与不接地系统的蓄电池组相连接，所以该 装置的直流输入部分与交流部分是隔离的。 旁路输入 交流输入 直流输入 整流器逆变器输入隔离输出隔离静态开关 隔离二极管 交流输出 220VAC 50Hz 12 系统接线方式系统接线方式 目前国内电力用操作电源系统接线主要分为以下几种方 式: 1.以母线分段为标准可分为单母线接线方式、单母线分段接 线方

10、式、双母线接线方式等； 2.以降压装置为标准可分为带降压装置接线方式和不带降压 装置接线方式； 3.以充电机和蓄电池组数为标准可分为一组充电机一组蓄电 池方式、二组充电机一组蓄电池方式、二组充电机二组蓄电 池方式、三组充电机二组蓄电池方式等。 13 系统方式接线图系统方式接线图 14 关于直流系统接地的几个概念 ?什么叫直流系统接地？ 由于直流电源为带极性的电源，即电源正极和电源负极。 交流电源是无极性电源，电力系统交流电源有一个真正 的“地”，这个地也是电力系统安全的一个重要概念。 为了系统安全，变电站、发电厂所有设备的外壳都会牢 牢的接在这个“地”，而且希望其阻抗越低越好。直流 电源的“地

11、”对直流电路来讲仅仅是个中性点的概念， 这个地与交流的“大地”是截然不同的。 如果直流电 源系统正极或负极对地间的绝缘电阻值降低至某一整定 值，或者低于某一规定值，这时我们称该直流系统有正 接地故障或负接地故障。 15 直流系统故障接地的分析直流系统故障接地的分析 ?直流系统分布范围广、外露部分多、电缆多、且较长。所 以，很容易受尘土、潮气的腐蚀，使某些绝缘薄弱元件绝 缘降低，甚至绝缘破坏造成直流接地。分析直流接地的原 因有如下几个方面： 1、二次回路绝缘材料不合格、绝缘性能低，或年久 失修、严重老化。或存在某些损伤缺陷、如磨伤、砸伤、 压伤、扭伤或过流引起的烧伤等。 2、二次回路及设备严重污

12、秽和受潮、接地盒进水， 使直流对地绝缘严重下降。 3、小动物爬入或小金属零件掉落在元件上造成直流 接地故障，如老鼠、蜈蚣等小动物爬入带电回路；某些元 件有线头、未使用的螺丝、垫圈等零件，掉落在带电回路 上。 16 直流系统接地故障的危害直流系统接地故障的危害 ?直流接地故障中，危害较大的是两点接地，可能造成严重 后果。直流系统发生两点接地故障，便可能构成接地短路， 造成继电保护、信号、自动装置误动或拒动，或造成直流 保险熔断，使保护及自动装置、控制回路失去电源。在复 杂的保护回路中同极两点接地，还可能将某些继电器短接， 不能动作于跳闸、致使越级跳闸。 17 正极接地的危害正极接地的危害 ?直流

13、正极接地，有使保护及自动装置误动的可能。因为一 般跳合闸线圈、继电器线圈正常与负极电源接通，若这些 回路再发生一直接地，就可能引起误动作。如图：直流接 地发生A、B两点时，将1LJ、2LJ接点短接，使BCJ误动作 跳闸。A、C两点接地时，BCJ接点被短接而误动作跳闸。 同理，两点接地还可能造成误合闸，误报信号。 18 示意图示意图 19 负极接地的危害负极接地的危害 直流负极接地，有使保护自动装置拒绝动作的可能。因为， 跳、合闸线圈、保护继电器会在这些回路再有一点接地时， 线圈被接地点短接而不能动作。同时，直流回路短路电流 会使电源保险熔断，并且可能烧坏继电器接点，保险熔断 会失去保护及操作电

14、源。如图所示：直流接地故障发生在 B、E 两点，ZJ线圈被短接，保护动作时BCJ不能动作，开 关将不能跳闸且保险将会。C、E两点接地时，TQ线圈被 短接，保护动作时及操作时开关拒跳，同理，两点接地开 关也可能合不上。 20 怎样查找、排除直流系统接地故障怎样查找、排除直流系统接地故障 ?排除直流接地故障。首先要找到接地的位置，这就是我们 常说的接地故障定位。直流接地大多数情况不是一个点， 可能是多个点，或者是一个片，真正通过一个金属点去接 地的情况是比较少见的。更多的会由于空气潮湿，尘土粘 贴，电缆破损，或设备某部分的绝缘降低，或外界其它不 明因素所造成。大量的接地故障并不稳定，随着环境变化

15、而变化。因此在现场查找直流接地是一个较为复杂的问题。 21 直流系统接地故障的处理： (传统方法） ?查找直流接地故障的一般顺序： ?1.分清接地故障的极性，分析故障发生的原因。 ?2.若站内二次回路有工作，或有设备检修试验，应立即停 止。拉开其工作电源，看信号是否消除。 ?3.用分网法缩小查找范围，将直流系统分成几个不相联系 的部分。注意：不能使保护失去电源，操作电源尽量用蓄 电池带。 ?4.对于不太重要的直流负荷及不能转移的分路，利用“瞬 时停电”的方法，查该分路中所带回路有无接地故障。 22 ?5.对于重要的直流负荷，用转移负荷法，查该分路而带回路 有无接地故障。查找直流系统接地故障，后

16、随时与调度联系， 并由二人及以上配合进行，其中一人操作，一人监护并监视 表计指示及信号的变化。利用瞬时停电的方法选择直流接地 时，应按照下列顺序进行： ? 断开现场临时工作电源； ? 断合事故照明回路； ? 断合同信电源； ? 断合附属设备； ? 断合充电回路； ? 断合合闸回路； ? 断合信号回路； ? 断合操作回路； ? 断合蓄电池回路； ?在进行上述各项检查选择后仍未查出故障点，则应考虑同极 性两点接地。当发现接地在某一回路后，有环路的应先解环， 再进一步采用取保险及拆端子的办法，直至找到故障点并消 除。 23 传统方法的缺点：传统方法的缺点： ?拉回路法：这是电力系统查直流接地故障一直

17、沿用的一个 简单办法。所谓“拉回路”，就是停掉该回路的直流电源， 停电时间应小于三秒。一般先从信号回路,照明回路，再操 作回路，保护回路等等。该种方法，由于二次系统越来越 复杂，大部分的厂站由于施工或扩建中遗留的种种问题， 使信号回路与控制回路和保护回路已没有一个严格的区分, 而且更多的还形成一些非正常的闭环回路,必然增大了拉回 路查找接地故障的难度。正由于回路接线存在不确定性， 往往令在拉回路的过程中，常常发生人为的跳闸事故，再 加上微机保护的大量应用,微机保护由于计算机的运行特性 也不允许随意断电。 “拉回路”可能导致控制回路和保护回路重大事故发生。 24 直流接地查找仪的使用（先进方法）

18、：直流接地查找仪的使用（先进方法）： ?我们常用的直 流接地查找仪 25 使用便携式的直流接地故障查找仪，查找直流接地不 失为一种好方法，对接地故障的排除在时间上和安全上都 是好帮手。不需断开直流回路电源，移动式的采集互感器 在各分布回路上测量。如果出现接地回路就报警。 便携式仪器查找定位方法便携式仪器查找定位方法 便携式仪器查找原理便携式仪器查找原理 通常，便携式仪器都由两部分组成：信号发生器与信 号检测器。 26 信号发生器原理框图 信号分析 液晶显示 控制系统 直 流 正 负 地 信 号 采 集 模 数 转 换 信号发生 信号输出 信号整形 信号检测器原理框图 模 数 转 换 信号处理

19、故障分析 声光驱动 滤 波 信 号 采 集 信 号 放 大 27 普通支路接地检测方法与原理普通支路接地检测方法与原理 28 如果直流系统中某一支路有接地点，接地示意图如图7， 对于接地支路各路径电流流向与大小分别用I1，I2，I3，I4表 示，则有下列关系式： I1=I2=I3+I4两式相减得I3=I1-I4对于A点，钳表检测到的 漏电流为I3=V-/Rx如果接地电阻越小，则越大，接地越明显； 反之亦然。 对于B点，钳表检测到的电流为I1-I2=0（没漏电流） 所以钳表显示没接地。 因此，通过A，B两点的检测可以定位出接地点的具体位置。 普通支路接地检测方法与原理普通支路接地检测方法与原理

20、29 支路1和支路2 形成一条环路，而 支路3是环路上的 一条分支并有接地 故障。用故障检测 器分别在A，B，C， D，E五个点检测， 其箭头指的方向是 故障检测器所检测 的接地点方向，根 据A，B，C，D，E 点所检测接地点的 箭头方向可知E点 所在的支路是环路 的分支，有接地故 障并能故障定位。 环路支路接地检测方法与原理环路支路接地检测方法与原理 A E 支路1 支路2 支路3 C B D 故障检 测器 信号发 生器 30 环路支路接地检测方法与原理环路支路接地检测方法与原理 意义： 在系统走线比较复杂时，有利判断系统有接地 支路的走线方向，使操作人员更快、更有效的查找出接地 点。 在环路有接地时，不需要退还的情况下，根据检 测所显方向，能够更好的判断出接地点。 判断：接地点方向判定由卡线时钳表箭头指向与检测器 上箭头显示方向共同决定。开启信号发生器，待信号发器 稳定后(信号指示灯闪烁)，在信号发生器附近