变电站用交直流系统设计说明.

1、变电站用交直流系统设计说明系统设计依据nGBl497-85 低压电器基本标准nGB725-97 低压成套开关设备nZBK45017 电力系统用操作电源屏通用技术条件nIEC一60439 低压开关设备和控制设备的成套装置nDL/T 4592000 电力系统直流电源柜订货技术条件nDL/T 504495 火力发电厂、变电所直流系统设计 技术规定nDL/T 7242001 电力系统用蓄电池直流电源装置运 行与维护技术规程nDL/T 8562004 电力用直流电源监控装置nDL/T 7812001 电力用高频开关整流模块n14#线交直流屏技术协议14#线 A型交、直流柜屏面图2260601910811

2、67交 流 柜2354800直 流 电 源 柜8001电 池 柜80016SIEMENSSIEMENS16SIEMENSSIEMENS15SIEMENS1281392134SIEMENSSIEMENSSIEMENSSIEMENSSIEMENSSIEMENSSIEMENSSIEMENSSIEMENSSIEMENSSIEMENSSIEMENSSIEMENSSIEMENSSIEMENSSIEMENS16SIEMENSSIEMENSSIEMENSSIEMENSSIEMENSSIEMENSSIEMENSSIEMENSSIEMENSSIEMENS1065711111717171114SDSDSDSDSDS

3、DSDSDSDSDSDSDSDSDSD1212SDSDSDSDSD 14#线B型交、直流柜屏面图226060191081167交 流 柜2354800直 流 电 源 柜8001电 池 柜80015892134106571111SIEMENS1213111416SIEMENSSIEMENS16SIEMENSSIEMENSSIEMENSSIEMENSSIEMENSSIEMENSSIEMENSSIEMENSSIEMENSSIEMENSSIEMENSSIEMENSSIEMENSSIEMENSSIEMENSSIEMENSSIEMENSSIEMENS1717SDSDSDSDSDSDSDSDSDSDSD12

4、12SDSDSDSDSDn两路交流进线，互为备用，可手动、自动切换，选用WATSNB 4.CBR/63A ATS（总容量30KVA，计算电流值为46A，根据协议要求选择63A容量ATS），实现机械、电气双重互锁功能；n屏面设置两路进线电源电压表，及三相电流表；n交流屏的监控信号传至直流屏，由直流屏统一上传变电站自动化系统。一、交流电源柜 交流柜系统原理图NL2L3L1交流电源母线2QF1QF3QF5SJ75SJ75SJ740A40A40A6QF5SJ716A7QF5SJ716A13QF5SJ716A14QF5SJ716A15QF5SJ716A16QF5SJ716A20QF5SJ716A19QF

5、5SJ716A18QF5SJ716AFU3DC220V滤波电源EMI23H13H23H33H63H73H133H143H153H163H183H193H205QF5SJ716A3H517QF5SJ716A3H172#低压电源NL1L2L32SVFU22QK2PV1PV1QKFU11SVL3L2L1N1#低压电源交流双电源切换装置13PA1TA4QF避雷器WATSN B-100/63.4 CB.RBL1PA194I-100APZ194U-450VNSX100NA-4P/100ANSX100NA-4P/100ART14-20/6RT14-20/640A5SJ7FU4AC模块AC3H4FS/3+1

6、AC20电源与通信到直流屏n监测两路进线电源电压，当某一路三相电压出现过压、欠压、失压、缺相情况时，互投装置会自动切换至另外一路电源工作。本套装置选用的是自投自复型工作方式（可在设定程序中更改），即以常用电源为主，备用电源为辅，当常用电源出现异常时，ATS切换到备用电源工作；当常用电源恢复正常时，ATS会切换回至常用电源工作状态。 ATS工作原理ATS控制器ATS控制器参数设置程序 交流柜控制原理图1#交流异常公共端交流系统故障S7 CPU224XPQ0.7I1.4I1.52MI1.3I1.1I1.22L+2MCOM2RS485或RS2321号交流电源投切2号交流电源投切I0.1I1.0I0.

7、6I0.7I0.5I0.3I0.4I0.2去AC模块去直流屏1MI0.0RS485或RS232COM1Q0.0Q0.5Q0.6Q0.4Q0.2Q0.3Q0.11M1L+2K12K22K3公共端ML+DC+24V0VL+M2#交流异常Q1.0Q1.11号交流电源工作2号交流电源工作交流馈出正常/跳闸交流互投装置跳闸故障IMMB+A+V13GT+GT-4AC213023221419 20181716151AT-T+23112FU-KM+KM112528272624291B1CN2A2B2CNN避雷器动作JQX1n系统结构：单充电机、单电池组、单母线分段结构n系统组成：由充电模块、电池组、调压装置、

8、馈线开关、微机监控装置、接地选线装置、电池巡检装置等组成。二、直流电源柜 直流柜系统原理图8PA电池组80AH.220V3QK-+V5PV220V.DC3+1充电装置27QF自动调压装置26QFL3L2L1NFU66PV避雷器BATU1-U428QFER22010/T2CWL 20A/35V5SJ5-20ART14-20/6NSX100NA-100APA195I-50APZ195U-450VPZ195U-450V46PA1TAPA194I-100A7PAAPA195I-50AQF1015SJ532A5SJ532AQF1045SJ516AQF1055SJ516AQF1105SJ510AQF111

9、5SJ510AQF115QF2015SJ532A5SJ532AQF2045SJ516AQF2055SJ516AQF2105SJ510AQF2115SJ510AQF2154QK5QK备用接地检测装置5SJ5 250RA31CT11CT41CT51CT101CT111CT151H11H41H51H101H111H152CT12CT42CT52CT102CT112CT152H12H42H52H102H112H15FU7DC24VFU8触摸屏CPU226DC24V模块滤波电源EMI1DY1FU0A电池巡检装置CPU15SJ5 250电源模块DY2（霍尔传感器工作电源）DC15VDC15VAD模块ADZ

10、JJ、JDMK失压继电器K1CMP电源与通信来自交流屏充电模块数量选择n电池组充电电流：I108A（80/10）（A型屏） I105A（50/10） （B型屏）n馈线负荷总容量；n冗余备份N+1或N+2备份方式n以上三者之和即为充电机总容量n一般当馈线负荷总容量10A时，对于80AH/50AH电池组，选用3*10A模块即可，但本次设计中A型屏选择4*10A充电模块、B型屏选择3*10A充电模块的配置方式，应该是考虑到两条线路的母线负荷容量不同的原因。断路器选择n充电装置输入断路器： 交流侧与直流侧的输出功率应相同，则有： 模块交流侧的输出功率P = IU/ 式中 P：交流输入的功率 I ：直流

11、输出最大电流 U：直流输出最大电压 ：高频开关模块效率0.92 P = 410286/0.92=12.43KW（A型屏） P = 31/2 IUCOS 式中 I：交流线电流 U：交流线电压 COS：功率因数 取0.85 则I = P /31/2 UCOS= 12.431000/31/2 3800.85=16 (A) 同理，计算出B型屏充电机交流输入电流I12(A) 本套装置中充电机输入断路器选择32A（A型屏），25A（B型屏）断路器选择n充电装置输出断路器： In=KcIcn (可靠系数Kc=1.251.5，Icn充电 机额定电流) 本套装置中充电机输出断路器选择计算： In40*1.255

12、0A，选择80A开关（A型屏） In30*1.2537.5A，选择80A开关（B型屏）n蓄电池组输出断路器： 选择 InI5.5（I5.5 蓄电池10h放电率的5.5倍） 与InKcImax (Kc=2.03.0, Imax为馈线中额定电流最 大者）中的大者。 本套装置输出断路器计算： 按放电率计算In44A（A型屏）， In28A（B型屏）； 按馈出断路器额定电流最大者计算： In32*263A 我们配置的断路器为负荷开关，因此最终选择NS100NA。微机监控装置n采用了PLC+触摸屏的监控方式，操作简单、直观，界面友好。从触摸屏中可以看到整个交直流系统运行模拟图，各监测模块的运行状态，各运

13、行参数测量值，以及当前发生的报警记录情况和历史记录。n微机操作 参数设定（见参数设定参考）。如果直流电源装置一旦投入运行，只有通过显示按钮来检查各项参数，若均正常，就不能随意改动整定参数。n操作 （见PLC说明书）n监测量 （见直流柜控制原理图）微机监控装置交、直流屏各参数设定参考n充电机设定： 浮充电压：243V 均充电压：254V 均充电流：8/5A（80/50AH） 额定电流：40A/30A 浮均电流：3A 均浮电流：1A 恒压定时：3小时 均充定时：12小时 自动均充：180天n控制母线设定： 控制母线上限：242V 控制母线下限：198V 绝缘电阻下限：24K n交流设定： 交流上限

14、：275V 交流下限：175Vn电池组设定： 电池组上限：260V 电池组下限：198V 单电池上限：15.5V 单电池下限：10.8V电池节数：18只直流柜控制原理图电池组异常充电模块故障交流电源故障控制母线接地控制母线欠压控制母线过压直流系统故障公共端0VI2.0SIMATIC MICRO S7 CPU226公共端I2.5I2.7L+MI2.6I2.4I2.3I2.1I2.2充电机直流正常/跳闸I段控制母线馈出跳闸直流系统接地电池组开关投切电池组保险熔断自动调压装置故障充电机交流输入投切充电机交流正常/跳闸充电机直流输出投切I0.7I1.42MI1.5I1.6I1.7I1.0I1.2I1.

15、1I1.3COM1RS485或RS232去触摸屏I0.2I0.4I0.3I0.5I0.6I0.01MI0.1去电池巡检仪RS485或RS232COM2Q1.6L+DC+24V电源MQ1.71K41K21K3Q0.6Q1.1Q1.3Q1.2Q1.5Q1.42M2L+Q1.0Q0.71K61K71K81K5Q0.1Q0.3Q0.2Q0.4Q0.51L+MQ0.013G电池组电压控制母线电压789 10T+GT-456AD2132 3330 3123221419 2018171615充电机电压T-T+23112FU-KM+KM1125282726242934控制母线电流电池组电流充电机电流避雷器动作

16、I段母线投切II段母线投切1K1绝缘监察状态II段控制母线馈出跳闸接地试验JQX微机监控装置n绝缘监察装置 配置了绝缘监察继电器和接地选线装置互相切换使用的工作方式。在平时的工作状态中，可将接地装置转换开关旋转至继电器位置，当继电器检测到接地情况时可旋转至接地选线装置位置进行支路检测，以查到接地支路进行故障排查。 接地试验功能n电池巡检装置 采用单支电池巡检模式，可对单只及整组电池进行实时监测，数据可从触摸屏上直接读到，当发生故障时（单支或整组电池过、欠压）微机发出报警并可上传至上位机。为了更好的进行电池组管理，还配备了温度补偿系统，当检测温度与理想温度（25度）有所偏差时，自动调整充电机输出

17、电压以达到最理想的充电状态。微机监控装置接地试验阀控蓄电池的充放电管理n采用I10电流进行恒流充电，当蓄电池电压达到均充电压设定值254V时（2.35*108），恒压然后随着电池容量的增加，充电电流在逐渐的减小，当达到设定的均充转浮充电流值时，经过充电倒计时时间，自动的由均充状态变为浮充状态，电压由254V转到243V（2.25*108），此时电池中恒流限压充电转为恒压充电。n补充充电：为了弥补运行中因浮充电压调整不当，造成欠充电或电池组每单节电池之间电压偏压大于0.3V（12V电池），自放电和爬电漏电造成蓄电池容量亏损或不均，根据需要设定时间（一般为3个月），充电装置自动（手动）进行一次恒流

18、限压充电恒压充电浮充电过程使蓄电池随时具有满容量，保持运行安全可靠。n以上充电均是以电池环境温度25为基准温度的充电电压，当环境温度发生变化时，蓄电池的充电电压将发生改变。温度每变化1单格充电电压变化值称为温度系数。温度每升高1每单格电池充电电压应下降（35）mv，温度每降低1每单格电池充电电压上升（35）mv。阀控蓄电池的充放电管理n温度每变化1，成组电池充电电压应变化（0.3240.54）V，选取时一般对成组电压（108只/2V、18只/12V）温度每变化1，电池电压变化0.4V。 n电池的核对性放电：长期运行在恒流限压恒压充电浮充电过程中，由于内部缺水或干裂等原因，无法判断电池的现有容量

19、，只有通过电池核对性放电，才能找出电池存在的问题。n新安装或大修后的电池组，应进行核对容量试验，以后每隔1至2年进行一次核对容量试验，运行6年以上电池，每年作一次核对试验，若经过3次全核对性放电，电池容量达不到80%以上，可认为此组电池使用年限已到。n根据现场的实际情况应定期对电池池组进行外壳清洁工作，测试电池组单节电池电压，测量电池温升，蓄电池壳体是否异常等。固定阀控密封铅酸蓄电池运行中电压偏差及放电终止电压规定蓄电池标称电压（12V）运行中电压偏差值0.3V开路电压最大最小电压差值0.06放电终止电压值10.80 (1.806)阀控蓄电池的充放电管理 n阀控式密封铅酸蓄电池运行状态示波图如下图所示：U(V)I(A)充电机电压电池组电压充放电电流232V2