直流系统基础知识课件

直流系统

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一、直流系统的作用直流系统是给信号设备、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。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，并在外部交流电中断的情况下，保证由后备电源—蓄电池继续提供直流电源的重要设备。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电站安全运行的决定性条件之一。(1)按功能分：交流输入单元、充电单元、微机监控单元、电压调整单元、绝缘监察单元、直流馈电单元、蓄电池组、电池巡检单元等。

(2)按屏分：充电柜、馈电柜及电池柜等。系统能量流动图控制回路用直流为什么比用交流可靠？1、输出电压稳定。2、单个直流屏有二路交流输入（自动切换），加上蓄电池，相当于有三个电源供电。3、假如用交流电源，当系统发生短路故障，电压会因短路而降低，使二次控制电压也降低，严重时会因电压低而使断路器跳不开！二、直流系统的组成及各部件的作用1、直流系统的基本概念（1）直流母线：直流电源屏内的正、负极主母线。（2）合闸母线：直流电源屏内供断路器电磁合闸机构等动力负荷的直流母线，一般电压为230-250V。（3）直流馈线：直流馈线屏至直流小母线和直流分电屏的直流电源电缆。（4）均充电：用于均衡单体电池容量的充电方式，一般充电电压较高，常用作快速恢复电池容量，均充电压为245V，每30天均充一次，每次24小时。（5）浮充电：保持电池容量的一种充电方法，一般电压较低，常用来平衡电池自放电导致的容量损失，也可用来恢复电池容量，浮充电压为234V。二、直流系统的组成及各部件的作用（6）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。（7）定时均充：为了防止电池处于长期浮充电状态可能导致电池单体容量不平衡，而周期性地以较高的电压对电池进行均衡充电。（8）限流均充：以不超过电池充电限流点的恒定电流对电池充电。（9）恒压均充：以恒定的均充电压对电池充电。（10）控制母线：为厂内直流设备提供直流控制电源，电压为220V。为什么合母电压高于控母电压？合闸母线一般240V，控制母线220V。主要是老式断路器的电磁式操作机构需要较大的合闸电流，所以弄出一个合闸母线来。简单来说就是合闸母线带着一个大合闸线圈，靠磁力把吸开关机构来达到合闸的目的。因为需要的吸力特别大，所以线圈中的电流特别大，就导致了在合闸的时候，合母电压降的比较低（简单的欧姆定律），为了解决电压过低的问题，变电站专门设置了控制母线（带操作回路、信号回路、保护装置等等负荷，电压220－230v）和合闸母线（专门带开关的合闸回路，电压240v－245v）。所以合闸母线比控制母线电压高20v左右是正确的。二、直流系统的组成及各部件的作用2、直流系统的构成主要由充电屏和蓄电池组成。

充电屏：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、电池监测仪。

蓄电池：容器、电解液和正、负电极。直流屏系统组成二、直流系统的组成及各部件的作用3、充电屏的各部件的作用

(1)充电模块（4组）：完成AC/DC变换，实现系统最为基本的功能，在正常运行方式下提供常用直流负荷电源并对蓄电池组进行浮充电。

以艾默生(EMERSON)公司生产的HD22010-3(220V/10A智能风冷)其中HD为充电模块，220为额定输出电压220VDC，10为额定输出电流10A，3为版本号。(2)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。(3)直流馈电：将直流输出电源分配到每一路输出。(4)配电监控：将系统的交流、直流中的各种模拟量、开关量信号采集并处理，同时提供声光告警二、直流系统的组成及各部件的作用

(5)监控模块：进行系统管理，主要为电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。(6)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模块，在监控模块显示故障详细情况。(7)电池巡检仪：可以实时检测到每节蓄电池电压的多少，当哪一节蓄电池电压高过或低过设定时，就会发出告警信号，并能通过监控系统显示出是哪一节蓄电池发生故障。电池巡检单元一般能检测2V-12V的蓄电池和巡环检测1-108节蓄电池；电池巡检仪用RS485通讯线与直流监控器通讯，工作电源来自蓄电池端电压。二、直流系统的组成及各部件的作用二、直流系统的组成及各部件的作用4、蓄电池

（1）作用：它既能够把电能转换为化学能储能起来，又能把化学能转变为电能供给负载。

（2）分类：酸性蓄电池：端电压高、冲击电流大，适合于断路器合分闸的冲击负荷，但其寿命短，运行维护复碱性蓄电池：体积小、受命长，维护方便，但事故时放电电流较小。二、直流系统的组成及各部件的作用（3）工作原理：蓄电池的正负极板插在电解液中时，发生化学反应，由于正负极板材料不同，电位也不同，会产生电位差。在外电路没有接通时，正负极板之间的电位是蓄电池的电势，在外电路与负载接通时，有电流流过负载，既蓄电池向负载放电。当蓄电池放电后将负载断开，使其与直流电源相连。当电源电压高于蓄电池的端电压时，就把电能转换为化学能储存起来。如此循环进行，实现为直流负荷供电的目的。连接电池组：明确电池极性后，将各电池以串联方式（分层）连接，构成电池组。

下以18节电池（五层排放）为例图示：电池组与高频模块连接：电池组首电池正极和末电池负极分别与充电柜内熔断器（FU1、FU2）连接。

注意电池组的正极与熔断器座的正极（＋）相连，电池组的负极与熔断器座的负极（－）相连，待熔芯（NT00）合入熔断器座，电池组就与高频模块相连。（连接时极性错误，将会烧坏模块）。

三、直流系统的巡回检查1、直流系统巡回检查内容：（1）、充电模块电源指示灯亮，保护和故障指示灯灭，输出电压、电流正常，通风口无堵塞，无过热，无异音异味。

（2）、绝缘监视装置工作正常，无故障信号。（3）、监控单元电源指示灯亮，告警信号灯灭。（4）、蓄电池外壳有无裂纹和液体渗漏。（5）、通过人机对话装置进入主菜单，选择左右运行参数及当前报警，判断是否正常。

（6）、屏内各熔断器应完好，充电开关、联络开关、负荷开关位置正确，各开关引线无过热现象。

（7）、检查各装置有无异常，如紧固件、导线连接处有无松动，焊接处有无脱焊。

三、直流系统巡回检查

（8）、装置上各表计、信号、指示灯、断路器、隔离开关等均正常，防雷接地可靠。2、绝缘监测仪的维护检查内容：（1）电源：绿色表示电源输入正常；（2）运行：绿色表示主机运行正常；（2）告警：红色表示发生绝缘故障。当母线绝缘正常时，正、负母线对地电阻均为999.0kΩ，表示电阻为无穷大，当母线绝缘阻值小于25kΩ，发出告警。绝缘电阻如果显示100kΩ、111kΩ、113kΩ、117kΩ、200kΩ、400kΩ、999kΩ则表示特殊含义（详见直流系统说明书52页），其他值则表示实际测值。五、直流系统接地1、接地原因分析：

（1）、设备损坏造成；（2）、空气湿度太高造成的接地。（3）、因工作人员疏忽造成的接地。（4）、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。五、直流系统接地2、直流接地的危害

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。一点接地可能造成保护及自动装置误动或者拒动;而两点接地,除可能造成继电保护、信号、自动装置误动或拒动外,还可能造成直流保险熔断,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,不能动作跳闸,致使越级跳闸,造成事故扩大五、直流系统接地3、直流接地查找方法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。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,可用“瞬时停电”的方法,检查该分路中所带回路有无接地故障。⑤对于重要的直流负荷,用转移负荷法,检查该分路所带回路有无接地故障。

五、直流系统接地4、直流系统接地故障处理（1）、进入监控单元判断是哪一个馈线接地和接地的性质；（2）、检查接地是否由检修人员作业造成；（3）、对接地回路设备进行检查，发现故障点及时隔离故障点；（4）、如果接地故障在母线上，应检查蓄电池端子和引线，充电模块短时退出，检查接地信号是否消失；（5）、直流系统不允许长时间接地运行，必须及时通知维护人员排除接地故障。六、直流系统调试1、通电前检查（1）、要求检查系统接线是否正确。（2）、交流配电：三相交流输入开关和接触器各端子之间无短路现象，交流输入线接线可靠。（3）、直流配电：各控制回路、合闸回路、正负母线之间无短路现象，电池输入空开或熔丝断开。（4）、充电模块：输入输出一体化端子交流输入无短路，插头中的插针无弯曲、变形；控制模块和合闸模块之间通信均流线不连接；拨码开关地址拨到正确位置。（5）、配电监控：配电监控模块电源极性正确；模块拨码开关拨到正确位置。（6）、监控模块：监控模块电源极性正确；模块通信线、配电监控模块和下级设备通信线连接正确。注意事项：（1）、系统调试时必须穿绝缘靴；（2）、连接在同一母线上的充电模块间要用通信/均流电缆连接；（3）、充电模块上的均流电缆不能连接到监控模块中，任何情况下充电模块和监控模块之间只能连接通讯线；（4）、将控制模块置于“手动”位置，其他模块置于“自动”位置。六、直流系统调试六、直流系统调试2、绝缘电阻和绝缘强度（1）、绝缘电阻

电源系统主回路的交流部分对地，直流部分对地，交流部分对直流部分的绝缘电阻大于10MΩ，试验电压500VDC；（2）、绝缘强度在充电模块和监控模块都与系统断开的情况下，系统的交流部分对直流部分能承受50Hz、3000V的交流电压1min，无击穿，漏电流≤30mA；交流部分对地，直流部分对地应能承受50Hz、2000V的交流电压1min，无击穿，漏电流≤30mA。六、直流系统调试3、系统通电调试通电前检查及绝缘测试完成后，就可以进行通电调试；为确保上电调试时，设备和人身的安全，必须细心谨慎，遵循“测量-操作-测量”的调试方法，严格按照调试步骤进行；边调试边观察，发现异常现象应立即停止，待查明原因后，再继续进行。（1）、交流配电部分的通电调试把柜内三相交流电源开关断开，监控模块的开关在“OFF”位，断开所有负载。合上外部交流配电开关，将用户引入电源开关接通，测量对应交流输入开关的引入端电压三相均为380V±10%，且每相电压差值较小，正常即可合上交流电源输入开关。如果是两路交流输入，则还需要做自动切换功能检查。六、直流系统调试（2）、充电模块的通电调试

交流配电部分正常工作后，可作充电模块的通电调试；

将充电模块1沿模块插箱插入对应位置；

检查模块的输出电压和输出电流可用万用表检查模块上电压和电流显示值是否和说明书相符（电压显示精度为±0.3V，电流显示精度为±0.2A）；

按照相同方法通电检查其他3个充电模块；

检查各个充电模块输出电压是否一致，最大不应超过1V，如果异常则应停电检查异常模块。注意：在模块处于“自动”位置时，模块的浮充电压、均充电压值只受监控模块的控制，可按照电池的参六、直流系统调试数和用户的要求，在监控模块中设置浮充电压（234V）、均充电压值（245V）；如果系统设置有控制模块，对应的控制模块应处于“手动”位置，可调节模块面板上的电位器使模块输出电压符合用户的要求。（3）、直流配电的通电调试

充电模块部分正常工作后，接着作直流配电部分的通电调试；

依次合上控制回路各个输出控制开关，检查相应的输出端子电压和对应指示灯；依次合上合闸回路各个输出控制开关，检查相应的输出端子电压和对应指示灯。（4）、系统监控部分的通电调试六、直流系统调试

直流配电部分正常后，可进行系统监控部分的通电调试；

确认监控模块的直流电源正确后，把监控模块的开关打在“ON”位置，启动监控模块，监控模块进入系统自检和下级设备设置；

按照系统的实际情况，设置监控模块，注意维护级设置更改后必须重启监控模块才能生效；

如果系统有故障，可按照监控模块上显示的故障信息，查找相应的故障点，排除故障。（5）、负载的接入及均流调节

可适当的接入一些负载，让系统工作在轻载、半载、重载状态，进行均流调节；六、直流系统调试

充电模块的输出电压的调节只有在充电模块处于手动控制状态下才有用；当充电模块处于自动自动控制时其管理这都在监控模块控制下进行，均流也是自动调节的，认为无法干涉，因此在正常情况下，一般不需要对充电模块进行均流调节。

如果所接相同母线的充电模块电流超出均流指标，则要检查模块间均流通讯线是否插好、是否损坏。（6）、电池接入

在上述调试步骤正确完成无故障后或故障消除后，可以实行对电池得接入，在电池接入前，必须仔细阅读电池的使用说明书，确认使用的电池具体参数和使用条件，以便在监控模块中进行正确的设置；

在接入电池前，还应对电池的安装等情况进行检查，保证接入的电池极性正确、单体电压基本一致，测量电池组的总电压，记录此电压；