直流屏功能原理与维护保养讲稿1

直流屏功能原理与维护保养（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。由于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，保证由后备电源一蓄电池继续提供直流电源，所以直流系统具有安全可靠、运行维护方便等特点，得到了广泛应用。特别是对于高电压和可靠性要求较高的电力设备，直流电源几乎是唯一可供选择的控制电源。A、 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！B、 直流系统的基本概念直流母线：直流电源屏内的正、负极主母线。合闸母线：直流电源屏内输出供高低压断路器电磁合闸机构等动力负荷的直流母线。控制母线：直流电源屏内输出供低压进线柜和高压柜等二次线路负荷的直流母线。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，常用作快速恢复电池容量。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。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。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。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。C、 合母与控母的区别1、 控制母线提供持续的，较小负荷的直流电源；而合闸母线提供瞬时较大的电源。在合闸时电流较大，会造成母线电压的短时下降。2、 控母电压一般为220V，合母电压为240V。（二） 直流屏概述直流屏具有完成交直流转换、电源进线、馈电、自动检测、信号报警等多种功能，并将有关直流电源操作、保护、检测等设备组装在相应屏、柜或装置内，以实现预期功能的直流设备，通称叫直流屏（柜）。杭州中恒直流屏系统型号说明：Z三DCS□-口口’口 示例：产品型号ZHDCS32-22040/200I蓄电池额定容呈（舶） 意指：接线方案为32,标称输出直流电压220V，额定输出直流电流40A，蓄电池容量200Ah的智能型高频开关直髯方式 流电源系统。 直流电源 中恒（三）直流屏的组成及各部件的作用1、直流系统的构成：主要由充电屏和蓄电池组成。充电屏：交流配电、充电模块、直流馈电、主监控和子监控、绝缘检测仪、电池监测仪。蓄电池：容器、电解液和正、负电极。

系统的基本组成部件有以下部分，其基本功能如下。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。充电模块：完成AC/DC变换，实现系统最为基本的功能。直流馈电：将直流输出电源分配到每一路输出。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。主监控和子监控：主监控进行系统管理，包括数据查看、参数设置和实现后台远程监控。子监控将系统的交流、直流中的各种模拟量、开关量信号采集并处理，通过RS485通讯线与主监控进行信息交换。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。部件型号代号交流配电自动转换开关WATSNA-60/40-3CBRATS交流配电监控模块ACDB01ACD1整流充电模块ZHR22010-3UPR1-UPR3直流馈电监控JAK-2024-01DCS1-DCS2绝缘检测仪ZH2103电池监测仪BVSB02BVS1蓄电池NPL100-12FR12V100Ah（四）直流屏的工作原理图N-1系统工作原理框图

+Lp.系统坝朝俞出开乂刘T5SJ5额定中.渝32A电缆截面馈连编？控制负栽.开乂.州5SJ5额定申.流32A电缆截面+Lp.系统坝朝俞出开乂刘T5SJ5额定中.渝32A电缆截面馈连编？控制负栽.开乂.州5SJ5额定申.流32A电缆截面•只威倔控制侦我监捽器Z>Jn台监捽罄流模块拧制5SJ5额定电流32A电强裁面馅:线编匕控制侦.载5SJ5祢定申，流32A电缆截叫馈级编习腔制员我QP1-QP8VAAIOIOIAIX绝缘巡检至两路38。VAC屯源ABCABCNQ注：LP+为合闸母线LC+为控制母线降压硅链：降压单元就是降压稳压设备，因蓄电池组的均充、浮充电压分别为：254V和243V,通常高于控制电压，为保证控制母电压为220V±10%，因此需采用合闸母线经过电压调整装置输出进行调压。转动硅链的操作手柄，处于自动状态，则控制母线电压能稳定在降压硅链的输出范围内。设置监控参数，使电源系统分别工作在浮充和均充，随合母电压变化，使控制母线电压稳定不变。转动硅链的操作手柄，处于手动调节状态：在手动状态下，调节手柄一档，则控制母线电压变化一级（一般为7V）。1#直流屏馈线范围为：2#通讯屏、丁苯装置低压进线开关直流电、I段高压开关柜控母和合母直流电源2#直流屏馈线范围为：1#通讯屏、顺丁装置低压进线开关直流电、II段高压开关柜控母和合母直流电源采用了西门子系列直流断路器，具有直流负荷分配、过载和短路等保护。交流系统中电流是正弦交变的，存在过零点。故障电流也有过零点。交流系统出现故障时，断路器会在过零点附近分断，分断比较容易。但是，直流系统没有过零点，一但出现故障，故障电流非常大，电流愈大，电弧就愈难熄灭，为了要熄灭直流电弧，通常直流断路器动、静触头之间装有永久磁铁，使电弧在强磁场的作用下迅速将电弧推向灭弧室,从而起到灭弧作用。因而，直流断路器在使用中不但要区分“电源”端和“负载”端，还要区分正、负极性，不能接错。注意：西门子5SJ系列直流空气断路器接方式是下进上出，其它品牌的空气断路器是上进下出。

（五）直流屏充电模块A、充电模块型号说明（五）直流屏充电模块示例：产品型号ZHR22010-3B、充电模块的基本工作原理三相交流

电输入三相交流电尖峰吸收浪涌抑制

二级EMI滤波三相交流电簇动控制整流滤波无源PFC过、欠压检测主控制板B、充电模块的基本工作原理三相交流

电输入三相交流电尖峰吸收浪涌抑制

二级EMI滤波三相交流电簇动控制整流滤波无源PFC过、欠压检测主控制板PWM控制、均流、监控CPU、

保护电路、隔离驱动全桥PWM逆变

过流检测高频交流电稳定可控的

直帝电直流电

输也EMI滤波采样反馈过压检测全桥昌频整流LC平波稳定可控的

直帝电直流电

输也EMI滤波采样反馈过压检测全桥昌频整流LC平波图3-1智能型风冷系列电力用充电模块原理框图C、充电模块的主要功能图3-1智能型风冷系列电力用充电模块原理框图调节控制方式模块内置CPU芯片，采用数字控制方式，模块提供RS485通讯接口，依靠RS485接口，可直接与系统监控系统连接，实现数字通讯。系统监控系统的电压（或电流）调节信号，通过RS485总线，传递到模块内部的CPU芯片，经过程序运算，经D/A转换后调节控制脉冲，使模块输出电压（或电流）按系统监控系统的指令值变化。综合故障接点（ALM）：当模块发生（如输入欠压/过压、输出过压、输出短路、模块过温等）故障时，所有的故障采样信号送到内部CPU处理后，统一送出综合故障接点（无源接点）。接点闭合，表明有故障发生。均流：模块采用自主均流技术，多个模块可并机工作。任一模块发生故障退出运行，其他模块仍可继续并机工作；该模块修复后，也可随时投入运行。模块间自主均流不受系统监控系统存在与否的影响。短路保护：模块输出端外部发生短路时，模块输出电流恒定，输出电压为零，能有效防止外部短路对模块造成的损害，避免事故的进一步扩大。保护自动恢复：模块内部有完善的保护功能。当（输入过压次压、输出过流、模块过温、输出短路等）故障消除后，保护解除，模块自动恢复工作。当输出过压故障排除后，重新开机即可恢复运行。模块状态指示D、模块型号模块安装定位孔：6X8长孔，用于安装和固定模块。模块拉手：方便模块插拔的塑料拉手。只要将拉手从孔内翻出，就可用手拉动模块前后移动。模块散热风道：模块内部散热用通风口。模块状态指示：“正常”指示灯亮时，模块正常输出，不亮时无正常输出。“故障”指示灯亮时，模块有故障发生，不亮时模块工作正常。“通讯”指示灯闪烁时，模块正在接收监控模块传来的数据和控制命令；“通讯”指示灯常亮时，模块正在向监控模块发送数据；“通讯”指示灯不亮时，模块和监控间没有通讯。（六）直流屏监控系统A、 监控系统型号说明ZHM02-2直流屏监控系统是采用320X240点阵触摸屏，控制32个充电模块，同时管理2组电池，智能电池充电管理，带电池温度补偿，具有上位机RS232或RS485接口B、 监控系统子监控盒一览表部件型号功能绝缘主控盒IMB02支持与单路漏电流采样盒通信，盒内没有平衡电阻电池电压采样盒BVSB02采样10节电池电压交流配电单元盒ACDB013相4线接法，只采样两路电压，具有切换功能直流采样盒DCSB015路电压，5路电流采样，无源开入盒PSIB0110路开关量输入无源开出盒PSOB018路无源开关信号输出交流配电单元盒ACDB02三相四线/三线电压采样、切换、1路电流采样、金属壳、通讯与ACDB01不兼容、控制与通讯/采样采取隔离交流配电单元盒：采集两段交流进线三相电压直流采样模块：监测合母和控母母线的电流电压信息无源开出/入盒：输出系统故障、馈电故障、电池故障、交流故障、直流故障、绝缘故障和模块故障接点。绝缘主控模块：直流系统绝缘监测单元是监视直流系统绝缘情况的一种装置，可实时监测线路对地漏电阻，此数值可根据具体情况设定。C、 监控系统工作原理介绍系统监控系统是电力操作电源系统的控制和管理中心，其主要任务是：对直流电源系统中各功能单元和蓄电池进行长期自动监测，获取其中的各种运行参数和状态，并根据测量数据及运行状态实时进行处理，以此为依据对系统进行控制，实现电源系统的全自动精确管理，保证其工作的连续性、安全性和可靠性。D、 智能蓄电池充电管理蓄电池组是直流电源系统中不可缺的重要组成部分，对电池组良好的维护和监测显得尤其重要。监控系统具有智能化电池管理功能，能够监控电池的充电电压、充放电电流、维护性定期均充等。充电功能监控系统根据设置的充电参数，自动完成电池充电程序，充电参数根据使用电池的类型、容量以及厂家提供的资料设置。E、 阀控式密封铅酸蓄电池充电程序如下：A、 阀控式密封铅酸蓄电池正常充电程序：用0.1C1O（可设置）恒流充电，电压达到整定值（2.30〜2.40）VXn（n为单体电池节数）时，微机控制充电浮充电装置自动转为恒压充电，当充电电流逐渐减小，达到0.01C1O（可设置）时，微机开始计时，3小时后，微机控制充电浮充装置自动转为浮充电状态运行，电压为（2.23〜2.28）VXn。c10:按容量的定义，不同放电电流下的容量是不同的，为此需对什么放电电流下的容量加以标注:如10小时率的电流下的容量记为C10.这样0.1C10应读为“以10小时率容量的10小时率电流放电”。B、 长期浮充充电程序：正常运行浮充状态下每隔1〜3个月，微机控制充电浮充电装置自动转入恒流充电状态运行，按阀控式密封铅酸蓄电池正常充电程序进行充电。C、 交流电中断程序：正常浮充电运行状态时，电网事故停电，这时充电浮充电装置停止工作，蓄电池通过降压装置，无间断地向二次控制母线送电。当电池电压低于设置的告警限时发出声光告警。D、 交流电源恢复程序：交流电源恢复送电运行时，微机控制充电装置判断充电电流大于均充触发值时，自动进入恒流充电状态运行，按阀控式密封铅酸蓄电池正常充电程序进行充电。编号功能信号定义1COM5编程和配置通讯口用于系统升级及配置（厂内调试用）2COMUP上位机RS232通讯口用于和后台通讯，需用交叉串口线3ALARM告警无源干节点输出当主监控内有故障发生，接点闭合4485B，上位机RS485通讯口用于和后台通讯，需用485线5+5V，GND测试用电源当外接+5V电源，可测试监控系统所有功能6与子模块通讯口COM1通讯口一用于和电池1，电池2,绝缘主控2通讯7COM2通讯口二用于和模块，绝缘主控1通讯8COM3通讯口三用于和直流采样盒以及馈线开关状态采样盒通讯9COM4通讯口四用于和交流采样盒，开入/开出采样盒切换输出模块通讯

10Vi+,Vi电源输入220VDC/110VDC电源输入直流屏监控系统操作说明系统设置交流设置交流过压值253.0V交流欠压值187.0V交流供电双路V/第一路/第二路/ATS交流进线三相四线V/三相三线/单相直流设置合母过压值260.0V合母欠压值230.0V控母过压值242.0V控母欠压值198.0V温度补偿值0.0V/°C电池设置单体过压值15.5V单体欠压值10.80V端压欠压值195.0V放电测试时间10.0小时充电限流10.0A浮充触发2.0A均充触发8.0A均充限时10.0小时均充延时3.0小时定期均充2160小时模块配置第一组：一段充电V/二段充电/控母供电/调压输出/未配置通讯设置通讯地址01通讯速率2400通讯协议MODBUS密码时间系统日期年月曰系统时间时分系统设置密码

系统操作密码电池巡检（米样节数/电池盒）未知绝缘设置一组一段支路数08一组二段支路数08二组一段支路数00二组二段支路数00绝缘告警值25.0KQ投切电压差80V系统操作模块操作第一组1开2开3开4关（注：整流模块的开关操作）充电控制均充电压值255.0V浮充电压值243.0V控母设置值220.0V电池组一浮充V/均充电池组二浮充V/均充放电操作启动电池组1动态点击后提示“放电装置独立配置”启动电池组2动态点击后提示“放电装置独立配置”数据浏览信息查询放电记录电池组1静态放电电池组2静态放电电池组1动态放电电池组2动态放电直流信息可查询到电池的电流、电压，合母电流、电压，控母电流、电压电池巡检模块信息查看整流模块运行状态、电流及温度设置信息与系统设置内的菜单相同操作信息当前故障历史故障交流一、二路停电故障交流一路或二路进线失电报此故障01#3模块通讯故障特定模块通讯断开，检查此模块的通讯连接合母电压过低故障1#07支路接地故障一组一段负母接地01组3号模块故障整流模块启动，有时会失败，会报此故障，自动恢复。电池熔丝断开故障FUB1或FUB2熔丝行程开关闭合报此故障，报警时间有延时，大约5秒。绝缘监察可查看一组1正对地电压、一组1负对地电压、一组2正对地电压、一组2负对地电压馈线信息点触模块图形，则显示模块信息；点触电池图形，则显示电池信息；点触绝缘图形，则显示绝缘巡检仪信息；点触直流信息，则显示直流信息；点触放电单元，则进入放电数据页面。交流设置：设置交流过欠压值直流设置：设置控母、合母过欠压值等参数。电池设置：设置电池告警值、以及充电参数值。模块设置：设置各模块组的用途，模块类型等。通讯设置：设置上位机通讯的波特率、地址、协议等参数密码时间：设置监控系统的密码和时间。电池巡检：设置电池采样盒个数，及每个采样盒的采样电池节数。绝缘设置：设置每组每段绝缘巡检支路数绝缘告警电阻值，投切电压。返回：结束设置。均充电压：电池均充电压，根据电池特性设定。浮充电压：电池浮充电压，根据电池特性设定。温度补偿：电池充电时的温度补偿系数，需要外接温度传感器才有效。温度补偿的中心点为25r,补偿公式为：充电电压=设置电压值+（电池温度-25）X温度补偿系数。温度补偿引起电压变化的范围为±15V。充电限流：电池充电电流上限，监控系统控制电池的充电电流不超过该值。设置范围为0.05-0.1C10，推荐采用0.1C10O均充触发：浮充情况下，电池电流超过该值，监控系统提高合母电压进入“均充状态”。设置值为0.05—0.08C10，推荐采用0.08C10O浮充触发：均充状态下，随着电池逐渐被充满，电池电压上升，电池电流逐步下降。当电流小于该值时，监控系统认为电池已经充满，延时一段时间后系统转入浮充。设置范围为0.01—0.02C10，推荐采用0.02C10O均充限时：也就是均充保护时间。系统进入均充后，监控系统开始计时，若均充累计时间超过该值而系统仍然没有转入浮充，监控系统控制模块强制退出均充。本设置可以防止意外情况导致电池过充电，一般设置为15—20小时。均充延时：均充状态下，电池电流小于浮充触发值后，监控系统延时后转为浮充状态。推荐设置为3小时。

直流屏蓄电池放电管理由于阀控式蓄电池全密封、不需要加酸、加水维护，无酸液、酸雾泄出，而且体积小、重量轻、自放电小、少维护、寿命长、使用方便、安全可靠等特点，故常冠以“免维护”的称号。但是阀控式蓄电池的基本电化学原理仍然未变，因而其固有的电特性要求不仅没变，反而要求更严；另一方面这种电池在推广初期，厂家的说明书有时或多或少地将这种电池称之为“免维护”电池，导致部份维护人员认为这种电池不需要维护，使得蓄电池维护与检测得不到应有的重视，这一误导至今还有深刻的影响。导致蓄电池寿命缩短的原理分析A、环境温度:环境温度过高对蓄电池使用寿命的影响很大。温度升高时，蓄电池的极板腐蚀将加居U，同时将消耗更多的水，从而使电池寿命缩短。蓄电池在25。。的环境下可获得较长的寿命，长期运行温度若升高10°C，使用寿命约降低一半。B、 过度充电：长期过充电状态下，正极因析氧反应，水被消耗，H+增加，从而导致正极附近酸度增加，板栅腐蚀加速，使板栅变薄加速电池的腐蚀，使电池容量降低；同时因水损耗加剧，将使蓄电池有干涸的危险，从而影响蓄电池寿命。C、 过度放电：蓄电池过度放电主要发生在交流电源停电后，蓄电池长时间为负载供电。当蓄电池被过度放电到其电压过低甚至为零时，会导致电池内部有大量的硫酸铅被吸附到蓄电池的阴极表面，在电池的阴极造成“硫酸盐化”。硫酸铅是一种绝缘体，它的形成必将对蓄电池的充、放电性能产生很大的负面影响，因此在阴极上形成的硫酸盐越多，蓄电池的内阻越大，电池的充、放电性能就越差，蓄电池的使用寿命就越短。实际应用中导致蓄电池寿命缩短的原因分析A、系统参数的改变，使蓄电池的充放电频率和深度降低，加速了电池老化，进而大幅度降低容量：旧型号断路器的操作机构均为电磁型，合闸电流大，且指示灯为大电流的灯泡，使蓄电池的放电电流增大，均充电次数多，可使电池经常得到活化，电池的容量始终保持在一个较高水平。随着断路器的操作机构逐步更换为弹簧储能型，合闸电流很小，且指示灯也更换为小电流的节能型灯泡，使蓄电池的放电电流减小，几乎没有均充机会，只运行在浮充状态，电池的活化频率极低，电池的极板活性物质逐步固化，使电池的容量逐步降低，直至下降到标准值以下。运行状态的不同，电池老化的程度也不同：因变电站性质不同，处在末端的变配电所，运行方式单一，操作机会极少，电池的放电量很低，几乎得不到活化，容量降低很快；而枢纽变电站，运行方式多变，操作频繁，电池经常放电，且放电量很大，活化频率较高，容量易保持在较高水平。因此，正确使用和维护阀控式蓄电池具有十分重要的意义。直流屏电池放电断开直流屏电池的充电断路器QB；在直流屏放电输出端子上接入放电电阻(加热板)；合上直流空开，电池开始放电，检测放电电流并做好纪录；每隔半小时检测放电电流，电池总的端电压以及电池电压并做好纪录；终止放电：电池总的端电压不低于198V，每支电池的电压不低于10.5V，同时纪录好时间。直流屏一般故障处理故障一：主监控屏报交流停电故障A、 现象：主监控屏报交流一(或二路)停电故障B、 分析处理流程：检查直流屏交流进线是否有电检查交流采样线到采样盒的连接是否可靠，特别注意交流零线的连接。（2）采样盒的工作电源是否正常，可重新插拔采样盒与主监控之间的连接线。故障二