变配电所二次系统-第7讲.ppt

1、变配电所二次系统（第七讲）,山西大学工程学院 电力工程系 马丽英 ,第七讲 变配电所的直流系统,概念： （1）变电所中的控制、信号、保护、监控计算机、自动装置和断路器等的操作都需要可靠稳定的工作电源供电，该电源称为操作电源。 （2）操作电源可分为直流操作电源和交流操作电源，在变电所中主要采用的是直流操作电源。 （3）变电所的直流系统由直流操作电源、直流供电网络和直流负荷组成。 内容： 蓄电池直流系统、硅整流直流系统； 蓄电池直流系统、直流供电网络的接线方式。,第七讲 变配电所的直流系统,一、概述 操作电源和直流供电网络根据直流负荷的情况和要求进行合理配置和设计。 1.变电所的直流负荷 （1）经

2、常性负荷：在各种运行状态下均由直流电源不间断供电的负荷 。 （2）事故负荷：当变电所失去交流电源全所停电时，由直流电源供电的负荷，包括事故照明和通信备用电源等。 （3）冲击负荷：断路器合闸时的短时冲击电流及此时直流母线所承担的其它负荷（包括经常性与事故负荷）电流的总和。 （4）直流操作电源容量的确定：以各类直流负荷容量的分析、统计和计算结果为前提。,第七讲 变配电所的直流系统,一、概述 2.对操作电源和直流系统的基本要求 （1）对操作电源： a. 保证供电的可靠性； b. 具有足够的容量； c. 具有良好的供电质量。 d. 使用寿命、维护工作量、设备投资、布置面积合理。 （2）对直流系统，除上

3、述基本要求外，还有： a. 接线尽可能简单，设备尽可能简化 ； b. 满足安全可靠、技术先进、经济合理的要求 ； c.尽可能减少维护工作量 。,第七讲 变配电所的直流系统,一、概述 3.直流操作电源的种类 独立式直流电源（蓄电池、电源变换式 ）和非独立式直流电源（硅整流电容储能、复式整流）。 （1）蓄电池直流电源； （2）电源变换式直流系统，如下图7-1所示； （3）整流式直流电源： a. 硅整流电容储能直流电源； b.复式整流直流电源，如下图7-2所示。 4.直流系统的工作电压 220V、110V（强电）和48V（弱电）。,图7-1 电源变换式直流电源框图,图7-2 电源变换式直流电源框图,

4、第七讲 变配电所的直流系统,二、蓄电池的基本概念 1.蓄电池（酸性蓄电池和碱性蓄电池） （1）铅酸蓄电池 a. 由正极板、负极板、硫酸溶液、隔板、蓄电池槽、蓄电池盖组成。 b. 蓄电池通过正、负极板和硫酸溶液之间发生的电化学反应来实现储存和释放能量。 c. 放电过程电化学反应如下面的方程式所示： Pb + 2H2SO4 + PbO2 PbSO4 + 2 H2O + PbSO4 负极 电解液 正极 负极 电解液 正极 充电过程电化学反应如下面的方程式所示： PbSO4 + 2 H2O + PbSO4 Pb + 2H2SO4 + PbO2 负极 电解液 正极 负极 电解液 正极,第七讲 变配电所的

5、直流系统,二、蓄电池的基本概念 1.蓄电池（酸性蓄电池和碱性蓄电池） （1）铅酸蓄电池 d. 固定型防酸隔爆式铅蓄电池（GGF） 阀控密封免维护铅酸蓄电池（VRLA） e. 铅酸蓄电池型号 串联的单体电池数 电池的类型和特征 额定容量（Ah） 如：GGF-100,第七讲 变配电所的直流系统,二、蓄电池的基本概念 1.蓄电池（酸性蓄电池和碱性蓄电池） （2）镉镍电池（碱性电池 ） 正极板是氧化镍，负极板为镉-铁；电解液为氢化钾或氢化钠中加入适量氢化锂；外壳为封闭型。 低倍率型、中倍率型、高倍率型、超高倍率型。 镉镍蓄电池型号表示如下： BZ（GN） / 屏 额定输出直流电压 直流 额定容量（Ah

6、） 设计序号 镉镍蓄电池,第七讲 变配电所的直流系统,二、蓄电池的基本概念 2.蓄电池的电气特性 （1）电动势、开路电压、工作电压 电动势是电池在理论上输出能量大小的量度之一。其大小与电解液的密度和温度有关。 开路电压指电池在开路状态下的端电压，在数值上接近电池的电动势。 工作电压指接通负荷后在放电过程中电池的端电压，又称负载电压或放电电压。 （2） 容量：充足电的蓄电池，放电到规定终止电压时所放出的总电量。（放电率、电解液比重和温度的影响） (Ah),第七讲 变配电所的直流系统,二、蓄电池的基本概念 2.蓄电池的电气特性 （3）电池内阻：电流通过电池内部时受到的阻力（欧姆电阻和极化电阻、全电

7、阻）。 （4） 放电特性：反映蓄电池电压与放电电流及放电时间的关系。有三个阶段，放电开始、放电中期、放电末期。 （5） 充电特性：电池端电压与充电电流和时间的关系。 （6）自放电特性：存储期间容量降低的现象称为自放电。 自放电率= ；荷电保持能力,第七讲 变配电所的直流系统,二、蓄电池的基本概念 3.蓄电池的运行及充电方式 （1）充放电运行方式：蓄电池组放电向负荷供电；放电结束后将蓄电池接到充电装置上充电。 （2）浮充电运行方式：蓄电池组和整流设备并接在直流母线上，整流设备一面向直流负荷供电，一面以较小的电流向蓄电池浮充电，补充其自放电。交流系统或整流设备故障甚至全所停电时，由蓄电池维持向直流

8、负荷的连续供电。 （3）集中充电方式：恒流充电、恒压充电、恒压限流、快速充电、智能充电、均衡充电、补充充电和初充电。,第七讲 变配电所的直流系统,三、蓄电池直流系统 充放电和浮充电运行的蓄电池直流系统，一般采用后者。 1.铅酸蓄电池直流系统（如下图7-3所示） （1）单母线分段接线，装设一组蓄电池，通过QK1、QK2可接到任一母线，也可同时接到两段母线。浮充设备U1和充电设备U2分接在两段母线上。系统有绝缘监察装置、电压监察装置和各种测量表计等。 （2）正常运行时，浮充设备和充电设备向直流负荷供电，并兼向蓄电池浮充电。交流系统故障时，由蓄电池向直流负荷供电。 （3）220KV及以上或重要的11

9、0KV变电所，采用两组蓄电池直流系统，如下图7-4所示。,图7-3 一组蓄电池构成的直流系统,图 7-4 两 组 蓄 电 池 构 成 的 直 流 系 统,第七讲 变配电所的直流系统,三、蓄电池直流系统 充放电运行和浮充电运行的蓄电池直流系统，一般采用后者。 2.镉镍蓄电池直流系统 如下图7-5所示。 （1）可靠性高、适应性强、使用寿命长、电压稳定、放电倍率高、维护简便、占地面积少、无污染。适用于电压等级110kV及以下、容量100Ah以下的变电所。 （2）装置设有合闸母线和控制母线，一组镉镍电池、一台充电设备，电池采用浮充运行方式；有两回交流电源，一回供合闸母线，另一回经整流后供控制母线，并作

10、为电池的浮充电设备。,图7-5 镉镍电池直流屏电路,第七讲 变配电所的直流系统,四、硅整流电容储能直流系统 硅整流电源寿命长、投资省、维护简便、占地小。应用于中小型尤其是35kV及以下变电所。非独立式电源。 1.保证供电可靠性的措施 （1）采用可靠的交流电源： 整流装置的输入电源一路取自本所的所用变压器，另一路取自与本所无直接电气联系的电源； 若变电所的主接线在高压侧有断路器时，一台所用变接负荷出线侧，另一台所用变接在电源进线断路器外侧，如下图7-6所示。 （2）采用储能电容器和复式整流方法，在一次系统故障时，向重要继电保护、断路器的跳闸回路及自动装置可靠供电。,图 7-6 所 用 变 电 源

11、 引 接 方 式,第七讲 变配电所的直流系统,四、硅整流电容储能直流系统 2.硅整流电容储能直流系统 如下图7-7所示。该电源由两组整流器U1、U2，两组储能电容器C1、C2，两台隔离变压器T1、T2及相应的开关、电阻、二极管、熔断器等组成。 （1）直流母线：合闸母线I和控制母线II。 （2）整流回路：两回整流电路分别接在合闸母线和控制母线上。三相整流回路容量大，接在合闸母线上，单相整流电路容量小，接在控制母线上。 （3）储能电容器：正常运行时，储能电容器进行浮充储能（补充泄漏的电量）；交流系统故障或整流装置故障时，保证对重要负荷的持续供电。,图 7-7 硅 整 流 电 容 储 能 直 流 系

12、 统 接 线,第七讲 变配电所的直流系统,四、硅整流电容储能直流系统 3.储能电容器的检查 储能电容器检查装置电路如下图7-8所示。由继电器、转换开关、按钮和测量仪表等组成。 （1）电压检查：利用转换开关SM1和电压表PV进行检查。 （2）泄漏电流检查 ：泄漏电流的大小可利用浮充运行时的浮充电流大小反映。按钮SB1、SB2和电流表PA1和PA2组成泄漏电流测量回路。 （3）容量检查：容量检查电路由时间继电器KT、电压继电器KV、电阻R、信号继电器KS、信号灯HL和转换开关SM2组成。,图 7-8 储 能 电 容 器 检 查 装 置 电 路,第七讲 变配电所的直流系统,五、直流系统的绝缘监察和电

13、压监察 1.直流系统的绝缘监察 （1）直流系统绝缘损坏会引发接地。如果一点接地情况下出现另一接地点而造成两点接地，可能引起控制回路、信号回路、继电保护和自动装置等不正确的动作，甚至熔断器熔断，使直流系统供电中断。 （2）对绝缘监察装置的基本要求： 能正确反映直流系统中任一极绝缘电阻下降。绝缘电阻降至1520K及以下时，发出灯光和音响预告信号。 能测定绝缘电阻下降的极性（正极或负极），以及绝缘电阻的大小。 有助于绝缘电阻下降点（接地点）的查找。,第七讲 变配电所的直流系统,五、直流系统的绝缘监察和电压监察 1.直流系统的绝缘监察 （3）电磁型绝缘监察装置：包括信号电路部分和测量电路部分，根据直流

14、电桥原理构成。 信号电路的工作原理：如下图7-6(a)所示。 绝缘电阻下降的极性测量电路：如下图7-6(b)所示。 绝缘电阻测量电路：如下图7-6(c)所示。 绝缘监察装置电路：如下图7-7所示。,图7-9 绝缘监察装置的信号电路和测量电路,图7-10 电磁型绝缘监察装置电路,第七讲 变配电所的直流系统,五、直流系统的绝缘监察和电压监察 1.直流系统的绝缘监察 （4）电子型绝缘监察装置：基于低频探测法（变频探测法、差流探测法等），原理接线如下图7-11示所。 2.直流系统的电压监察 如下图7-13所示。 3.闪光电源与闪光装置 采用中间继电器实现或闪光继电器实现，介绍利用闪光继电器实现的闪光装置。 （1）闪光继电器：如下图7-12(a)所示。 （2）闪光装置电路和工作原理：如下图7-12(b)所示。,图7-11 电磁型电压监察电路,图 7-12 电 磁 型 电 压 监 察 电 路,第七讲 变配电所的直流系统,六、直流供电网络 直流供电网络由直流母线引出，是供电给各直流负荷的中间环节。 根据负荷的类型和供电的路径，