1、直流及UPS系統(tǒng) 直流及UPS系統(tǒng)一、直流系統(tǒng) 發(fā)電廠中都設(shè)有操作電源。它可采用交流電源，也可采用直流電源。操作電源的作用主要是在發(fā)電廠正常運行時，對斷路器的控制回路、信號回路、自動裝置等設(shè)備供電；在一次回路故障時，如繼電保護、信號設(shè)備、斷路器的控制回路供電，以保證它們能可靠動作；在交流廠用電源中斷時，給事故照明、直流油泵及交流不停電電源等負荷供電，以保證事故直流保安負荷的工作。所以操作電源十分重要，必須充分可靠，具有獨立性。 目前大多電廠都采用直流操作電源，因為直流電能可通過蓄電池儲存，可看成是與發(fā)電廠一次電路無關(guān)的獨立電源；另外可使操作和保護用的電氣結(jié)構(gòu)簡化。京泰電廠主廠房內(nèi)的斷路器及其控

2、制、信號、保護、自動裝置等均采用110V直流電源，直流油泵采用220V直流電源，另外熱工、電氣的重要交流電源采用交流電源不間斷裝置供電，即UPS供電。升壓站斷路器其控制、保護電源采用自身220V直流電電源。一、蓄電池分類：按電解液不同可分為酸性蓄電池和堿性蓄電池兩種。（一）、酸性蓄電池：（常采用鉛酸蓄電池）。特點：端電壓較高（2.15V），沖擊放電電流較大，適用于斷路器跳、合閘的沖擊負荷。但壽命短，充電時逸出有害的硫酸氣體。因此，蓄電池室需設(shè)較復(fù)雜的防酸和防爆設(shè)施。應(yīng)用：一般適用于大型發(fā)電廠和變電站。（二）、堿性蓄電池特點：體積小、壽命長、維護方便、無酸氣腐蝕，但事故放電電流較小。應(yīng)用：適用于

3、中、小型發(fā)電廠和11OkV以下的變電站。堿性蓄電池有鐵鎳、鎘鎳等幾種。發(fā)電廠和變電站常采用鎘鎳堿性蓄電池。一、蓄電池的容量蓄電池的容量（Q）是蓄電池蓄電能力的重要標(biāo)志。容量Q是指定的放電條件（溫度、放電電流、終止電壓）下所放出的電量稱為蓄電池的容量，單位用Ah（安培小時）表示。蓄電池放電至終止電壓的時間稱放電率，單位為h（小時）率。蓄電池的容量一般分為額定容量和實際容量兩種。1額定容量額定容量是指充足電的蓄電池在25時，以10h放電率放出的電能。即式中QN蓄電池的額定容量，Ah；IN額定放電電流，即10h放電率的放電電流，A；tN放電至終止電壓的時間，一般tN等于10h。2實際容量（1）影響因

4、素：溫度、放電電流、電解液的密度及質(zhì)量、充電程度等。 （2）公式： 式中Q蓄電池的實際容量，即放電電流為I時 的容量，Ah； I非10h放電率的放電電流，A； t放電至終止電壓的時間，h。（3）特點：蓄電池實際容量與放電電流的大小關(guān)系甚大，以大電流放電，到達終止電壓的時間就短；以小電流放電，到達終止電壓的時間就長。通常用放電率來表示放電至終止電壓的快慢。放電率可用放電電流表示，也可用放電到終止電壓的時間來表示。（4）注意事項：蓄電池不允許用過大的電流放電，但是它可以在幾秒鐘的短時間內(nèi)承擔(dān)沖擊電流，此電流可以比長期放電電流大得多。因此，可作為電磁型操作機構(gòu)的合閘電源。每一種蓄電池都有其允許的最大

5、放電電流值，其允許的放電時間約為5S電池型號規(guī)格表示方法XGFMXXXX電池的單體個數(shù)G固定用F閥控式M密封XXX10小時率額定容量1. 電池的安時數(shù)的概念？ 安時數(shù)代表電池容量的大小。電池的額定容量指25，以恒定電流放電10h至終止電壓（1.75V/單格），該電流的10倍即為電池的容量，即放電電流與時間的乘積就是電池容量。一般用Ah數(shù)代表電池的額定容量，用Cn表示。n指幾小時放電率，這里為10。（注：我國現(xiàn)在規(guī)定放電率測試為10h放電。）2.蓄電池的放電容量與放電電流和放電時間有關(guān)。蓄電池的容量，隨放電電流的大小和放電時間的長短不同而不同。蓄電池的運行方式有充電放電方式和浮充電方式兩種，其中

6、以浮充電方式應(yīng)用得最為廣泛。2充電放電運行方式（1）定義：是將已充好電的蓄電池接帶全部直流負荷，即正常運行是處于放電工作狀態(tài)，為了保證操作電源供電的可靠性，當(dāng)蓄電池放電到一定程度后，應(yīng)及時進行充電，故稱之為充電放電運行方式。通常，每運行12晝夜就要充電一次。（2）特點：操作頻繁，蓄電池容易老化，極板也容易損壞。所以，這種運行方式很少采用。3浮充電運行方式（1）定義：是將充好電的蓄電池與浮充電整流器并聯(lián)運行，即整流器接帶母線上的經(jīng)常性負荷，同時向蓄電池浮充電，使蓄電池經(jīng)常處于充滿電狀態(tài)，以承擔(dān)短時的沖擊負荷。（2）特點：浮充電運行方式既提高了直流系統(tǒng)供電的可靠性，又提高了蓄電池的使用壽命，所以得

7、到了廣泛應(yīng)用。（3）注意事項：蓄電池按浮充電方式運行，大大減少了充電次數(shù)。除由于交流系統(tǒng)或浮充電整流器發(fā)生故障，蓄電池轉(zhuǎn)人放電狀態(tài)運行后，需要進行正常充電外，平時每個月只進行一次充電，每三個月進行一次核對性放電，放出額定容量的5060，終期電壓達到1.9V為止；或進行容量放電，放電至終止電壓（1.751.8V）為止。放電完了，應(yīng)進行一次均衡充電（或稱過充電），這是為了避免由于浮充電流控制的不準(zhǔn)確，造成硫酸鉛沉淀在極板上，影響蓄電池的輸出容量和降低其使用壽命。 定時均充程序：以整定的充電電流進行穩(wěn)流充電，當(dāng)電壓逐漸上升到均充電壓整定值時，自動轉(zhuǎn)為穩(wěn)壓充電，當(dāng)達到預(yù)設(shè)時間時轉(zhuǎn)為浮充運行。均充時間可

8、通過鍵盤任意設(shè)定，充電曲線見下圖：監(jiān)察裝置1設(shè)置目的：因發(fā)電廠和變電站直流供電網(wǎng)絡(luò)分布范圍較廣，而且工作環(huán)境又比較惡劣，所以直流系統(tǒng)的絕緣容易降低，因采取絕緣監(jiān)察裝置監(jiān)視絕緣狀況。2規(guī)定：（1）當(dāng)使用5001000V的兆歐表測量時，直流母線在斷開其它所有關(guān)聯(lián)支路時不應(yīng)小于10M；（2）二次回路每一支路和斷路器、隔離開關(guān)操作機構(gòu)的電源回路不應(yīng)小于1或0.5M。3危害：直流系統(tǒng)發(fā)生一點接地時，沒有短路電流流過，熔斷器不會熔斷，仍能繼續(xù)運行。但是，這種接地故障必須及早發(fā)現(xiàn)并處理，否則可能引起信號回路、控制回路、繼電保護及自動裝置回路不正確動作。二、電壓監(jiān)察裝置1作用：監(jiān)視直流系統(tǒng)母線電壓。2元件：低

9、電壓繼電器；過電壓繼電器。3直流母線電壓異常的危害：（1）電壓過低：可能使繼電保護裝置和斷路器操作機構(gòu)拒動；（2）電壓過高：對長期帶電的繼電器、信號燈等會造成損壞或縮短其使用壽命三、直流負荷的分類發(fā)電廠和變電站的直流負荷，按其用電特性可分為經(jīng)常性負荷、事故負荷和沖擊負荷三種。1經(jīng)常性負荷是在各種運行狀態(tài)下，由直流電源不間斷供電的負荷。它包括：（1）經(jīng)常帶電的直流繼電器、信號燈、位置指示器和經(jīng)常點燃的直流照明燈。（2）由直流供電的交流不停電電源，即逆變電源裝置。（3）為弱電控制提供的弱電電源變換裝置。2事故負荷是指在事故情況下必須由直流電源供電的負荷，包括事故照明、汽輪機或一些重要輔助機械的潤滑

10、油泵、發(fā)電機的氫冷密封油泵和載波通信的備用電源等。3沖擊負荷是斷路器合閘時的短時沖擊電流及此時直流母線所承受的其它負荷（包括經(jīng)常性負荷和事故負荷）電流的總和。1、直流系統(tǒng)的組成1）、110V控制用直流系統(tǒng)采用單母線分段接線，每臺機組設(shè)兩段直流母線。每段直流母線接一組由哈爾濱九洲電氣股份有限公司生產(chǎn)的GFM-400AH型閥控式密封鉛酸蓄電池和一臺深圳奧特迅電力設(shè)備股份有限公司生產(chǎn)的GZDW140A/115V型智能高頻開關(guān)整流器。每組蓄電池由52只電瓶組成，每組蓄電池屏各裝有一套由深圳奧特迅電力設(shè)備股份有限公司的BATM30型微機蓄電池巡檢裝置。設(shè)置充電母線，以便斷開饋電母線給蓄電池充放電。2）、

11、220V動力用直流系統(tǒng)采用單母線接線，每臺機各設(shè)置一段。兩臺機的直流母線之間設(shè)聯(lián)絡(luò)開關(guān)。每段直流母線接一組由哈爾濱九洲電氣股份有限公司生產(chǎn)的GFM-1200AH型閥控式密封鉛酸蓄電池和一臺深圳奧特迅電力設(shè)備股份有限公司生產(chǎn)的GZDW220A/230V型智能高頻開關(guān)整流器。每組蓄電池由103只電瓶組成，每組蓄電池屏各裝有一套由深圳奧特迅電力設(shè)備股份有限公司生產(chǎn)的BATM30型微機蓄電池巡檢裝置。設(shè)置充電母線，以便斷開饋電母線給蓄電池充放電。3）、網(wǎng)控220V直流系統(tǒng)采用單母線分段接線，兩臺機共用。兩組哈爾濱九洲電氣股份有限公司生產(chǎn)的GFM-1200AH型閥控鉛酸蓄電池每組各配一臺深圳奧特迅電力設(shè)

12、備股份有限公司生產(chǎn)的GZDW180A/230V型智能高頻開關(guān)整流器，并再共用一組智能高頻開關(guān)整流器。每組蓄電池由103只電瓶組成，每組蓄電池屏各裝有一套由深圳奧特迅電力設(shè)備股份有限公司生產(chǎn)的BATM30型微機蓄電池巡檢裝置。設(shè)置充電母線，以便斷開饋電母線給蓄電池充放電。 2、直流系統(tǒng)的工作原理1）充電器工作原理直流充電器主要是將三相交流電經(jīng)全控整流橋，整流成直流后，再經(jīng)LC濾波電路，濾去高次諧波，從而將合格的直流電源提供給直流負載，其主要核心部分是全控整流橋即整流器部分。2）、充電器的功能特點（1）穩(wěn)壓限流運行功能：整流器能以設(shè)定的電壓值或限流值長期對蓄電池組充電并帶負載運行。當(dāng)輸出電流大于限

13、流值時整流器自動進入穩(wěn)流運行（輸出電流為設(shè)定的限流值）狀態(tài)，輸出電流小于限流值時整流器自動進入穩(wěn)壓運行（輸出電壓為設(shè)定的電壓值）狀態(tài)。（2） 輸出電壓、電流本機調(diào)節(jié)功能：“電流”調(diào)節(jié)電位器可調(diào)節(jié)單個整流器最大限流點，0.1Imax1.0Imax連續(xù)可調(diào)；“電壓”調(diào)節(jié)電位器可調(diào)節(jié)單個整流器輸出直流電壓，180300V連續(xù)可調(diào)。（3）并機功能：多臺同型號的整流器可以并聯(lián)運行并自動均流，某臺整流器故障即自動退出而不會影響其他整流器的正常均流運行。（4）熱開/關(guān)機功能：并聯(lián)工作的多臺整流器，不停電狀態(tài)下可任意開關(guān)其中一臺而不會影響其他整流器的正常運行。（5） 保護功能：輸入過壓（4605VAC）、欠壓

14、（3005VAC）、缺相保護；輸出過壓（2955VDC）保護；過流（含輸出短路）保護；超溫（整流器主要器件溫度90）保護；保護動作整流器停機，輸出為零，“異?！敝甘緹袅?）充電器的工作方式（1）穩(wěn)壓：充電器具有均充和浮充兩種穩(wěn)壓工作方式。（2）限流：穩(wěn)壓工作時，若蓄電池充電電流超過整定值的5%，則自動進入限流工作狀態(tài)，等充電電流低于設(shè)定值時，退回到穩(wěn)壓工作方式。（3）穩(wěn)流：此工作狀態(tài)時，由充電器單獨對蓄電池充電，待預(yù)先設(shè)置的穩(wěn)流充電時間到達時，自動退出穩(wěn)流狀態(tài)，回到穩(wěn)壓浮充狀態(tài)。4）直流系統(tǒng)絕緣監(jiān)測裝置（WJY3000A型）的功能微機絕緣監(jiān)測裝置在線檢測直流系統(tǒng)的對地絕緣狀態(tài)(包括直流母線、蓄

15、電池回路、每個電源模塊和所有饋線回路)，并自動檢測出故障回路；裝置采用獨立微機型，布置于直流屏上，并與成套裝置中的監(jiān)控單元通信。5）、蓄電池的特點蓄電池為免維護式，適應(yīng)各種溫度條件（-1545），無游離電解液，完全密封，內(nèi)阻小、輸出功率高，自放電小，無需均衡充電。 3、直流系統(tǒng)運行方式1）、每組母線的高頻開關(guān)整流器電源與蓄電池組電源并列運行在母線上，高頻開關(guān)整流器除帶正常負荷外，還以很小的電流向蓄電池浮充，以補償其自放電。2）、一、二號機各有兩段控制用直流母線。正常情況下，兩段母線分開運行，直流母線間設(shè)有聯(lián)絡(luò)開關(guān)，互為備用電源。3）、一、二號機各有一段動力用直流母線，兩段動力用直流母線間設(shè)有聯(lián)

16、絡(luò)開關(guān)，互為備用電源，正常情況下兩組母線分開運行。4）、網(wǎng)絡(luò)直流系統(tǒng)為一組分段母線，兩段母線公用一組高頻開關(guān)整流器做為備用，正常情況下分段聯(lián)絡(luò)開關(guān)在斷，兩段母線分開運行。4、直流系統(tǒng)運行規(guī)定1）、直流母線不允許脫離蓄電池組只由充電裝置供電運行（瞬時切換電源操作除外），以免交流電源突然失去或裝置故障而造成直流母線停電事故；直流母線也不允許長期只由蓄電池組供電運行，以免造成蓄電池長期供負荷電流而過放電。2）、直流系統(tǒng)在正常運行方式下，兩段直流母線不允許經(jīng)負荷回路并列，但負荷側(cè)倒電源操作除外。3）、不允許將兩組蓄電池長期并列運行（瞬時切換電源操作除外），充電裝置不允許過負荷。4）、直流系統(tǒng)不允許長期

17、在對地絕緣電阻小于70K的情況下運行。5）、浮充電方式運行的蓄電池組因故發(fā)生過放電或長期停用后應(yīng)進行均充。6）、在并列切換操作前，必須將兩段母線電壓調(diào)整接近一致，方可進行并列切換操作。7）、直流系統(tǒng)在正常運行時，母線電壓應(yīng)控制在5V范圍內(nèi)；最低不得低于額定電壓的5。8）、當(dāng)電源模塊與直流監(jiān)控器通信正常時，模塊處于自動狀態(tài)，模塊的均/浮充電壓、電流及均/浮充轉(zhuǎn)換，開/關(guān)機由直流監(jiān)控器控制；通信不正?；蛑绷鞅O(jiān)控器故障時，模塊自動回到手動控制狀態(tài)，模塊的均/浮充電壓、電流及均/浮轉(zhuǎn)換、開/關(guān)機由面板控制。嚴禁在高頻開關(guān)充電模塊上進行設(shè)置，防止出現(xiàn)高頻開關(guān)充電模塊狀態(tài)不一致，只有直流監(jiān)控器故障時，才可

18、以在高頻開關(guān)充電模塊上操作。直流系統(tǒng)一點接地的尋找一、步驟1當(dāng)直流母線上的絕緣監(jiān)察裝置發(fā)出接地信號后，運行人員首先利用絕緣監(jiān)察裝置判斷是哪個極接地，并測量其絕緣電阻的大小。2根據(jù)當(dāng)時的運行方式、操作情況以及氣候影響等因素，初步判斷接地點的位置。3按照先信號和照明回路后控制回路、先室外后室內(nèi)的原則，采用分路試停的方法尋找有接地點的回路。在切斷各專用直流回路時，切斷時間一般不得超過3S。發(fā)現(xiàn)某一專用直流回路有接地時，再進一步的尋找接地點的位置。二、注意事項1停電前應(yīng)采取必要的措施，以防止直流失電可能引起保護及自動裝置的誤動作。2禁止使用燈泡尋找接地，必須使用高內(nèi)阻儀表：220V的，內(nèi)阻不小于20K

19、；110V的，內(nèi)阻不小于10K。3在尋找和處理直流接地過程中，不得造成直流系統(tǒng)短路或另一點接地。二、UPS在現(xiàn)代化的發(fā)電廠中， 機組的控制、監(jiān)視系統(tǒng)都采用自動化水平較高、控制手段較為先進的計算機裝置，其裝置對電源質(zhì)量和供電可靠性都有很高要求；此外各種熱工自動裝置，如自動調(diào)節(jié)用組裝儀表、汽輪機電液數(shù)字調(diào)節(jié)裝置、鍋爐聯(lián)鎖及安全監(jiān)察系統(tǒng)FSSS、汽機監(jiān)視儀表（TSI）、協(xié)調(diào)控制系統(tǒng)（CCS）等，都需要有一個可靠的電源，該電源要求無論在機組本身廠用電中斷還是電網(wǎng)故障時，都不應(yīng)中斷供電，這些裝置一旦失電，將會使機組失去必要的監(jiān)視和調(diào)節(jié)手段，給機組的安全穩(wěn)定運行造成嚴重的威脅，甚至造成巨大的經(jīng)濟損失。這就

20、要求大容量機組中不但有可以使機組安全停機的事故保安電源，而且要求有一個為控制、監(jiān)視裝置及事故后狀態(tài)參數(shù)記錄裝置提供高供電品質(zhì)且不間斷供電的交流不停電電源，即Uninterruptible Power System,簡稱UPS電源。通常UPS電源的取得有兩種方法，其一是利用旋轉(zhuǎn)逆變法，即將電動發(fā)電機直接接于直流母線上，用旋轉(zhuǎn)的發(fā)電機將直流電轉(zhuǎn)化為交流電，這種方法由于設(shè)備簡單，供電較可靠，但旋轉(zhuǎn)設(shè)備運行維護復(fù)雜，噪音大，所以使用較少；其二是靜止逆變法，該供電方式可作自動切換，有較高的可靠性，維護工作量較小，但接線復(fù)雜，多用于300MW及以上電廠。 圖6-2京泰電廠UPS接線圖京泰電廠兩臺300MW

21、機組采用了由可控硅作為整流逆變元件的靜止逆變裝置的UPS電源。如圖6-2所示。UPS系統(tǒng)的運行方式UPS系統(tǒng)由四種不同運行方式組成。這四種運行方式相互間轉(zhuǎn)換過程中，UPS對負載的供電是不間斷的。1、正常運行模式此運行模式為市電輸入，經(jīng)整流器模組將交流市電轉(zhuǎn)為純凈、無突波、無雜訊的直流電源，提供逆變器模組使用，而逆變器模組會將直流電源再轉(zhuǎn)為比市電更穩(wěn)定的交流電源輸出，經(jīng)靜態(tài)開關(guān)模組再輸出至輸出負載，此時系統(tǒng)為逆變器電源供應(yīng)負載。2、蓄電池運行模式此運行模式為無市電輸入時，系統(tǒng)由電池經(jīng)逆變器模組，經(jīng)靜態(tài)開關(guān)模組至輸出負載，此時為電池電源供應(yīng)，使得交流輸出不會中斷。使用電池供電時，其供電時間受電池數(shù)量與負載量大小而有所不同，故如果市電中斷時，應(yīng)盡快做資料的存貯與正常的關(guān)機程序3、旁路運行模式此運行模式為當(dāng)逆變器發(fā)生異狀，如機內(nèi)溫度過高、或輸出負載過載，超過系統(tǒng)逆變器所能負荷的范圍時，U會自動將系統(tǒng)由逆變器模式切換到旁路模式，以防止系統(tǒng)損壞，此時輸入由第二電源經(jīng)旁路回路，靜態(tài)開關(guān)模組至輸出負載，此時為旁路電源供應(yīng)負載。4、手動維修旁路模式此系統(tǒng)運轉(zhuǎn)模式為