变电站的直流系统.docx

变电站的直流系统 (包头供电局，内蒙古 包头 014030) 摘 要：文章介绍了，它 在全站都停电的情况下，通 常提供 2 小时供电，能确保事故处理快速进行， 在变电站 中为控制、信号、继电保护、自动装置及事故照明等提供 可靠的直流电源。 关键词：整流；操作电源；事故照明；蓄电池直流电 源；浮充电 中图分类号：TM63 文献标识码：A 文章编号：1007 6921(XX)15009002 由蓄电池和硅整流充电器组成的直流系统,在变电站中 为控制、信号、继电保护、自 动装置及事故照明等提供了 可靠的直流电源。它还为操作提供可靠的操作电源，直流 系统的 可靠与否，对变电站的安全运行起着至关重要的作 用，是变电站安全运行的保证。把交流电 源变成直流电源 称为整流。 1 操作电源 是作为继电保护及自动装置、信号设备，控制及调节 设备的工作电源及断 路器的跳、合闸电源。大中型变电站 采用直流操作电源。 1.1 直流负荷的分类 按其用电特性的不同分为经常负荷、事故负荷和冲击 负荷 3 类。 1.1.1 经常负荷。它是指在所有运行状态下，由直流 电源不间断供电的负荷。它主要包括：经常带电的直流 继电器、信号灯、位置指示器；经常点亮的直流照明灯； 经常投入运行的逆变电源等。 一般说来，经常负荷在总的直流负荷中所占的比重是 比较小的。 1.1.2 事故负荷。事故负荷指正常运行时由交流电源 供电，当变电站的自用交流电源消失后由直流电源供电 的 负荷。它一般包括有：事故照明、载波通讯电源等。 1.1.3 冲击负荷。冲击负荷是指直流电源承受的短时 最大电流。它包括断路器合闸时的冲击电流和当时所 承受 的其他负荷电流 上述负载是选择直流电源的主要依据。 1.2 直流操作电源的分类及作用 1.2.1 蓄电池直流电源。蓄电池是一个独立、可靠的 直流电源，即使全站交流系统都停电的情况下，仍然在一 定时间 可靠供电，是变电站不可缺少的电源设备。蓄电池 组通常采用 110V 或 220V 的电压供电。 蓄电池一般分为酸性蓄电池或碱性蓄电池两种。前者 端电压较高、冲击放电电流大，适合于 断路器跳、合闸的 冲击负荷，但运行维护比较复杂；后者维护简便、寿命长， 但事故放电电 流小。 1.2.2 带电容器储能的硅整流直流电源。此装置由硅 整流设备和储能电容器组成，将站用的交流电源变为直流 操作电源。为了在故障 状态下，当站自用交流电源消失时， 能继续供给操作电源，装设了储能电容器。由于受到储 能 电容器容量的限制，这种操作电源在交流电源消失后，只 能在短时间内向继电保护及自动 装置以及断路器跳闸回路 供电。主要用在中、小型变电站。 1.2.3 复式整流直流电源。这是一种站自用交流电源、 电压互感器二次电压、电流互感器二次电流等为输入量的 复合式 整流设备。在正常运行时，由站自用交流电源或电 压互感器二次电压经整流后供电；故障状 态下，由电流互 感器二次电流通过磁饱和稳压器变为一定的电压，再经过 整流供电，因此， 也可以说复式整流是由电压源和电流源 两部分组成。其结构简单、运行维护工作量小，并能在故 障状态下输出较大的直流 电流，广泛用于具有单电源的中、 小型变电站。 1.3 对操作电源的基本要求 保证供电的高度可靠性。具有足够的容量，以保 证正常运行及故障状态下的供电。使用寿命长，运行、 维护方便。投资少，布置面积小。 2 蓄电池直流系统 2.1 蓄电池的作用、容量及直流系统 蓄电池是一种既能把电能转换为化学能以便储存，又 能把化学能转化为电能供给负载的化学 电源设备。以若干 蓄电池连接成蓄电池组，作为变电站的操作电源，不受电 网运行方式变化 的影响，在故障状态下仍能保证一段时间 的供电，具有很高的可靠性。 蓄电池主要由容器、电解液和正、负电机构成。当外 电路接通时，由于氧化还原的化学反应 ，正负极上有电子 的得失，有电流通过外电路，为直流负荷提供电能。 2.1.1 蓄电池组的作用。 由蓄电池构成的蓄电池组，主要为直流负荷提供可靠 的电能。但变电站一般采用浮充电的形 式，即蓄电池组与 交流整流后的直流并联，一同为下列负荷供电。 2.1.1.1 主控制室、就地操作的主配电装置、各电压 等级的厂用配电装置技术控制屏的 控制信号回路，以及各 级电压配电装置的断路器合闸线圈等。 2.1.1.2 事故照明网路，既在主控制室的专用事故照 明屏。对于只装一组蓄电池的变电 站，设置一块事故照明 屏；装两组蓄电池的变电站，设置两块事故照明屏。 2.1.1.3 其他直流用电设备，如通讯备用电源、主控 制室经常照明灯及电气试验等直流 负荷。 2.1.2 蓄电池的容量及自放电 蓄电池的容量，就是蓄电池放电到某一容许最小电压 的过程中所放出的电 量，以安时表示。蓄电池的容量与极 板类型、电解液的比重、放电电流的大小以及工作温度 等 因素有关。蓄电池通常以放电率表示放电至终止电压的快 慢。放电率可用放电电流的大小 或放电到终止电压的时间 长短表示。 蓄电池充电后，由于电解液上下层比重不同会形成一 定的电势差，同时电解液中含有的金属 杂质沉淀在极板上 会形成局部短路，因此蓄电池存在着自放电现象。自放电 现象增加了蓄电 池的内部损耗。 2.2 蓄电池组的运行方式 蓄电池组直流电源主要采用充电放电式和浮充电 式两种运行方式。 2.2.1 充电放电式运行方式。这种运行方式就是 对运行中的蓄电池组进行定期的充电，以保持蓄电池的良 好状态。充电装 置除充电时间以外是不工作的，在充电过 程中除了向蓄电池供电外，还要担负经常直流负载 ，故充 电设备必须有足够的容量。 蓄电池组由基本电池和端电池两部分组成，采用端电 池是为了在放电过程中调节接入蓄电池 的数量，以保持直 流母线电压的稳定。端电池的调节是通过端电池调整器来 实现的。 这种运行方式，通常每运行 12 昼夜就要充一次。显 然，操作比较频繁，也影响蓄电池的寿 命，目前已很少采 用。 2.2.2 浮充电运行方式。一般采用两套硅整流装置， 一套容量较大的作充电用，另一套容量较小的作浮充电用。 浮充 电 就是正常运行时整流电源与蓄电池并联运行，整 流电源一方面担负直流经常负荷，另一方面 以很小的电流 向蓄电池组浮充电，以补充由于自放电造成的容量损失， 使其经常处于充满电 状态。在这种运行方式下，蓄电池组 主要担负冲击负荷和事故负荷。 按浮充电方式工作的蓄电池组，经常处于充满电状态， 只有当交流电源消失或浮充整流器故 障时，才转化为长时 间放电状态。蓄电池组除了故障放电后及时充电外，平时 每个月要进行 一次充电，每 3 个月必须进行一次核对性放 电与均衡充电，以保持其有效的功能。浮充电源 工作方式 有两种，这里就不一一介绍了。 3 直流供电系统的接线 3.1 主控制室内控制、信号小母线供电网络 控制、信号和闪光电源小母线安装在各控制屏顶，小 母线按屏组分段，各段间以电缆连接， 再通过两路与电源 相连，在各段间及电源进线都装设刀闸开关，即可实现网 络的开环运行。 小母线分段的目的是为了便于检修和处理 故障。 3.2 屋外配电装置断路器合闸线圈供电接线 屋外配电装置断路器合闸线圈的供电，是以电缆连接 电源和各断路器的端子箱构成的。端子 箱之间的连接电缆 芯，就是断路器的合闸电源母线。正常运行时，通过刀闸 开关将合闸电源 母线分为两段，各段单独取得电源。 3.3 事故照明供电接线 事故照明电源由安装于控制室内的事故照明自动切换 装置供电,并以单回路供电。 事故照明负荷由 220V 交流电源供电。当交流电源消失 时，回路切断交流电源。蓄电池组 220V 直流电源投入事故 照