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风电场直流系统简介 部门 运维部姓名 李永超 讲师介绍 注 字体建议使用微软雅黑 大小尽可能不小于20 目录 直流系统功能及其组成 1 原理图简介 2 CONTENTS 课程目标 注 字体建议使用微软雅黑 大小尽可能不小于20 直流系统的功能和组成 一 直流系统的功能 直流系统为发电厂和变电站提供稳定可靠的直流电源 在发电厂和变电站全部停电的情况下 能保证直流负荷的可靠供电 直流系统的负荷按其功能分为控制负荷和动力负荷 控制负荷包括 电气的控制 信号 测量和继电保护 自动装置等 动力负荷包括 断路器电磁操动的合闸机构 交流不停电电源装置 远动 通信装置的电源及事故照明等 二 直流系统的组成 直流系统由充电模块 监控模块 降压装置 直流馈电 绝缘监测单元 蓄电池组和蓄电池巡检单元等组成 另外 根据用户的需求 可以在直流系统中配置逆变电源 48V或24V通信电源 DC DC变换器 事故照明装置等 直流系统的功能和组成 充电模块 一 充电模块的功能 充电模块是将电网交流电整流为具有额定电压的直流电 其输出一部分给蓄电池充电 另一部分为控制负荷供电 是直流系统中最基本的组成部分 220V充电模块 二 充电模块的分类 1 按照冷却方式分为自冷 风冷和风自冷一体模块 2 按照额定输出电压分为220V 110V 48V和24V模块 3 按照额定输出电流分为5A 10A 20A等模块 48V充电模块 充电模块 监控模块 一 监控模块的功能 监控模块负责对整个直流系统的运行状态进行监测 实现系统的智能化管理 满足变电站无人职守的要求 监控模块主要有 四遥 显示 通信等功能 四遥 功能分别为 1 遥测 测量直流系统的模拟量数据 如交流输入电压 电池电压 电池充放电电流 合母 控母电压 负载电流 环境温度等 2 遥信 采集直流系统的数字量 开关量 信息 如避雷器故障 直流馈电开关跳闸 电池熔断器故障等 3 遥控 控制充电模块开关机和蓄电池均 浮充转换 4 遥调 调节充电模块输出电压和输出电流 监控模块 降压装置 一 降压装置的功能 根据电力行业标准 控制母线电压应为直流系统标称电压的85 110 对于含18节12V和108节2V蓄电池的直流系统 蓄电池均充电压为 2 33 108 252V 即母线电压为 252V 超过控制母线要求的范围 所以直流系统要设置降压装置 使控制母线的电压保持在规定的范围内 如果采用104节2V蓄电池 母线电压为 242V 不再设降压装置 此时控制母线和合闸母线合为同一母线 降压装置 二 降压装置的分类 根据工作原理的不同 降压装置分为硅链分级调压和开关变换型无级调压 硅链调压是利用大功率二极管PN结正向压降叠加来产生调整电压 如20A 35V 5级降压硅链 每级降7V 无级调压装置采用软开关技术来实现调压 即降压模块 降压装置 3 降压硅链 具有自动和手动调压功能 通过监控完成自动调压 通过操作转换开关完成手动调压 五级硅链自动 手动调压原理图 直流馈电 一 直流馈电的功能 每路直流馈出开关独立为用电负荷提供直流电源 当其中1路发生故障时 不影响其他回路的供电 二 直流馈电的分类 按照用电负荷的不同分为控制馈电和合闸 动力 馈电 三 馈电开关的选型 馈出开关选用专用直流断路器 带告警触点 常用直流断路器厂家为 北京人民电器 GM32M GM100M系列 西门子 5SY5系列 施耐德 C65H DC系列及ABB S262M DC系列 如型号为 GM32M 2308R 20A 表示两极直流断路器 带告警触点 额定电流为20A 绝缘监测单元 一 绝缘监测单元的功能 直流系统为不接地系统 其绝缘水平将直接影响二次回路的运行可靠性 当出现两点接地时 会造成严重的危害 容易引起断路器的控制回路 继电保护等二次回路不正确动作及控制回路熔断器熔断 因此必须在直流系统安装可靠的绝缘监测装置 当某一点发生接地故障时 能立即发出报警信号并指示故障支路 有利于维护人员及时排除接地故障 二 绝缘监测单元的分类 按照功能不同分为 母线型绝缘监察继电器和支路查找型绝缘监测仪 接地选线装置 母线绝缘监测方法有平衡电桥法和不平衡电桥法 支路绝缘监测方法有直流法 采用漏电流传感器 和交流法 向母线注入低频交流信号 绝缘监测单元 1 绝缘闪光继电器 具有母线绝缘监测功能 同时为断路器信号回路提供闪光电源 采用平衡电桥法通过测量正 负母线对地电压得到正 负母线对地电阻 蓄电池 一 蓄电池的功能 蓄电池组作为直流系统的重要组成部分之一 起着能源储备及供应作用 其性能的好坏直接影响发电厂和变电站直流系统的稳定运行 蓄电池组为断路器电磁操动合闸机构提供较大的冲击电流 在交流停电时保证控制负荷及事故照明用电 二 蓄电池的分类 按照电解液的不同分为酸性蓄电池和碱性蓄电池 直流系统比较常用的蓄电池为阀控式密封铅酸蓄电池 VRLA电池 和镉镍碱性蓄电池 铅酸蓄电池的电解液为浓硫酸 镉镍碱性蓄电池的电解液为氢氧化钾 蓄电池 三 铅酸蓄电池的工作原理 负极材料 Pb正极材料 PbSO4电解质溶液 H2SO41 充电状态 将电能转化为化学能 储能 充电过程阴极 PbSO4 2e Pb SO42 阳极 PbSO4 2e 2H2O PbO2 4H SO42 总反应 2PbSO4 2H2O Pb PbO2 2H2SO42 放电状态 将化学能转化为电能给直流负荷供电 放电过程负极 Pb 2e SO42 PbSO4正极 PbO2 2e SO42 4H PbSO4 2H2O总反应 Pb PbO2 2H2SO4 2PbSO4 2H2O 蓄电池 四 铅酸蓄电池的容量1 容量定义 在规定放电温度 25 放电电流 IN 放电终止电压 1 80V 的条件下所获得的电量 CN 蓄电池容量的单位为Ah 2 容量的计算 CN INtN其中 tN为放电到终止电压的时间 即放电率 单位为小时 h 铅酸蓄电池以10小时为正常放电率 五 铅酸蓄电池的充电特性 1 浮充电 浮充 在正常运行时 充电装置承担经常负荷 同时向蓄电池组补充充电 使蓄电池以满容量的状态处于备用 蓄电池 25 单体浮充电压取 2 23 2 27V 2 均衡充电 均充 为补充蓄电池在使用过程中产生的电压不均匀现象 使其恢复到规定的范围内而进行的充电 以及大容量放电后的补充充电 统称为均衡充电 25 单体均充电压取 2 30 2 35V 通常取2 33V 3 恒流限压充电 恒流 限压是均衡充电的两个阶段 先采用的恒定电流充电 当蓄电池的电压达到均充电压时 自动转为恒压均充电 均充末期 当电流到达转浮充电流时 监控启动计时 计时结束后 自动转为浮充 蓄电池巡检单元 一 蓄电池巡检单元的功能 1 测量单体电池电压 2