PZ61-2000高频开关直流操作电源系统项目设计方案.doc

PZ61-2000高频开关直流操作电源系统项目设计方案产品发展历程我们在1996年开始研制高频开关电力电源，第一代硬开关电源产品1998年开始批量供货，1999年4月通过原国家电力公司和机械工业局联合鉴定。第二代模数混合控制的软开关电源产品于2002年投产。十多年来，从发电厂到变电站向客户提供了五千多套高频开关电源系统，性能稳定可靠，受到一致好评。1999年12月国内首个在火电厂投入运行，由9个30A/220V高频开关整流器组成的直流操作电源系统是由我公司生产的，距今已可靠运行9年有余，情况良好。我公司开发制造的40A/220V和50A/110V高频开关整流器，目前是国内单模块输出功率最大，系统运行时间最长的产品。2008年8月，电源的第三代PZ61-2000系列全数字化控制的软开关电源产品正式投放市场，与第二代产品相比，在高频变换技术、装置系统平台、系统管理平台、模块结构平台和电磁兼容性能方面实现了全面提升。 高频变换技术：整流模块实现全面软开关变换和数字控制，开关变换频率更高，效率更高，体积更小，智能化水平更高。 装置系统平台：绝缘检测和集中监控装置采用统一的软硬件平台设计，使不同的装置可以共享硬件平台，不同的硬件平台可以共享软件，方便维护升级。 系统管理平台：电源系统的集中监控软件采用面向对象的编程方法，通过配置工具满足不同工程需求。对蓄电池的管理实现专家维护与状态分析的有机结合，大大提高了电源系统自动化管理水平。 模块结构平台：系统的功率变换、绝缘检测和集中监控功能模块统一采用19英寸2U4U标准机箱结构，并配以装饰塑料面板；开关量采集、电池巡检等辅助功能模块统一采用35mm导轨安装结构；端子接线统一采用插拔式结构。一体化的标准模块结构设计，不但使电源系统的外观得到全面提升，而且大大提高了系统的可维护性，缩短维护时间。 电磁兼容性能：成套电源系统通过了要求的全部11项电磁兼容（EMC）试验，具有良好的抗干扰能力，对电网及其它设备的干扰小，传导干扰和辐射干扰均小，完全满足智能化控制系统的安装使用要求。为保证直流操作电源系统不间断连续可靠供电，我公司新一代的高频开关电源产品在系统的可靠性设计和保护功能设置上采取了以下措施： 扩大电网适应范围：交流配电单元采用宽范围电压设计，如双路电源转换系统控制单元的工作电压范围达到200V500V。 交流输入三级防雷：交流输入端第一级C级防雷器，保护残压水平1.9kV；整流模块输入端第二级D级防雷器，保护残压水平1.6kV；整流模块内EMI吸收脉冲残压1.2kV。 加大功率器件余量：高频开关整流模块的整流桥设计耐压为1600V，MOSFET开关管设计耐压为800V，IGBT开关管设计耐压为1200V，快恢复管设计耐压为1200V。此外，功率管较大的电流设计余量，使工作温升较低。 全软开关变换技术：全面采用软开关零电流关断技术（ZCS）和软开关零电压开通技术（ZVS），可大幅减小开关管的开关损耗，提高转换效率；而且开关过程由于电压变化率（dv/dt）和电流变化率（di/dt）减小很多，功率开关管承受的电应力较小，可靠性得到很大提高。 输出并联隔离技术：高频整流模块N+1（2）方式并联输出采用硬件自主均流技术和二极管隔离技术，一方面实现负荷电流自主均分，延长单个模块寿命；另一方面当有模块出现故障时，不影响其它模块正常工作。 全隔离防尘技术：高频电源模块采用全隔离的防尘散热风道，使对流空气只能通过封闭的散热器风道流出，避免灰尘聚集到控制电路；同时模块的控制电路板经过特殊的三防喷涂处理，可以有效隔离静电吸附尘埃，防止绝缘破坏。 硅堆开路保护：调压硅堆压降采用实时在线监测，当有硅链出现开路故障时，保护电路立即短接故障硅堆，保证直流控制母线不间断供电。 全选择性保护：直流配电回路蓄电池组输出和直流馈电输出采用全选择性保护电器设计方案，可以实现级差配合，杜绝短路故障时出现越级跳闸。 完善的监控系统：电源监控系统采用分散测量和控制，集中管理的集散模式，这种设计思想使系统组成扩容方便、灵活，并可减少监控系统引入的故障因素。电池的智能管理可以完成电池状态检测和容量计算，并根据检测结果进行均充和浮充转换、充电限流以及定时均充等功能。结合电池充电过/欠压或过流的及时报告，可以保证系统的可靠性。系统型号定义高频开关电力操作直流电源系统的型号规格定义如下：PZ 612 直流系统标称电压 充电装置额定电流 系统配置方案代号 配套模块系列号 成套产品系列号 直流电源屏（柜） 直流系统标称电压：220V，110V。 充电装置额定电流：为满配置并联整流模块的额定电流之和。220V整流模块额定电流：5A、10A、20A、30A、40A；110V整流模块额定电流：10A、20A、30A、40A、50A。 系统配置方案代号用三位数定义如下：111-系统配置方案为1组蓄电池、1组整流器、单母线接线；112-系统配置方案为1组蓄电池、1组整流器、单母线分段接线；121-系统配置方案为1组蓄电池、2组整流器、单母线接线；122-系统配置方案为1组蓄电池、2组整流器、单母线分段接线；222-系统配置方案为2组蓄电池、2组整流器、两段单母线接线；232-系统配置方案为2组蓄电池、3组整流器、两段单母线接线。直流操作电源系统的各种配置方案可以派生多个典型的接线方式，分别在配置方案代号后缀字母A、B、C等加以区分。各种典型接线方案的单线图和技术特点参见附录。 用数字2表示系统配置20系列高频开关整流模块、电池巡检模块、绝缘监测模块、配电监控模块和微机监控模块。系统工作原理系统构成原理：PZ61高频开关直流操作电源系统由交流配电单元、高频整流模块、蓄电池组、硅堆降压装置、绝缘监测装置、电池巡检装置、配电监测单元和集中监控模块等部分组成，系统构成原理接线如图1所示。图1 高频开关直流操作电源系统构成原理接线图系统供电原理：高频开关直流操作电源系统的供电原理如图2所示：图2 高频开关直流操作电源系统供电原理图交流输入电源正常时，通过交流配电单元给各个整流模块供电。整流模块将交流电变换为直流电，经保护电器(熔断器或断路器)输出，一方面给蓄电池充电，另一方面经直流配电馈电单元给直流负载提供正常的工作电源。当交流输入电源故障停电时，整流模块停止工作，由蓄电池组不间断地给直流负载供电。系统监控原理：高频开关直流操作电源系统的监控构成原理如图3所示：图3 高频开关直流操作电源系统监控构成原理图电源系统的监控采用三级测量、控制、管理模式。最高一级为调度中心电源监控后台，电源监控后台通过电站自动化系统以RS485总线、光纤或以太网接入方式与电源系统的微机监控装置连接；电源系统的微机监控装置构成第二级测控；电源系统的第三级测控由下一级的智能设备高频整流模块、绝缘监测装置和电池巡检装置，以及数字变送仪表和开关量采集模块等配电测控单元组成。电源系统的微机监控装置通过RS485总线与这些智能电源设备联结为一体，同时通过RS485或其它通信方式与电站的后台计算机通信。微机监控装置通过对高频整流模块、绝缘监测装置和电池巡检装置，以及数字变送仪表和开关量采集模块等配电测控单元发出数据采集和控制命令，获得系统的各种运行参数，实施各种控制，实现对电源系统的“四遥”，满足无人值守的要求。系统技术指标工作环境条件： 环境温度：1055，24h内平均温度不高于35。 相对湿度：a) 在环境温度为40时，空气的平均最大相对湿度不超过50。b) 最湿月空气的平均最大相对湿度不超过90（205）。 海拔高度：设备安装地点的海拔高度应在2000米以下。 大气压力：80kPa110kPa。 安装位置：垂直安装，任一方向不超过5。 使用场所：设备安装地点应无强烈振动和冲击，无腐蚀金属和破坏绝缘的有害气体，无导电尘埃和引发火灾及爆炸的危险介质，无强电磁场和高频电磁干扰。基本技术参数： 交流输入电源：a) 工作电压：380V15。b) 工作频率：50Hz5。 直流输出电压：a) 系统标称电压：220V；110V；b) 专供控制负荷的直流母线电压为系统标称电压值的85110。c) 专供动力负荷的直流母线电压为系统标称电压值的87.5112.5。d) 控制与动力合并供电的直流母线电压为系统标称电压值的87.5110。e) 设置硅堆降压装置，控制负荷与动力负荷混合供电的直流系统：控制负荷直流母线电压为系统标称电压值的87.5110；动力负荷直流母线电压为系统标称电压值的87.5115。 直流输出电流：a) 充电装置额定电流：10A、20A、30A、40A、50A、60A、80A、100A、120A、160A、200A、250A、300A、400A、500A、600A、800A。b) 硅降压装置额定电流：20A、40A、60A、80A、100A、200A、400A、600A。c) 直流主母线额定电流：400A、630A、800A、1250A、1600A、2000A。技术性能指标： 绝缘电阻：10M。 绝缘强度：交流50Hz、有效值2000V（直流3000V），1min。 充电电压调节范围：高频开关充电装置在充电（恒流）状态下的电压调节范围和在浮充电及均衡充电（稳压）状态的电压调节范围如表1。表1：充电装置输出电压调节范围运行状态电压调节范围（220V或110V系统）防酸式铅酸蓄电池阀控式铅酸蓄电池充电(恒流)0.85Ue1.35Ue0.85Ue1.25Ue浮充电(稳压)0.90Ue1.20Ue0.90Ue1.20Ue均衡充电(稳压)1.00Ue1.35Ue1.00Ue1.25UeUe：直流系统标称电压；Ie：充电装置额定电流（N个工作模块）；：该系数整流模块需定制。 充电电流调节范围：20100额定值。 充电装置稳流精度：不超过0.5。 充电装置稳压精度：不超过0.5。 直流输出纹波系数：0.1（阻性负载）。 整流模块均流不平衡度：不超过3。 充电装置满载效率：92。 充电装置功率因数：0.94。 音响噪声：55dB。 MTBF：100000小时。交流配电单元交流配电单元实现由交流电源输入到高频整流模块的电源分配和保护，按交流进线电源的路数分单路交流配电和双路交流配电两种类型。交流配电电路：图4为单路输入交流配电单元的电路，适用于一组充电装置由一路交流电源供电的系统；图5为双路输入交流配电单元的电路，适用于一组充电装置由两路交流电源供电的系统。图4 单路输入交流配电单元电路图图5 双路输入交流配电单元电路图双路电源切换：双路交流电源的切换采用电磁操作的PC级自动转换开关实现，自带机械联锁及电气联锁，即可手动操作也可自动操作。通过操作手柄用户可对转换开关进行手动切换，包括“合分”和“合分”两个工作位置；自动操作方式下，由控制电路完成对两路交流进线电源的监测和自动切换控制，具体的控制功能如表2所示。表2： 双电源自动切换控制功能表电源状态控制功能一路电源二路电源自投自复正常正常合分：一路常用电源供电故障正常分合：切换为二路备用电源供电恢复正常正常合分：恢复为一路常用电源供电正常故障合分：保持由一路常用电源供电正常恢复正常合分：保持由一路常用电源供电三级防雷保护：交流配电单元的输入设有三级防雷措施：其中FV1为C级防雷器（40kA），安装在交流电源进线侧，作为第一级防雷保护措施，能绝大部分泄放雷击感应或开关操作产生的浪涌电流，限制过电压幅值。FV2为D级防雷器（20kA），安装在整流模块交流分配母排侧，其作为第二级防雷保护措施，与第一级保护配合，能有效泄放残余的浪涌电流，进一步限制模块侧的浪涌电压，结合整流模块内的EMI吸收，能将电涌冲击对整流模块的危害降至最小。C级防雷器模块设有状态指示窗口，当模块失效时窗口由绿色变为红色，并输出告警信号。D级防雷器设有状态指示灯，失效时指示灯熄灭。QF为防雷保护断路器，避免防雷器因失效过载损坏线路，其辅助信号用于监视开关状态。交流电源监测：PV为交流电压测量变送仪表，用于监测交流工作电源电压，当交流电源过压、欠压或缺相时，由电源系统的监控装置发出相应的告警信号。高频开关整流器高频开关整流器的作用是将交流电变换为直流电，一方面给电池充电，同时提供直流系统的经常负荷电流。工作原理：高频开关整流器的工作原理如图7所示：图7 高频开关整流器原理框图如图7所示高频开关整流器的主回路包括EMI滤波、全桥整流、PFC校正、高频逆变、高频变压器、高频整流和LC滤波，各部分的功能如下： EMI滤波：抑制交流输入侧的尖峰电压干扰，将过电压冲击对整流模块的危害降至最小；阻断整流模块产生的高频干扰反向传输污染电网。 全桥整流：采用整流桥直接将交流输入电压变换为脉动直流电。 PFC校正：单相模块采用有源器件，三相模块采用无源器件，将整流所得的脉动直流电转换成平滑的直流电，对交流输入电路的功率因数进行校正。 高频变换：采用MOSFET或IGBT开关功率器件，将输入直流电变换为脉宽可调的高频交流脉冲波。 高频变压器：将高频交流脉冲波隔离、耦合输出，实现交流输入与直流输出的电气隔离和功率传输。 高频整流：采用快恢复二极管，将高频交流脉冲波变换为高频脉动直流电。 LC滤波：采用无源LC器件，将高频脉动直流电转换成平滑的直流电输出。技术特点： 开关变换：开关变换全面采用软开关技术，可大幅减小功率器件的开关损耗，提高转换效率；同时，由于电压变化率（dv/dt）和电流变化率（di/dt）减小很多，功率开关器件承受的电应力较小，可靠性得到很大提高；另外，由于dv/dt和di/dt的减小，高频开关电源产生的电磁干扰也有很大的改善，通过全部电磁兼容（EMC）试验，被称为“绿色电源”。 并联均流：采用先进的平均值自动均流技术，通过均流母线建立并联模块电流反馈放大信号的电压平均值，它表征总负载电流的平均值。将每个模块的电流反馈信号电压与均流母线电压比较，通过误差信号来适当调节模块输出电压，从而调节其输出电流，使各并联模块输出电流等于总负载电流的平均值，非常精确地实现自动均流。图8 高频开关整流器并联均流电路原理图均流母线断开或开路都不会影响整流模块独立工作，但某一模块失效会使均流母线电压下降，因此对连接均流母线的电流反馈信号输出采用了继电器保护，保证单个模块故障不影响其它模块正常均流输出。 控制保护：具有自动稳压、稳流调节；输出电压、电流整定；无级限流调节；运行状态指示；输出电压、电流显示；输入过压、欠压、缺相保护，输出过压、过流保护，模块过温保护功能。 安全模式：采用不依赖上位监控的分散控制工作方式，正常时整流模块受上位监控的控制；在监控模块异常退出或通信中断时，整流模块自动进入安全工作模式，按预先设定的安全电压值运行，保证系统正常的充电电压输出。 防尘措施：采用可拆卸的防尘网栅和全隔离的防尘散热风道，对流空气首先由网栅过滤，然后通过封闭的散热器风道流出，可以避免灰尘聚集到控制电路；同时模块内的控制电路板经过特殊的三防喷涂处理，具有防腐、防霉和防尘的作用，可以有效隔离静电吸附尘埃，防止绝缘破坏。这些措施的应用充分保证了模块工作的稳定性和可靠性。 温控调速：模块的轴流风机转速采用温度调节，大大延长寿命达10年以上。 端子接线：采用后插拔连接器，支持热插拔维护，整流模块在不断开交流输入与直流输出的情况下可以自由插拔更换，实现安全、快捷维护整流模块。模块规格： ZZG21系列整流模块（单相输入，MOSFET开关变换，工作频率100kHZ）：ZZG21-05220-标称直流输出电压220V，额定输出电流5A；ZZG21-10220-标称直流输出电压220V，额定输出电流10A；ZZG21-10110-标称直流输出电压110V，额定输出电流10A；ZZG21-20110-标称直流输出电压110V，额定输出电流20A。 ZZG22系列整流模块（三相输入，MOSFET开关变换，工作频率100kHZ）：ZZG22-05220-标称直流输出电压220V，额定输出电流5A；ZZG22-10220-标称直流输出电压220V，额定输出电流10A；ZZG22-10110-标称直流输出电压110V，额定输出电流10A；ZZG22-20110-标称直流输出电压110V，额定输出电流20A。 ZZG23系列整流模块（三相输入，IGBT开关变换，工作频率50kHZ）：ZZG23-20220-标称直流输出电压220V，额定输出电流20A；ZZG23-30220-标称直流输出电压220V，额定输出电流30A；ZZG23-40220-标称直流输出电压220V，额定输出电流40A；ZZG23-30110-标称直流输出电压110V，额定输出电流30A；ZZG23-40110-标称直流输出电压110V，额定输出电流40A；ZZG23-50110-标称直流输出电压110V，额定输出电流50A。ZZG21、22系列整流模块ZZG23系列整流模块技术指标：ZZG20系列整流模块的技术指标参见表3、表4和表5。表3 ZZG21系列整流模块技术指标项目技术指标ZZG21-05220ZZG21-10220ZZG21-10110ZZG21-20110输入特性输入电压154V275V（单相二线，满足铁路宽范围电压要求）交流频率50Hz10功率因数0.99满载效率92最大输入功率1.65kW3.3kW1.7kW3.4kW输出特性电压调节范围176V286V88V143V额定输出电流5A10A10A20A最大输出电流6A11A11A22A限流调节范围1A100%额定值软启动时间48秒稳压精度不超过0.3稳流精度不超过0.5纹波系数0.3（峰峰值）温度系数0.2（1/）保护特性输入过压保护2813V关机，可自恢复，回差电压39V输入欠压保护1483V关机，可自恢复，回差电压612V输入缺相保护关机，可自恢复输出过压保护2955V关机，1min内3次不可恢复 1483V关机，1min内3次不可恢复输出欠压保护1704V告警，回差电压4V852V告警，回差电压2V输出过流保护关机，可自恢复输出短路保护电压1704V，回缩电流40额定值，可自恢复过温保护755关机，温度降低后可自恢复人机界面LED数码管指示输出电压和电流，电压误差1V，电流误差0.2A绿色LED“运行”指示黄色LED“保护”指示红色LED“故障”指示按键设置模块运行参数，显示与给定校正拨码开关6位：设置模块运行方式和通信地址其它冷却方式风冷（防尘）音响噪声55dB外形尺寸2U高19英寸机箱表4 ZZG22系列整流模块技术指标项目技术指标ZZG22-05220ZZG22-10220ZZG22-10110ZZG22-20110输入特性输入电压304V456V（三相三线）交流频率50Hz10功率因数0.94满载效率92最大输入功率1.65 kW3.3kW1.7kW3.4kW输出特性电压调节范围176V286V88V143V额定输出电流5A10A10A20A最大输出电流6A11A11A22A限流调节范围1A100%额定值软启动时间48秒稳压精度不超过0.3稳流精度不超过0.5纹波系数0.3（峰峰值）温度系数0.2（1/）保护特性输入过压保护4655V关机，可自恢复，回差电压515V输入欠压保护2955V关机，可自恢复，回差电压1020V输入缺相保护关机，可自恢复输出过压保护2955V关机，1min内3次不可恢复1483V关机，1min内3次不可恢复输出欠压保护1704V告警，回差电压4V852V告警，回差电压2V输出过流保护关机，可自恢复输出短路保护电压1704V，回缩电流40额定值，可自恢复过温保护755关机，温度降低后可自恢复人机界面LED数码管指示输出电压和电流，电压误差1V，电流误差0.2A绿色LED“运行”指示黄色LED“保护”指示红色LED“故障”指示按键设置模块运行参数，显示与给定校正拨码开关6位：设置模块运行方式和通信地址其它冷却方式风冷（防尘）音响噪声55dB外形尺寸2U高19英寸机箱表5 ZZG23系列整流模块技术指标项目技术指标ZZG23-20220ZZG23-30220ZZG23-40220ZZG23-30110ZZG23-40110ZZG23-50110输入特性输入电压304V456V（三相三线）交流频率50Hz10功率因数0.94满载效率92最大输入功率6.6kW9.9 kW13.2kW5kW6.7kW8.4 kW输出特性电压调节范围176V286V88V143V额定输出电流20A30A40A30A40A50A最大输出电流22A32A42A32A42A52A限流调节范围1A100%额定值软启动时间48秒稳压精度不超过0.3稳流精度不超过0.5纹波系数0.3（峰峰值）温度系数0.2（1/）保护特性输入过压保护4655V关机，可自恢复，回差电压515V输入欠压保护2955V关机，可自恢复，回差电压1020V输入缺相保护关机，可自恢复输出过压保护2955V关机，1min内3次不可恢复1483V关机，1min内3次不可恢复输出欠压保护1704V告警，回差电压4V852V告警，回差电压2V输出过流保护关机，可自恢复输出短路保护电压1704V，回缩电流40额定值，可自恢复过温保护855关机，温度降低后可自恢复人机界面LED数码管指示输出电压和电流，电压误差1V，电流误差0.2A绿色LED“运行”指示黄色LED“保护”指示红色LED“故障”指示按键设置模块运行参数，显示与给定校正拨码开关6位：设置模块运行方式和通信地址其它冷却方式风冷（防尘）音响噪声55dB外形尺寸3U高19英寸机箱硅堆降压装置对于阀控式铅酸蓄电池直流系统，当2V单体电池的个数大于104只（110V系统大于52只）时，充电装置对蓄电池组的充电电压将超过直流控制母线允许的变化范围（标称电压值的87.5110），因此在充电装置、蓄电池组与直流控制母线之间需要串联一个降压装置，把控制直流母线的电压稳定在规定的范围内。工作原理：硅堆降压装置的工作原理如图9所示：图9 硅堆降压装置原理图如图9所示硅堆降压装置由降压硅堆（硅链）、执行继电器、控制单元和控制转换开关组成，各部分的功能如下： 降压硅堆是由多个大功率硅整流二极管串接而成，利用基本恒定的正向导通压降作为调整电压，通过改变串入线路的硅堆数量获得适当的压降，达到电压调节的目的。相比于其它形式的电压调节方式，采用硅堆降压具有抗电流冲击能力大、安全、可靠的优点。 降压硅堆分4节串联而成，在每节硅堆两端并接调压执行继电器的常闭触点，若驱动执行继电器动作，令其触点断开，使该节硅堆串入线路，降压装置的电压降增大；反之，若执行继电器返回，其触点闭合把该节硅堆短接，使得串入线路中的硅堆节数减少，降压装置的电压降减小。 控制转换开关SA用于选择调压控制方式，当开关手柄在-45位置时，硅堆降压装置处于自动调压状态，硅堆调压控制单元AVR根据控制母线电压的变化情况，驱动适当数量的执行继电器动作，保证控制母线的电压在正常范围内。当开关手柄在0位置时，硅堆降压装置处于旁路直通状态，此时的各节硅堆被执行继电器短接旁路。当开关手柄分别在45180位置时，硅堆降压装置处于手动调压状态，此时开关手柄的不同操作位置，强制不同数量的执行继电器动作，实现手动调节控制直流母线的电压。 隔离开关QS是在硅堆降压装置故障维护时，为直流控制母线提供一个旁路直通回路，保证直流控制母线连续不间断供电。控制保护： ZTY20硅堆调压控制单元采用单片机电路，实时监测直流控制母线的电压，并与设定值进行比较，根据比较结果控制硅堆的投入节数，保证直流控制母线的电压在规定的范围内。 ZTY20硅堆调压控制单元实时监测降压硅堆各节的电压降，当投入线路中的某一节硅堆出现开路时，调压控制单元自动闭锁与该节硅堆并联的继电器，使该节硅堆被短接旁路，保证直流控制母线不间断供电。装置规格： 220V系列硅堆降压装置：ZTY23-20A/3X8V-额定电流20A，额定电压220V，额定最大调节压降24V；ZTY23-40A/3X8V-额定电流40A，额定电压220V，额定最大调节压降24V；ZTY23-60A/3X8V-额定电流60A，额定电压220V，额定最大调节压降24V；ZTY24-20A/4X8V-额定电流20A，额定电压220V，额定最大调节压降32V；ZTY24-40A/4X8V-额定电流40A，额定电压220V，额定最大调节压降32V；ZTY24-60A/4X8V-额定电流60A，额定电压220V，额定最大调节压降32V。 110V系列硅堆降压装置：ZTY23-20A/3X4V-额定电流20A，额定电压110V，额定最大调节压降12V；ZTY23-40A/3X4V-额定电流40A，额定电压110V，额定最大调节压降12V；ZTY23-60A/3X4V-额定电流60A，额定电压110V，额定最大调节压降12V；ZTY24-20A/4X4V-额定电流20A，额定电压110V，额定最大调节压降16V；ZTY24-40A/4X4V-额定电流40A，额定电压110V，额定最大调节压降16V；ZTY24-60A/4X4V-额定电流60A，额定电压110V，额定最大调节压降16V。ZTY20系列硅堆降压装置技术指标：ZTY20系列硅堆降压装置的技术指标参见表6。表6 ZTY20系列硅堆降压装置技术指标项目技术指标ZTY23-20A/3X8VZTY24-20A/4X8VZTY23-40A/3X8VZTY24-40A/4X8VZTY23-60A/3X8VZTY24-60A/4X8VZTY23-20A/3X4VZTY24-20A/4X4VZTY23-40A/3X4VZTY24-40A/4X4VZTY23-60A/3X4VZTY24-60A/4X4V额定工作电压220V110V工作电压范围160300V80150V额定工作电流20A40A60A20A40A60A耐受冲击电流300A600A900A300A600A900A最大调节压降24V/32V（额定值）12V/16V（额定值）额定动作电压动作值：228V，返回值：216V动作值：114V，返回值：108V动作电压误差1.2V0.6V动作响应时间1S报警输出触点5A/250VAC（COS=1）；1A/220VDC（T=0）控制单元人机界面绿色LED“运行”指示黄色LED4个：“第14节硅堆投入”指示红色LED4个：“第14节硅堆开路”指示转换开关选择调压控制方式：自动、旁路或手动电流拓扑：对于60A以上的硅堆降压装置，采用如图10所示的电流拓扑电路。图10 60A以上硅堆降压装置原理图电流拓扑可提供额定100A、200A、400A和600A四种规格的硅堆降压装置，其中100A的降压硅堆选用链式结构组件，200A及以上的降压硅堆选用热管式一体化二极管功率组件。调压执行继电器选用24V直流接触器，由开关电源驱动。具体的设备配置见表7。表7 100A、200A、400A、600A硅堆降压装置设备配置降压装置额定参数降压硅堆直流接触器开关电源100A/3X8V 220VGD-100A/1X8V 3串GSZ2-100DB/24BZJ-100D/24 48BXJ802-220 24V100A/4X8V 220VGD-100A/1X8V 4串100A/3X4V 110VGD-100A/2X4V 1串GD-100A/1X4V 1串XJ802-110 24V100A/4X4V 110VGD-100A/2X4V 2串200A/4X6V 220VYGZ45-200A/400V 4组GSZ2-200DB/24BZJ-200D/24 48BXJ802-220 24V200A/4X3V 110VYGZ45-200A/400V 2组XJ802-110 24V400A/4X6V 220VYGZ45-400A/400V 4组GSZ2-400SB/24BZJ-400S/24 48APW800-220 24V400A/4X3V 110VYGZ45-400A/400V 2组PW800-110 24V600A/4X6V 220VYGZ45-600A/400V 4组BZJ-600S/24 48APW800-220 24V600A/4X3V 110VYGZ45-600A/400V 2组PW800-110 24V直流配电单元直流配电单元是采用隔离开关和保护电器（熔断器或断路器）实现由充电装置、蓄电池组、直流母线和馈电输出的配电联接。系统接线：不同配置的直流系统，可提供多种型式的系统接线方案来满足运行维护要求。不同配置直流系统的接线方案单线图及其技术特点参见附录一，用户可根据不同工程直流系统配置和运行维护的要求，选择合适的接线方案。典型系统接线方案的充电装置和蓄电池组输出采用负荷开关隔离电器，保护电器采用熔断器；母线联络回路采用负荷开关隔离电器，直流馈电输出采用同时具有隔离和保护功能的直流专用断路器。隔离电器：直流配电回路的隔离电器一般选用Q系列隔离开关，其采用全封闭的壳体，开关的动、静触头及灭弧系统均在封闭的壳体内，达到零飞弧。Q系列开关采用独特的自洁防熔焊双断点触头系统，动、静触头的运动是既有滚动又有滑动摩擦。一方面能清洁触头表面，以提高接触性能；另一方面，操作过程若熔焊即将发生，摩擦就会增加，并把开始发生熔焊的针点滚断，从而有效防止触头熔焊的发生。此外Q系列开关具有弹簧储能的操作机构，利用连杆机构过死点，靠弹簧力完成分、合动作，使开关的动作是无关人力的，保证其动作的可靠与稳定。Q系列开关配备一个由操作手柄和传动轴组成的多功能操动器：n 操作手柄机构具有联锁功能：开关闭合时，开关柜门不能打开；开关柜门打开时，开关不能闭合。如果需要，也可以方便地取消联锁功能。n 手柄在分断或闭合位置，均可用挂锁锁住。n 手柄与动触头之间的可靠机械配合，保证手柄的通断指示与触头的通断位置相一致。隔离开关可选的型号规格如下：QA系列单投隔离开关：125A/160A/200A/400A/630A；QP系列单投隔离开关：250A/630A/1000A/1250A/1600A；QAS系列双投隔离开关：125A/160A/200A/400A/630A；QPS系列双投隔离开关：250A/630A/1000A/1250A/1600A；QSA系列熔断器组合隔离开关：40A/63A/125A/160A/250A/400A/630A。其中双投隔离开关由两个单投开关组合为一体，且操作采用一个手柄，具有三个操作位置：I合II分，I和II全分，I分II合。操作机构保证在一路隔离开关分断后，另一路隔离开关才能闭合。Q系列开关的新型触头系统在故障电流通过时，防止触头分开的电动夹紧力会随着电流的增加而增加，因此具备很高的短路容量；另外分断过程把电流分配给每极的四个分断点，从而使开关具有很高的极限分断能力，这种分配的结果又使燃弧时间和触头的发热都减小了，大大延长了触头的寿命。保护电器：作为直流操作电源系统的经常负荷与事故负荷的供电电源，充电装置输出和蓄电池组输出一般采用具有限流特性的高分断能力的熔断器。而直流馈电输出及其终端配电网络，一般采用同时具有过载长延时和短路瞬时保护特性的直流断路器；为方便地实现选择性级差配合，直流的主馈电输出可采用具有短路短延时保护特性的直流断路器。 熔断器：熔断器选用具有高分断能力的NT系列产品，熔断体可加装RX1-1000型报警熔断器，当熔芯熔断时继电器触点动作告警。熔断器可选的型号规格如下：NT0系列：6A/10A/16A/20A/25A/32A/40A/50A/63A/80A/100A/125A/160A；NT1系列：80A/100A/125/160A/200A/250A；NT2系列：125/160A/200A/250A/300A/315A/355A/400A；NT3系列：315A/355A/400A/500A/630A；NT4系列：800A/1000A/1250A。 直流小型断路器：直流小型断路器采用了专门的永磁场吹弧技术，确保直流电弧的可靠分断，分断能力达到10kA(DC250V)以上。直流小型断路器可选的型号规格如下：ABB公司S260UC系列：4A/6A/10A/16A/20A/25A/32A/40A/50A/63A；施耐德电气C65H-DC系列：4A/6A/10A/16A/20A/25A/32A/40A/50A/63A;西门子公司5SJ5系列：4A/6A/10A/16A/20A/25A/32A/40A/50A/63A；上海良信NDB2Z-63系列：4A/6A/10A/16A/20A/25A/32A/40A/50A/63A；北京人民电器GM5-63系列：3A/6A/10A/16A/20A/25A/32A/40A/50A/63A；北京人民电器GM5B-32系列(10kA，三段保护)：16A/20A/25A/32A；北京人民电器GMB32M系列(15kA，三段保护)：16A/20A/25A/32A/40A；北京人民电器GMB32H系列(20kA，三段保护)：16A/20A/25A/32A/40A。 直流塑壳断路器：直流塑壳断路器采用热磁式脱扣器，其直流分断能力完全满足电力工程直流电源系统的短路容量要求，分断能力达到20kA(DC250V)以上。直流塑壳断路器可选的型号规格如下：ABB公司直流塑壳断路器规格参数型 号S1N125S2N160S3N250S5N400S5N630S6N630S6N800额定电流(A)16125125,160200,250320,400500630800分断能力(kA)2535施耐德电气直流塑壳断路器规格参数型 号NSX100F-DCNSX160F-DCNSX250F-DCNSX400F-DCNSX630F-DC额定电流(A)16100125,160200,250400550分断能力(kA)36西门子公司直流塑壳断路器规格参数型 号3VT63N3VT100N3VT160N3VL160XN3VL250N3VL400N3VL630N额定电流(A)1063321003216016160200,250315,400500,630分断能力(kA)203032上海良信电器直流塑壳断路器规格参数型 号NDM2Z-63NDM2Z-125NDM2Z-250NDM2Z-400NDM2Z-630额定电流(A)106316125160,200,250315,350,400400,500,630分断能力(kA)253550北京人民电器直流塑壳断路器规格参数型 号GM(B)100M/HGM(B)225M/HGM(B)400M/HGM(B)800M/H额定电流(A)16100(50100)125,160,200,225250,315,350,400500,630,800分断能力(kA)15/2020/25直流小型断路器 直流塑壳断路器绝缘监测装置绝缘监测装置用于在线监测直流控制母线和馈电支路的绝缘状况，当某一点出现接地故障时，装置立即发出告警信号，提醒运行人员查找并排除接地故障，从而杜绝直流系统接地故障可能引发的电力事故。根据用户的不同使用要求，绝缘监测装置可以配置基本型或支路巡检型：基本型只具有母线绝缘监测功能；支路巡检型除具有母线绝缘监测功能，还具有直流馈电支路绝缘巡检功能。工作原理： 母线绝缘检测：图11 母线绝缘监测原理图如图11所示，母线绝缘检测采用不平衡电桥检测电路，由微处理器控制开关S1和S2轮流导通，分别测得两组直流母线正负极对地的电压值，通过方程式计算出直流母线正负极对地的绝缘电阻值。这一技术的母线对地电压的检测精度直接影响绝缘电阻的计算结果，而电桥开关在切换过程中，直流母线正负极对地分布电容的充放电过程会直接影响对地电压的采样值，因此针对不同容量的电源系统可以设置不同的检测速度，以保证绝缘监测的精度。由于电桥电路在直流正负极与地之间人为接入了一个接地电阻，因此切换过程中必然会引起直流对地电压的波动。为避免电桥电路切换对直流系统的影响，在保证测量精度的前提下，电桥电路R应取较大的阻值；同时采用实时检测比较直流对地电压绝对值和变化量的控制策略，并结合定时处理程序，大大减少电桥电路切换的次数，完全克服电桥电路对直流系统的影响。 支路绝缘检测：对直流系统各馈电支路正负极对地绝缘电阻的检测，是将各馈电支路的输出线穿过电流传感器，通过检测各馈电支路对地的漏电流值，结合直流母线的对地电压测量数据，可以计算出各馈电支路的绝缘电阻值，从而判别出直流馈电支路的接地故障。这一技术无需在直流母线上叠加任何信号，对直流系统不会产生任何影响，检测精度不受直流系统对地分布电容的影响，且灵敏度高，巡检速度快。装置规格： FZJ-11直流绝缘监测装置：只具有母线绝缘监测功能。 WZJ-20系列直流绝缘监测装置：作为主机使用时，同时具有母线绝缘监测和支路巡检功能，适用于直流主屏的绝缘在线监测；作为分机使用时，只具有支路绝缘巡检功能，适用于直流分屏的支路绝缘监测。 FCT-20系列电流传感器：用于检测各直流馈电支路的接地漏电流信号。电流传感器可将接地漏电信号转换为数字信号，直接或通过CT信号采集模块上传到绝缘监测装置进行计算判断。主要特点： 直流母线对地电阻采用不平衡电桥测量原理和16位A/D转换，可检测正负母线等值平衡接地和精确测量正负母线对地的绝缘电阻值。 馈电支路直接检测对地的直流漏电流信号