直流系统基础讲解.ppt

发电厂的直流系统直流系统是发电厂厂用电中最重要的一个部分，它应能保证在任何事故情况下，都能可靠和不间断地向其用电设备供电直流系统的供电对象主要有：继电保护、自动装置、信号设备、通信系统、开关电器操作、直流动力负荷、事故照明等蓄电池组是一种独立可靠的直流电源，在发电厂中得到普遍应用它能在发电厂内发生任何事故时，甚至在全厂交流电源都停电的情况下，仍能保证直流用电设备可靠而连续的工作在有大机组的电厂中，设有多个彼此独立的直流系统例如，单元控制室直流系统、网络控制室直流系统(又称升压所或升压站直流系统)和输煤直流系统等对装有600MW及以上机组的大型电厂，单元控制室和网络控制室直流系统的设置，应能满足继电保护装置直流电源双重化配置的原则近年来，从国外引进的用于大机组的发电厂和超高压变电所的直流系统，大多不设端电池，国内最近设计的一些发电厂，也采用无端电池的直流系统多年来运行经验证明，无端电池的直流系统具有很多优点：接线简单、运行维护工作量小、能满足可靠性要求1单元控制室直流系统每一600MW机组单元，设置两套110V、一套220V、一套24V直流电源系统110V为操作电源，220V为动力电源，24V为通信电源。

两套110V直流系统，均采用单母线、两线制、不接地系统每套直流系统各设有相应电压的一组铅酸蓄电池、一套充电器另外，还设一套可切换的公共备用充电器，跨接在两直流系统的母线上，如图131所示上述各直流系统中，工作充电器的电源均从相应机组的400V交流保安母线引接备用充电器的电源，一般也从400V交流保安母线引接，但有的则从其他厂用低压母线上引接，以防因保安母线故障，使得所有充电器失去电源图13-2为某厂600MW机组、单元控制室直流系统充电器回路接线图两组115V蓄电池组，每组由54个蓄电池串联而成，容量为1874Ah；一组230V蓄电池组，由108个蓄电池串联而成，容量为2500Ah还有一组24V蓄电池组，由12个蓄电池串联而成直流系统的工作充电器和备用充电器的交流电源均从400V保安母线引接，正常工作由厂用电供电，一旦厂用电失去时，由柴油发电机供电，以确保直流系统供电的可靠性蓄电池组不设端电池，也就不用设置端电压调节器，采用恒压充电正常工作时，蓄电池处于浮充电运行方式(下一节详述)事故放电后，采用均衡充电，以恢复蓄电池的容量每个蓄电池的最终放电电压约为1.82V115V蓄电池组电压变化范围为95125V。

230V蓄电池组电压变化范围为190250V每段直流母线都装设一套接地检测装置，当任一极(正极或负极)发生接地故障时，即发出报警信号二网络控制室直流系统 网络控制室直流系统，又常称为升压所直流系统当发电厂升压所的控制对象有500kV的设备时，根据保护与控制双重化配置要求，一般设置两套110V直流系统，两套直流系统均采用单母线、二线制、不接地的接线方式每套直流系统配置一组铅酸蓄电池一套工作充电器、另设一套可切换的跨接在两套直流系统母线上的公共备用充电器两套独立的直流系统一起用于向网络控制室的控制、保护、信号等直流负荷供电对于升压所的110V直流系统，通常其接线形式及有关的技术条件等参数与单元控制室的110V直流系统相同；所不同之处在于升压所110V直流系统的充电电源，接自升压所的低压厂用母线三、动力直流系统 每一台机组设一套220V(或230V)动力直流系统，为发电机组事故润滑油泵、事故氢密封油泵、汽动给水泵的事故润滑油泵、不停电电源系统(UPS)等直流动力负荷及控制室的事故照明供电系统均采用单母线、两线制、不接地的接线方式，设一组蓄电池，配置一套工作充电器，另设一套备用充电器，如图13-3所示。

系统的特点是，平时运行负荷很小，而机组发生事故时负荷很大四输煤直流系统 输煤系统一般有6kV(或3kV)交流配电装置，为了便于对其集中管理、提高可靠性并与其他直流电源不相干扰，相应地设置了输煤直流系统输煤直流系统一般为110V单母线、两线制不接地系统，设置一组蓄电池配置两套充电器(一套工作、另一套备用)输煤系统对防酸要求较高，因此多采用封闭式铅酸蓄电池或镍镉蓄电池近年来，从国外引进大机组的发电厂和超高压变电所的直流系统，大多数都无端电池，国内最近设计的一些发电厂也采用无端电池的直流系统多年来运行经验证明，无端电池的直流系统接线简单、运行维护工作量较小、能满足可靠性要求无端电池的蓄电池组，其蓄电池的个数有如下规定1)若为铅酸蓄电池组，110V直流系统蓄电池个数一般为5253个，220V直流系统蓄电池个数一般为104107个2)若为中倍率镉镍电池组，llOV直流系统蓄电池个数一般为8388个，220V直流系统蓄电池个数一般为158168个第二节第二节 蓄电池组的运行方式蓄电池组的运行方式蓄电池组的运行方式有两种：充放电方式与浮充电方式电厂中的蓄电池组，普遍采用浮充电方式一、充放电方式运行特点 所谓蓄电池组的充放电方式运行，就是对蓄电池组进行周期性的充电和放电，当蓄电池组充足电以后，就与充电装置断开，由蓄电池组单独向经常性的直流负荷供电，并在厂用电事故停电时，向事故照明和直流电动机等负荷供电。

为了保证在任何时刻都不致失去直流电源，通常，当蓄电池组放电到约为6070额定容量时，即开始进行充电，周而复始按充放电方式运行的蓄电池组，必须周期地、频繁地进行充电在经常性负荷下，一般每隔24h就需充电一次，充至额定容量充电末期，每个蓄电池的电压可达2.72.75V，蓄电池组的总电压(直流系统母线电压)可能会超过用电设备的允许值，母线电压起伏很大为了保持母线电压稳定，常需要增设端电池这些，都可能是这种运行方式不被电厂普遍采用的主要原因二、浮充电方式运行特点 所谓蓄电池组浮充电方式：就是充电器经常与蓄电池组并列运行，充电器除供给经常性直流负荷外，还以较小的电流一一浮充电电流向蓄电池组充电，以补偿蓄电池的自放电损耗，使蓄电池经常处于完全充足的状态；当出现短时大负荷时，例如当断路器合闸、许多断路器同时跳闸、直流电动机、直流事故照明等，则主要由蓄电池组供电，而硅整流充电器，由于其自身的限流特性决定，一般只能提供略大于其额定输出的电流值在浮充电器的交流电源消失时，便停止工作，所有直流负荷完全由蓄电池组供电浮充电电流的大小，取决于蓄电池的自放电率，浮充电的结果，应刚好补偿蓄电池的自放电如果浮充电的电流过小，则蓄电池的自放电就可能长期得不到足够的补偿，将导致极板硫化(极板有效物质失效)。

相反，如果浮充电电流过大，蓄电池就会长期过充电，引起极板有效物质脱落，缩短电池的使用寿命，同时还多余地消耗了电能浮充电电流值，依蓄电池类型和型号而不同，一般约为(0.10.2)CN100(A)，其中CN为该型号蓄电池的额定容量(单位为Ah)旧蓄电池的浮充电电流要比新蓄电池大23倍为了便于掌握蓄电池的浮充电状态，通常以测量单个蓄电池的端电压来判断如对于铅酸蓄电池，若其单个的电压在2.152.2V，则为正常浮充电状态；若其单个的电压在2.25V及以上，则为过充电；若其单个的电压在2.1V以下，则为放电状态因此，为了保证蓄电池经常处于完好状态，实际中的浮充电，常采用恒压充电的方式标准蓄电池的浮充电电压规定如下：(1)每只铅酸蓄电池(电解液密度为1.215gcm3)，其浮充电电压一般取2.152.17V2)每只中倍率镉镍蓄电池，其浮充电电压一般取1.421.45V3)每只高倍率镉镍蓄电池，其浮充电电压一般取1.351.39V按浮充电方式运行的有端电池的蓄电池组，参与浮充电运行的蓄电池的只数应该固定，运行人员应监视直流母线的电压为恒定，去调节浮充电机的输出，而不应该用改变端电池的分头去调节母线电压。

按浮充电方式运行的蓄电池组，每23个月，应进行一次均衡充电，以保持极板有效物质的活性三、蓄电池均衡充电 均衡充电是对蓄电池的一种特殊充电方式在蓄电池长期使用期间，可能由于充电装置调整不合理、表盘电压表读数偏高等原因，造成蓄电池组欠充电，也可能由于各个蓄电池的自放电率不同和电解液密度有差别，使它们的内阻和端电压不一致，这些都将影响蓄电池的效率和寿命为此，必须进行均衡充电(也称过充电)，使全部蓄电池恢复到完全充电状态均衡充电，通常也采用恒压充电，就是用较正常浮充电电压更高的电压进行充电，充电的持续时间与采用的均衡充电电压有关对标准蓄电池，均衡充电电压的一般范围是：(1)每个铅酸蓄电池，一般取2.252.35V，最高不超2.4V2)每个中倍率镉镍蓄电池，一般取1.521.55V3)每个高倍率镉镍蓄电池，一般取1.471.50V均衡充电一次的持续时间，既与均充电压大小有关，也与蓄电池的类型有关例如按浮充电方式运行的铅酸蓄电池，一般每季进行一次均衡充电当每只蓄电池均衡充电电压为2.26V时，充电时间约为48h；当均衡充电电压为2.3V只时，充电时间约为24h；当均衡充电电压为2.4V只时，充电时间约为810h。

有的蓄电池，均衡充电一次的持续时间则比上述长得多如美国NAX铅锑型铅酸蓄电池(电解液密度1.215gcm3)：当均衡充电电压为2.27V只时，充电时间大于60h；当均衡充电电压为2.3v只时，充电时间大于48h；当均衡充电电压为2.39V只时，充电时间大于24h而另 一种NCX铅钙型铅酸蓄电池，均衡充电一次的持续时间又比NAX型的长得多总之，充电方法要按生产厂家说明而定以浮充电方式运行的蓄电池组，每一次均衡充电前，应将浮充电器停役10min，让蓄电池充分地放电，然后再自动地加上均衡充电电压有端电池的蓄电池组，均衡充电开始前，应该先停用浮充电机，再逐步升高端电池的分头，调节母线电压保持恒定，直至端电池的分头升到最大时，重新开启浮充电机，以均衡充电电压进行充电均衡充电开始后，逐步降低端电池的分头，调节母线电压保持恒定，直至端电池的分头降到最低时，停用浮充电机，均衡充电结束然后再逐步升高端电池的分头，调节母线电压保持恒定，直至端电池的分头升到原先浮充电方式的分头位置时，开启浮充电机，恢复浮充电方式，再以直流母线电压为恒定，调节浮充电机的输出如此操作方式，可以使包括所有端电池在内的全部蓄电池都进行了一次均衡充电。

第三节第三节 铅酸蓄电池构造与特性铅酸蓄电池构造与特性 铅酸蓄电池分固定式和移动式两种移动式铅酸蓄电池主要用于车辆和船舶，设计时着重考虑使其体积小、质量轻、耐振动和移动方便；固定式铅酸蓄电池在设计时则可少考虑移动的要求，而着重考虑容量大、寿命长，可制成大容量蓄电池目前，发电厂中普遍采用固定式铅酸蓄电池一、铅酸蓄电池基本构造 铅酸蓄电池的主要组成部分为正极板、负极板、电解液和容器正极板一般做成玻璃丝管式结构，增大极板与电解液的接触面积，以减小内电阻和增大单位体积的蓄电容量玻璃丝管内部充填有多孔性的有效物质，通常为铅的氧化物，玻璃丝管可以防止多孔性有效物质的脱落负极板为涂膏式结构，即将铅粉用稀硫酸及少量的硫酸钡、松香等调制成糊状混合物，填在铅质(或铅合金)栅格骨架上为了增大极板与电解液的接触面积，表面有棱纹凸起极板经过特殊处理后，正极板的有效物质为褐色的二氧化铅(Pbo2)，负极板的有效物为灰色的铅棉(海绵状铅Pb)为了防止极板之间发生短路，在正、负极板之间，用微孔材料隔板隔开而正、负极板浸没于电解液中，上缘比电解液面低10mm以上电解液是由纯硫酸(H2S04)和蒸馏水配制而成的稀硫酸电解液密度的高低，影响着蓄电池容量的大小。

电解液密度过小，产生的离子少，蓄电池的内阻相应加大，使放电时消耗的电能加大，容量减小电解液密度愈大，蓄电池容量愈大但如果电解液密度过高，蓄电池极板受腐蚀和隔离物损坏也就愈快，缩短了蓄电池的寿命实验表明，采用温度为15C、密度为1.215gCm3的电解液最合适一般，固定式铅酸蓄电池电解液的密度在1.21.25gcm3左右，指定温度为15C或20C不等国产固定式铅酸蓄电池电解液的。