300MW机组直流系统.ppt

黄健新 福建·漳平 2007年9月1 11 直流系统的作用 2 蓄电池的基础知识 3 微机高频充电器 4 蓄电池和充电设备的运行 5 JZ-IPD-Ⅲ型智能接地巡检仪 6 直流系统正常的检查项目 7 直流系统的异常及事故处理300MW机组的直流系统主 要 内 容2 2300MW 机组的继电保护、自动装置、远动装置、通讯 设备、事故照明及汽轮机的直流油泵、锅炉、汽轮机的热 工保护及自动控制等，一般都采用专用的直流系统作为电 源对直流系统的运行，要求有足够的可靠性和稳定性， 即使在全厂停电交流电源全部失去的情况下，也要求直流 系统能持续地向直流负载供给直流电源对其运行的安全 性和可靠性提出了更高的要求众所周知，继电保护、自 动装置、热力控制和保护对机组的安全运行起着相当重要 的作用这样，300MW 机组直流系统的要求就更高我国 目前运行的300MW 机组每台一般设置一套国套独立的直流 系统，每套直流系统由蓄电池及充电装置组成 300MW机组的直流系统第一节 直流系统的作用3 3• 直流电源的作用是供给全厂远方操作、断路器（开关 ）合闸电源及操作电源，满足继电保护及自动装置、事故 照明、热工信号、直流润滑油泵及其它设备对直流电源的 需要。

现我厂直流系统共有三组蓄电池：Ⅰ组蓄电池型号：A602/1000,共有103瓶蓄电池， 1000安时.Ⅱ 组蓄电池型号：GFM－1600,共有104瓶蓄电池， 1600安时 Ⅲ组蓄电池型号：PowerGard-500,共有103瓶蓄电池 ，500安时直流系统的作用:300MW机组的直流系统4 4300MW 机组直流系统电压的选择是这样规定的: 300MW机组的直流系统( 1 )控制负荷专用的蓄电池组（对网控室可包括事故 照明）采用11OV 2 )动力负荷和直流事故照明负荷专用的蓄电池组采 用220V 3 )控制负荷、动力负荷和直流事故照明共用的蓄电 池采用220V 或110V 4 )对强电回路、蓄电池组采用220V 或110V 国内发电厂的直流电压大多为220V , 新建发电厂采用 110V 和220V 两种电压现我厂是采用220V直流电压系统 5 5第二节 蓄电池的基础知识300MW机组的直流系统正常直流系统由蓄电池、充电装置、绝缘监察装置、 直流母线及馈线组成6 6• 蓄电池是一种独立可靠的直流电源尽管蓄电池投资 大，寿命短，且需要很多的辅助设备（如充电和浮充电设 备、保暖、通风、防酸建筑等），以及建造时间长，运行 维护复杂，但由于它供电具有独立而可靠的特点，因而在 发电厂和变电站内发生任何事故时，即使在交流电源全部 停电的情况下，也能保证直流系统的用电设备可靠而连续 地工作。

另外，不论如何复杂的继电保护装置、自动装置 和任何型式的断路器，在其进行远距离操作时，均可用蓄 电池的直流电作为操作电源因此，蓄电池组在发电厂中 不仅是操作电源，也是事故照明和些直流自用机械的备用 电源 300MW机组的直 流系统蓄电池7 7蓄电池:300MW机组的直流系统蓄电池是储存直流电能的一种设备，它能把电能转变 为化学能储存起来（充电），使用再把化学能转变为电能 （放电），供给直流负荷这种能量的变换过程是可逆的 ，也就是，当蓄电池已部分放电或完全放电后，两极表面 形成了新的化合物，这时如果用适当的反电流通人蓄电池 ，就可使已形成的新化合物还原成原来的活性物质，供下 次放电之用在放电时，电流流出的电极称为正极或阳极 ，以“+ ”表示；电流经过外电路之后，返电池的电极称 为负极或阴极，以“一”表示根据电极或电解液所用物质的不同，蓄电池一般分为 铅酸蓄电池和碱性蓄电池两种下以铅酸蓄电池为例，对 蓄电池的构造、工作原理进行介绍 8 8一、铅酸蓄电池的构造300MW机组的直流系统9 9二、铅酸蓄电池的构造300MW机组的直流系统蓄电池由极板、电解液和容器构成，如图3 一6 一1 所示极板分正极板和负极板，在正极上的活性物质是二 氧化铅（PbO2），负极板上的活性物质是灰色海绵状的金 属铅（铅绵）, 电解液是浓度为27％～37％的硫酸水溶液 （稀硫酸），其与水的相对密度在15℃时为1 . 21 , 放电 时比重稍为下降。

电解液面应该比极板上边至少高出10mm ，比容器上边 至少低15～20mm前者是为了止反应不完全而使极板翘曲 ，后者是防止电解液沸腾时从容器内溅出蓄电池中负极 板总正极板多一块，使正极板的两面在工作中起的化学作 用尽量相同，以防止极板发生翘曲变．同极性的极板用 铅条连接成一组，此铅条焊接在极板的突出部分，并用耳 柄挂在容器的边缘上 1010三、蓄电池的工作原理 300MW机组的直流系统1 ．放电把正、负极板互不接触而浸 入容器的电解液中，在容器外用 导线和灯泡把两种极板连接，如 图 ( a )所示，此时灯泡发亮， 因为二氧化铅板和铅板都与电解 液中的硫酸起了化学变化，使两 种极板之间产生了电动势（电压 ），在导线中有电流流过，即化 学能变成了使灯泡发光的电能 这种由于化学反应而输出电流的 过程称为蓄电池放电a)蓄电池放电 1、容器、2、电解液；3、二氧化铅板（正极）4、铅板（负极）；5、灯泡；1111四、蓄电池的放电300MW机组的直流系统放电时，正负极板上的活性物质都与硫酸发生了化学 变化，生成硫酸铅PbSO4 当两极板上大部分活性物质都 变成了硫酸铅后，蓄电池的端电压就下降当端电压降到 1.8 ～1.75V 以后，放电不宜继续下去，此时两极板间的 电压称为终止放电电压。

在整个放电过程中，蓄电池中的硫酸逐渐减少而形成 水，硫酸的浓度减少，电解液密度降低，蓄电池内阻增大 ，电动势下降，端电压也随之减小，此时，正极板为浅褐 色，负极板为深灰色必须注意，在正常使用情况下，蓄电池不宜过度放电 ，因为在化学反应中生成的硫酸铅小晶块在过度放电后将 结成体积较大的大晶块，晶块分布不均匀时，就会使极板 发生不能恢复的翘曲，同时还增大了极板的电阻放电时 产生的硫酸铅大晶块很难还原，妨碍充电过程的进行1212五、蓄电池的充电300MW机组的直流系统把外电路中的灯泡换成直流 电源，即直流发电机或硅整流设 备，并且把正极板接外电源的正 极，负极板接外电源的负极，如 图 ( b )所示；6－直流发电机当外接电源的端电压高于蓄电池的电动势时，外接电源的电 流就会流入蓄电池，电流方向与放电时电流方向相反，于是在蓄电 池内就产生了与上述相反的化学反应，硫酸从极板中析出，正极板 又转化为二氧化铅，负极板又转化为纯铅，而电解液中硫酸增多， 水减少经过这种转化，蓄电池两极之间的电动势又恢复了，蓄电 池又具备了放电条件这时外接电源的电能充进了蓄电池变成化学 能而贮存了起来，这种过程为蓄电池充电。

1313六、蓄电池的充电过程300MW机组的直流系统充电过程使硫酸铅小晶块分别还原为二氧化铅（正极 板）和铅绵（负极板），极板上的硫酸铅消失由于充电 反应逐渐深人到极板上活性物质内部，硫酸浓度就增加， 水分减少，溶液的密度增大，内阻减少，电动势增大，端 电压随之上升当充电电压上升到大约2.3V 时，极板上开始有气体析 出：正极板上逸出氧气，负极板上逸出氢气，造成强烈的 冒气现象这种现象称为蓄电池的沸腾沸腾的原因是负极 板上硫酸铅已经很少了，化学反应逐渐转变为水的电解所 造成上述两种反应同时进行时，需要消耗更多的能量， 浪费蒸馏水和电力，因此，为了维持恒定的充电电流，应 逐渐提高外加电源的电压1414七、蓄电池充电完成依据：300MW机组的直流系统为了减少能量损耗，防止极板活性物质脱落损坏，在充 电终期时，充电电流不宜过大，在有气体放出时应减小充电 电流在充电终期时，正、负极板的颜色由暗淡变为鲜明， 蓄电池发生强烈的气泡，当蓄电池端压在2 .5～2 .7V 并经lh 不变，即认为充电已经完成1515八．蓄电池自放电现象300MW机组的直流系统由于电解液中所含金属杂质沉淀在负极板上，以及极 板本身活性物质中也含有金属杂质，因此，在负极板上造 成局部的短路，形成了蓄电池的自放电现象。

通常在一昼 夜内，蓄电池由于自放电，将使其容量减少0.5%～1%自放 电现象也随着电解液的温度、密度和使用时间的增长而增 加放电时电解液因硫酸减少而变稀；充电时，电解液因 硫酸增多而变浓因此，电解液的浓度就代表着蓄电池放 电和充电的程度电解液的浓度用其密度大小来衡量1616第三节 充电设备300MW机组的直流系统一、充电设备的种类：蓄电池只能用直流电源来充电，发电厂厂用电是 交电这就需要使用将交流电变为流电的设备，即整 流设备可以用作充电设备的整流设备有下述几种： ( 1 ）电动机一发电机组（由交流电动机带动直流发 电机） ( 2 ）汞弧整流器 ( 3 ）钨管整流器 ( 4 ）半导体整流器：如硅整流器、硒整流器等 目前，广泛采用硅整流器作为直流电源蓄电池的充电 设备1717二、高频充电器 300MW机组的直流系统高频充电器又可分为GZDW 微机自控高频开关电源直 流充电器及TEP一M 系列高频开关电源直流充电器GZDW 微机自控高频开关电源直流充电器工作原理 （一）工作原理 充电浮充电装置采用五个高频开关电源模块并联组成，N + 1 备份，即在用N 个模块满足蓄电池的充电电流加上经常 负荷电流（合闸电流除外）下，选用N + 1 个模块即可。

充电器充电时采用恒流方式，向蓄电池提供稳定的直 流电流充电器浮充电时，采用恒压方式，充电模块输出 端并联后经逆止二极管到直流母线上，再经熔断器接到蓄 电池组上当交流电中断时，充电机无直流电压输出，此 时蓄电池电压加到控制母线上，使控制母线供电连续设 备根据交流停电时间长短在交流恢复时，自动选择浮充或 均充状态对蓄电池进行补充性充电1818三、GZDW 微机高频直流充电器工作方式：300MW机组的直流系统蓄电池组充电按照强充（恒流）—均充（恒压）—浮 充（恒压）的三阶段方式充电，既保证电池满容量工作， 又保证电池的使用寿命由于电池长期浮充电会造成电池 组单体电池的不均衡性，因此每隔3～6个月应均充电一次 系统正常长期工作状态为浮充电状态均充电时充电 器向直流系统提供较高的均充电压该电压快速给蓄电池补 充蓄电池向负载放电损失的能量均充是在系统交流输入 失电、蓄电池较大容量放电后，进行快速补充充电而采用 的一种运行方式，同时也做为消除长期浮充电状态运行的 蓄电池差异而采用的一种运行方式1919四、GZDW充电机的模块工作方式300MW机组的直流系统模块间自动无主均流，系统电流山五个模块平均分配 。

充电机中任何一个模块故障，系统发出故障信号，不会 影响系统的运行状态与运行方式充电模块投运时，其直流输出电压均调整在蓄电池浮 充电压上微机监控单元投入运行时，系统直流输出电压 由微机监控单元自动控制；当微机监控单元因故障退出运 行时，系统自动工作在浮充状态2020五、 GZDW充电机的微机监控单元300MW机组的直流系统微机监控单元显示采用大屏幕液晶屏，全中文显示， 完成对系统运行参数和工作状态巡检，并对充电机系统进行 控制，满足电池对不同充电曲线的要求运行人员应定期检查充电机运行情况：包括监控器液晶 显示屏内各参数及整流模块的工作情况 监控模块使用说明：监控器上电后，首先要进行系统自检工作，接着调入一 些配置文件，若配置文件打开成功，则显示主屏幕：系统信息 12：00：00 母线电压： 菜单 电池： A 负载： A 关于 状态： 2121在主屏幕上按F4即可查看“关于”系统的一些信息按 F2返回主屏幕，在主屏幕上按F2可进入主菜单：翻页键：同类显示屏面间切换；确认键：存储修改后的参数，或充。