变电站直流系统知识共40页

蓄电池：阀控式密封铅酸蓄 电池
■ 该蓄电池组运行过程中充电方式通常有三种： ■ （1）初充电 ■ （2）浮充电 ■ （3）均衡充电
■ （1）初充电：
■ 新安装的蓄电池或大修中更换的蓄电池第一次充电， 称为初充电。初充电电流为1.0倍I10（10小时率放 电电流），单体电池充电电压到2.3~2.4V时电压平 衡，电压下降即可投运，即转为浮充运行。
电池巡检单元
开关量检测单元
■ 开关量检测单元是对开关量在线检测及告警干节点输出的一 种设备。比如在整套系统中哪一路断路器发生故障跳闸或者 是哪路熔断器熔断后开关量检测单元就会发出告警信号，并 能通过监控系统显示出是哪一路断路器发生故障跳闸或者是 哪路熔断器熔断。目前开关量检测单元可以采集到1-108路 开关量和多路无源干节点告警输出。
■ 蓄电池在充电和放电过程中，端电压的变化很大，放电时，酸性蓄电池 每个蓄电池的端电压由2V下降到1.75-1.8V；充电时则由2.1升高到2.6-2.7。 为了维持直流母线电压的稳定，在充放电过程中必须调整电压。在电力 系统中，多采用端电池调节器，用来调节接到母线上蓄电池的数目，以 维持直流母线的电压。为此，将全部蓄电池分为两部分，一部分固定不 调的基本蓄电池，另一部分是可调的端电池。在充放电过程中，通过改 变段电池的数目，达到维持母线电压基本稳定的目的。
直流系统的用途
■ 广泛应用于水力、火力发电厂，各类变电站 和其它使用直流设备的用户(如发电厂、变电 站、配电站、石化、钢铁、电气化铁路、房地 产等)，为信号设备、保护、自动装置、事故 照明及断路器分、合闸操作提供直流电源，它 也同样广泛的应用于通信部门、计算机房、医 院、矿井、宾馆，以及高层建筑的可靠应急电 源，用途十分广泛。
■ 还有直流系统的心脏是蓄电池，对蓄电池进行 科学的维护是直流系统的核心工作。

直流系统基础知识详解一、直流系统的作用1. 直流系统在变电站中为控制、信号、保护、自动装置及事故照明等提供可靠的直流电源。

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。

2. 在生产设备发生故障的关键时刻，直流系统故障，特别是全站控制直流消失，必将造成主设备严重损坏或火灾、爆炸、电力系统大面积停电等极其严重的后果和巨大经济损失。

二、直流系统构成的主要部件1. 蓄电池、充电机、直流母线、绝缘监察装置、馈出负荷。

2. 直流系统示意图：3. 组成一个不可分割的整体。

若把蓄电池比喻成身体的心脏，直流回路就是身体中的血管，直流负载是身体的肌肉，而充电装置就是身体的脾脏，它担负这生血和造血的功能4. 直流系统的相关技术措施i. 变电站的交流、直流回路不能公用一条电缆：原因交直流系统是互相独立的直流系统绝缘系统而交流是接地系统，两者公用一条电缆，若两者一旦发生短路会造成直流接地，同时影响两个系统。

交流传入直流后果不堪设想，华北电网就发生类似事故。

造成大面积停电事故。

同时公用电缆会干扰。

ii. 变电站直流系统应使用专用的直流熔断器。

用交流熔断器的直流灭弧性能差iii. 高压开关柜、开关机构箱内的照明和加热器不能使用直流电源iv. 事故照明使用蓄电池时应限制事故照明的容量和使用时间。

三、蓄电池1. 阀控密封铅酸蓄电池的特点（本讲义主要讲解该种蓄电池，以下简称蓄电池）1) 常采贫液式设计（也有胶体式，但使用不多），在正负极板之间预留有气体通道，电池充电过程中，正极上产生的氧气通过隔板顺利到达负极，与负极活性物质反应并还原成水，从而实现了气体再化合；同时板栅的设计，抑制了氢气的析出，达到基本不失水的目的。

在电池的整个使用寿命期间，不用加酸加水2) 电池气密和液密好，使用过程中无酸雾溢出，不腐蚀设备3) 正常浮充使用寿命10年4) 自放电小5) 结构紧凑6) 安全阀：内部气压超过预定值时，安全阀自动开启，释放气体，内部气压降低后安全阀自动闭合，同时防止外部空气进入蓄电池内部2. 蓄电池的作用充电装置与与蓄电池并联工作，蓄电池的外特性较平坦，蓄电池的内阻比充电装置小，再通过大电流时，大部分电流由蓄电池承担，充电装置在由平时很小的输出电流突然需要输出几十乃至几百安的大电流时，相当于是个短路过程，一般充电装置都设有限流保护装置。

• 电池容量选择要进行直流负荷的统计，直流负荷按性质分 为经常负荷、非经常负荷、事故负荷。
直流负荷的分类
经常性负荷
运行的保护装置 信号灯、位置指示器 逆变电源
直流负荷
非经常性 负荷
分合闸控制电源 储能机构动力电源 跳合闸控制电源
事故负荷
跳合闸动力电源
事故照明电源
3、蓄电池组运行过程中的充电方式：
• 4、阀控式蓄电池核对性放电
• 直流系统有两组阀控式蓄电池的核对性放电： 当发电厂或变电所的直流系统只安装有两组蓄电池 组时，可先对其中一组蓄电池进行全核对性放电。 放电电流以1.0I10电流恒流进行，当蓄电池端电压 下降到1.8V×N时，停止放电，隔1-2H以后，再用 1.0I10电流进行恒流限压充电----恒压充电----浮 充电。反复放充电2-3次，其容量可得到恢复。若经 过3次全核对性放电，蓄电池容量达不到额定容量的 80%，可认为此组蓄电池组的使用期限已到，应采取 更换措施。
整流模块系统
• 电力整流模块就是把交流电整流成直流电的单机 模块，通常是以通过电流大小来标称（如2A模块、 5A模块、10A模块、20A模块等等），按设计理念 的不同也可以分为：风冷模块、独立风道模块、 自冷模块、自能风冷模块和自能自冷模块。 • 它可以多台并联使用，实现了N+1冗余。模块输出 是110V、220V稳定可调的直流电压。模块自身短路保护等。
UPS电源工作过程
当市电正常380Vac时，直流主回路有直流电压， 供给DC-AC交流逆变器，输出稳定的220Vac交流电压， 同时市电对电流充电。当任何时候市电欠压或突然掉电， 则由电池组通过隔离二极管开关向直流回路馈送电能。 从电网供电到电池供电没有切换时间。当电池能量即将 耗尽时，不间断电源发出声光报警，并在电池放电下限 点停止逆变器工作，长鸣告警。不间断电源还有过载保 护功能，当发生超载（150%负载）时，跳到旁路状态， 并在负载正常时自动返回。当发生严重超载（超过200% 额定负载）时，不间断电源立即停止逆变器输出并跳到 旁路状态，此时前面空气开关也可能跳闸。消除故障后， 只要合上开关，重新开机即开始恢复工作。为使不间断 电源充分工作，避免在过载或欠载下运行，电源在开机 前，首先计算负载容量。

二组充电机一组蓄电池单母分段接线 二组充电机二组蓄电池双母接线
三组充电机二组蓄电池双母接线
➢适用范围特:点: ➢➢接适线用简于单11、0k清V晰以、下可小靠型。变（配）电所 ➢和一小套容充量电发机电接厂至，直以流及母大线容上量，发所电以厂蓄中 电某池些浮辅充助电车、 间均。衡充电以及核对性放电 都➢对必电须压通波过动直范流围母要线求进不行严，格当的蓄直电流池负要
置（可选）、母线调压装置ห้องสมุดไป่ตู้可选）、馈线屏等单元组
成。
充电装置
蓄电池组
馈线屏
监控系统
直流电源示意图
直流电源系统概述
4、直流系统结构框图及常用术语
充将流电交设模流备块电，整其合线流主闸的成 要母区直 功线别流 能与是电 是控什的 实制么一 现母？种 正换 常
合闸母线
直流馈线
直 流 电 源 屏 内 供直断流路馈器线操屏作至机直 流 小 母 线 和 直 流 分 电
构等动力负荷的屏直的流直母流线电源电缆。
负荷供电及蓄电池的均/浮控充制功母能线。
直流电源屏内供保护及自动控制装置、
控制信号回路等的直流母线。
控制母线提供持续的，较小负荷的直流电源；而合
闸母线提供瞬时较大的电源，平时无负荷电流。在
合闸时电流较大，会造成母线电压的短时下降。
控母电压一般为220V，合母电压稍高一些，一般为
直流系统基础知识
主要内容
1 概述 2 常见接线方式 3 蓄电池 4 充电机 5 直流监控系统 6 直流系统其它配套设备 7 直流系统异常分析与处理
直流电源系统概述
1、变电站为什么要采用直流系统， 与交流系统相比有哪些优势？
13.电直压 流稳 继定 电好器由,不于受无电电网磁运振行动方、式没和有电交网流故阻障 的抗影 ，响 损耗,单小极，接可地小仍型可化运，行便于。集成。

智能化运维技术
运用大数据、人工智能等技术，实现变电站交直流系统的智能化运 维和管理。
未来发展趋势与挑战
发展趋势 更高程度的数字化和智能化。
更高效的能量转换和传输技术。
未来发展趋势与挑战
• 更完善的系统安全和稳定性保障措施。
未来发展趋势与挑战
01
面临挑战
02
03
04
技术标准和规范的统一和完善。
设备兼容性和互操作性问题。
监控系统的功能及组成
实时监测变电站交直流系统的运行状态，包括电压、电流、温度等参数。
保护设备的配置及作用
配置过流保护、过压保护、欠压保护等设备，确保系统安全运行。
监控与保护设备的运行与维护
介绍设备的日常巡视、定期维护、故障处理等操作。
04
CATALOGUE
变电站交直流系统运行与维护
系统运行方式及调度管理
巡视检查
定期对变电站交直流系统进行巡 视检查，包括设备外观、运行状
态、信号指示等方面的检查。
定期维护
按照维护计划对变电站交直流系统 进行定期维护，包括设备清洁、紧 固、调试、更换易损件等。
预防性试验
定期开展预防性试验，对系统绝缘、 接地、保护等功能进行检测和评估， 确保系统安全可靠运行。
故障诊断与处理流程
运行方式
变电站交直流系统通常采 用分段母线、双电源供电 等方式，确保系统稳定性 和可靠性。
调度管理
系统调度应遵循“统一调 度、分级管理”的原则， 实现对变电站交直流系统 的实时监控和调度。
自动化控制
采用先进的自动化控制技 术，实现对变电站交直流 系统的自动调节和控制， 提高系统运行效率。
设备巡视检查与定期维护
数字化通信技术

方便学员随时随地学习。
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电子等相关领域的知识。
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直流系统设计与选型
介绍了直流系统设计的基本原则和方法，包括电源、负载、导线的选 型和计算，以及系统保护、接地和防雷等方面的设计要点。
直流系统运维与故障排除
总结了直流系统常见的故障类型和原因，以及相应的运维措施和故障 排除方法。
行业前沿动态关注
直流微电网技术发展
01
关注直流微电网在分布式能源、储能、电动汽车等领域的应用
《直流系统知识培训》PPT课 件
目 录
• 直流系统基本概念与原理 • 直流系统设备介绍与选型 • 直流系统设计与施工规范 • 直流系统运行维护与故障排除 • 直流系统安全与防护措施 • 总结回顾与拓展学习资源推荐
01
直流系统基本概念与原理
直流电定义及特点
定义：直流电（Direct Current，简称 DC），是指大小和方向都不随时间而变 化的电流。
过压保护 在电路中设置过压保护装置，当电压超过一定值 时自动切断电路，防止设备因过电压而损坏。
3
温度保护
在设备中设置温度传感器，当设备温度超过一定 值时自动切断电源或启动散热装置，防止设备过 热损坏。
人员安全防护要求讲解
操作人员必须经过专业培训，熟悉设备的性能、结构、 原理及操作规程。
在进行电气操作时，必须有专人监护，确保操作正确无 误。

放电时间计算：
例1：如梧州变电站110V蓄电池的额定容量是900Ah，如果以0.1C（C为 电池容量）即90Ah的电流(额定放电电流)给电池放电，请问可以持续多 长放电时间？
该电池可以持续工作时间：t=900Ah/90mA=10h（实际工作时间因电 池的实际容量的个别差异而有一些差别）
第二部分 直流系统组成及部件的作用
蓄电池的容量一般分为额定容量和实际容量两种；
第二部分 直流系统组成及部件的作用
第三小节 变电站直流系统的构成
➢ 蓄电池的容量及放电时间计算： 额定容量是指充足电的蓄电池在25℃时，以10h放电率放出的电能。
QN=IN·tN 式中 QN——蓄电池的额定容量，A·h； IN ——额定放电电流，即10小时率的放电电流，A； tN ——放电至终止电压的时间，一般为10h。
流母线。 ➢ 直流馈线：直流馈线屏至直流小母线和直流分电屏的直流电源电
缆。 ➢ 均衡充电：用于均衡单体电池容量的充电方式，一般充电电压较
高，常用作快速恢复电池容量。 ➢ 浮充电：保持电池容量的一种充电方法，一般电压较低，常用来
平衡电池自放电导致的容量损失，也可用来恢复电池容量。
第二部分 直流系统组成及部件的作用
第二部分 直流系统组成及部件的作用
第三小节 变电站直流系统的构成
➢ 蓄电池的容量及放电时间计算：
蓄电池的容量（Q）)是蓄电池蓄电能力的重要标志。是指定的放电
条件（温度放电电流、终止电压）下所放出的电量称为蓄电池的容
量，单位用A•h（安培小时）表示； 蓄电池放电至终止电压的时间称放电率，单位为h（小时率）
为实现两路交流输入的自动切换； (3) 直流馈电：将直流输出电源分配到每一路输出； (4) 配电监控：将系统的交流、直流中的各种模拟量、开关量信

二、直流系统的基本组成（二）
交流配电、直流馈电、（降压装置）： 为直流电源系统中的充电装置、各控制负荷 和动力负荷进行电源的合理配置。
智能监控模块： 对整个直流电源系统的运行状况进行实时监 测，控制蓄电池组的充、放电过程。 主要包括：绝缘检测仪、在线监控装置、电 池巡检单元等。
二、直流系统的基本组成（二）
ห้องสมุดไป่ตู้
220V直流系统 110V直流系统 48V直流系统
正极接地主要是为了防止电极的腐蚀。减少由于继 1）、 —48V系统： 电器或电缆金属外皮绝缘不良时产生的电蚀作用， 使用-48V电源是历史原因造成的。使用 正极接地，负极为—48V。 使继电器和电缆金属外皮受到损坏。 最早的通讯网是电话网，话机是由电讯 在电蚀时，金属离子在化学反应下是由正极向 主要用于通讯系统设备。 局供电的，选48V是在当时的条件下尽 负极移动的。继电器线圈和铁芯之间的绝缘不良， 可能提高用户到端局的距离（36V是安 就有小电流流过，电池组负极接地时，线圈的导线 电压低，容量小，电缆短，要求电缆截面 全电压，超过太多不安全）。后来为了 有可能蚀断。反之，如电池组正极接地，虽然铁芯 积小。 也会受到电蚀，但线圈的导线不会腐蚀，铁芯的质 兼容早期设备、降低成本考虑，局端通 量较大，不会招致可察觉的后果。正极接地也可以 蓄电池个数少，占地面积小，经济。 讯设备还是用-48V电源。 使外线电缆的芯线在绝缘不良时免受腐蚀。
（二）、充电设备 1、充电设备是直流系统中最为关键的设备， 它的技术指标高低与运行稳定与否就直接关 系直流系统的技术指标及运行稳定性。 作用：从单相或三相交流电网取得交流电， 并将其转换为符合要求的直流电。平时为负 荷供电，为蓄电池充电。
整流知识简介
2、整流知识简介

变电站交流系统
• 备用站用变低压 侧三相电压正常
• 站用电备自投在 投入状态
拉开断路器
备自投动作
• 两台站用变 低压侧电源 切换正常
• 主变冷却系统 • 主变调压机构 • 直流充电机 • 照明系统 • 通风系统 • UPS装置
交流负荷
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10
2.通过拉合低压空开进行切换
主供 站用 变低 压侧 空开2Leabharlann 2117变电站交流系统
接触器1C触点7-8断开2C线圈启动回路，故35kV站用变低 压侧电源此时备用。
若10kV站用变高压侧失压时，交流接触器1C线圈因失 压而动作断开，此时，交流接触器1C常开触点1-2、3-4、 5-6切断了站用母线电源、1C常闭触点7-8接通，使交流接 触器2C线圈励磁，2C 常开触点1-2、3-4、5-6接通了35kV 站用变低压侧电源，此时，站用电源由35kV站用变供电。 同时，交流接触器2C 常闭触点7-8切断了1C线圈启动回路， 即交流接触器1C、2C完成了站用变电源切换任务。
断电再扣 •按下使开关分闸
手动切换时，将【自动控制】键弹出，按下【备用电 源】键，站用电源由常用站用变自动切至备用站用变供电， 检查各交流负荷设备运行正常，按下【常用电源】键，站 用电源由备用站用变自动切回常用站用变供电，检查各交 流负荷设备运行正常，按下【自动控制】恢复自动切换。
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站用电源切换回路图
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变电站交直流系统概述
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变电站交直流系统概述
直流系统
•“直流系统”是应用于发电厂及变电站和其它使用直 流设备的用户，为信号、保护及自动装置、事故照明、 应急电源及断路器分、合闸操作、储能机构提供直流 电源的电源设备。 •“直流系统”是一个独立的电源，不会受系统运行方 式的影响，并在外部交流电源中断的情况下，保证由 后备电源—蓄电池继续提供直流电源的重要设备。

监控与报警装置
监控装置的作用
实时监测直流系统各设备的运行状态和参数，确保系统的 稳定运行。
报警装置的作用
当直流系统出现故障或异常时，及时发出报警信号，通知 运维人员进行处理。
监控与报警装置的技术参数
包括监测精度、报警阈值、响应时间、通信接口等。同时 ，还应具备远程监控和报警功能，方便运维人员进行远程 管理和维护。
作用
在变电站中，直流系统为二次设备提 供可靠的电源，确保在交流电源失电 的情况下，二次设备能够正常工作， 维护电力系统的稳定运行。
直流系统组成结构
充电装置
将交流电源转换为直流 电源的装置，通常采用
高频开关电源模块。
蓄电池组
储存电能的装置，在交 流电源失电时，为二次 设备提供持续的直流电
源。
直流馈线屏
常见故障类型及处理方法
01
02
03
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电源故障
检查电源线路和开关，更换损 坏的电源模块或保险丝。
电池故障
对电池进行充放电测试，更换 老化或损坏的电池。
充电模块故障
检查充电模块的输入输出电压 和电流，更换故障模块。
监控系统故障
检查监控系统的硬件和软件， 恢复或更换故障部件。
预防性维护与保养措施
定期检查
05 直流系统安全与 防护
安全防护措施及要求
采用高可靠性设备和材料
确保直流系统设备的高质量和可靠性，降低故障率。
设立安全防护区域
在变电站内划定直流系统安全防护区域，限制非授权人员进入。
定期进行安全检查和评估
对直流系统进行定期的安全检查和评估，及时发现和消除安全隐患 。
接地与防雷保护设计
完善接地系统
安全性需求

直流系统基础知识讲解大全-CAL-FENGHAI-(2020YEAR-YICAI)_JINGBIAN直流系统基础知识讲解大全直流系统概述变电站为什么要采用直流系统，与交流系统相比有哪些优势1. 电压稳定好,不受电网运行方式和电网故障的影响,单极接地仍可运行。

2. 单套直流系统一般有二路交流输入（自动切换），另有一套蓄电池组，相当于有三个电源供电，供电可靠高。

3. 直流继电器由于无电磁振动、没有交流阻抗，损耗小，可小型化，便于集成。

4. 如用交流电源，当系统发生短路故障，电压会因短路而降低，使二次控制电压也降低，严重时会因电压低而使断路器跳不开！直流电源系统的作用1. 直流系统是给信号及远动设备、保护及自动装置、事故照明、断路器（开关）分合闸操作提供直流电源的电源设备。

直流系统是一个独立的电源，在外部交流电中断的情况下，由蓄电池组继续提供直流电源，保障系统设备正常运行。

2. 直流系统的用电负荷极为重要，对供电的可靠性要求很高，直流系统的可靠性是保障变电站安全运行的决定性条件之一。

3. 在系统发生故障，站用电中断的情况下，如果直流电源系统不能可靠地为工作设备提供直流工作电源，将会产生不可估计的损失。

直流电源系统的组成直流系统包括：交流输入、充电装置、蓄电池组、监控系统（包括监控装置、绝缘监测装置等）、放电装置（可选）、母线调压装置（可选）、馈线屏等单元组成。

直流系统结构框图及常用术语蓄电池组用电气方式连接起来的两个或多个单体蓄电池。

蓄电池能将所获得的电能以化学能的形式贮存并将化学能转变为电能的一种电化学装置。

充电模块将交流电整流成直流电的一种换流设备，其主要功能是实现正常负荷供电及蓄电池的均/浮充功能。

合闸母线直流电源屏内供断路器操作机构等动力负荷的直流母线。

控制母线直流电源屏内供保护及自动控制装置、控制信号回路等的直流母线。

合闸母线与控制母线的区别是什么控制母线提供持续的，较小负荷的直流电源；而合闸母线提供瞬时较大的电源，平时无负荷电流。

变电站直流系统简介第一章直流及不间断电源系统第一节概述为供给继电保护、控制、信号、计算机监控、事故照明、交流不间断电源等直流负荷，变电站内应设由蓄电池供电的直流系统。

第二节站内直流母线接线方式简介一、变电所直流系统典型接线变电站常用的直流母线接线方式有单母线分段和双母线两种。

双母线突出优点在于可在不间断对负荷供电的情况下，查找直流系统接地。

但双母线刀开关用量大，直流屏内设备拥挤，检查维护不便，新建的220-500kv变电站多采用单母线分段接线。

220kv变电所直流系统典型接线：（如下图10-1）220kv变电所直流系统典型接线：（如下图10-2）二、站内直流电压特点的简介：变电所的强电直流电压为：110V或220V，弱电直流电压为48V。

强电直流采用110V的优点：1）蓄电池个数少，降低了蓄电池组本身的造价，减少蓄电池室的建筑面积，减少蓄电池组平时的维护量。

2）对地绝缘的裕度大，减少直流系统接地故障的机率，在一定程度上提高直流系统的可靠性。

3）直流回路中触点的断开时，对连接回路产生干扰电压，直流用110V时，能降低干扰电压幅值。

4）对人员较安全，减少中间继电器的断线故障。

强电直流采用110V的缺点：1）变电站占地面积大，电缆截面大，给施工带来困难。

2）一般线路的高频保护的收发信机输出功率大小与直流电压有关，对长线路的保护不利。

3）交流的220V照明电源和110V的直流电源无法直接切换，需增加变压器和逆变电源，增加事故照明回路的复杂性。

4）在站内有大容量直流电动机的情况下，增大电缆截面，增加投资。

基于技术和经济上的考虑，对于采用集中控制（电缆线较长）的220-500kV 变电站，强电直流系统的工作电压宜选用220V。

当变电站规模较小或全户内的220kV变电所情况下，控制电缆长度较小时，强电直流系统的工作电压宜选用220V。

500KV变电所多采用分布式控制方式，二次设备分部控制，在主控室和分控室都设有独立的直流系统控制，电缆的长度大大缩短，变电所的蓄电池组数多。