變電站直流系統(tǒng)畢業(yè)設(shè)計論文-文庫吧
2025-06-07 21:10 本頁面
【正文】 )，并消耗了電解液中的硫酸（H2SO4），生成了水（H2O），結(jié)果硫酸溶液的濃度（密度）下降。因此在實際工作中，可以根據(jù)電解液比重的變化（高低），來判斷蓄電池的放電程度和作為確定蓄電池放電終了的主要特征。在充電過程中，充電電流由外部電源的正極，經(jīng)蓄電池的正極、電池內(nèi)部、負(fù)極，到達(dá)外部電源的負(fù)極，實際將電能轉(zhuǎn)換成化學(xué)能存儲在蓄電池內(nèi)部。充電過程的電化學(xué)反應(yīng)可用下面的化學(xué)反應(yīng)方程式表示： PbSO4 + 2H2O + PbSO4 → Pb + 2H2SO4 + PbO2負(fù)極 電解液 正極 負(fù)極 電解液 正極由此可見，充電時，正極上的硫酸鉛氧化成二氧化鉛，負(fù)極上的硫酸鉛還原成金屬鉛，并且硫酸根與水形成硫酸，使電解液的濃度逐漸上升，最后達(dá)到一穩(wěn)定值。在充電過程中，外電源強(qiáng)迫蓄電池接受電解，把PbSO4及H2O轉(zhuǎn)換成PbOPb、H2SO4,電能轉(zhuǎn)換成后者的化學(xué)能，這是主反應(yīng)。充電時還伴隨著一個很難避免的副反應(yīng)，即電解水生成氧氣和氫氣。特別是充電后期，電壓升高（用恒定電流充電時），電能主要消耗在電解水方面，而且對活性物質(zhì)很不利。電解水的反應(yīng)是： 正極: 2H2O → O2 + 4H+ + 4e負(fù)極： 4H+ + 4e → 2H2↑ 總反應(yīng)：2H2O → 2H2↑ + O2↑在充電后期，從正極板析出氧氣，負(fù)極板析出氫氣。充好電之后的蓄電池會自發(fā)地進(jìn)行自放電反應(yīng)。負(fù)極上的自放電反應(yīng)將使負(fù)極板硫化并析出氫氣；正極板上的自放電反應(yīng)將析出氧氣。鉛酸蓄電池充電、自放電都會產(chǎn)生氧氣和氫氣的析出以及酸霧的自然揮發(fā)。這樣一來，一方面使得電池的電解液消耗很大，需要經(jīng)常加酸補(bǔ)水進(jìn)行維護(hù)；另一方面酸霧對人體，設(shè)備和環(huán)境帶來污染和危害。氫氣易引起火災(zāi)。由于上述原因，以前在變電所中，蓄電池是安裝在蓄電池室內(nèi)，蓄電池室的建筑應(yīng)符合國家相關(guān)技術(shù)要求，設(shè)置必要的附屬設(shè)備和通風(fēng)設(shè)備等，投資大，運行維護(hù)量大。我國電力系統(tǒng)自20世紀(jì)80年代開始引進(jìn)和采用閥控密封免維護(hù)鉛酸蓄電池（VRLA，簡稱閥控電池），90年代后開始廣泛應(yīng)用。一些新建的變電所，甚至一些改造的變電所基本都是采用這種新型蓄電池，取代了固定型防酸隔爆鉛酸蓄電池。閥控電池采用了全封閉結(jié)構(gòu)，設(shè)有安全閥，正極板為鉛錫合金，負(fù)極板為鈣鋁合金，電池內(nèi)部電解液被吸附在極板和隔離物中，充電產(chǎn)生的氣體不向外逸出，全部在電液內(nèi)合成H2O，該電池在在理論上不消耗水，不需添加蒸餾水，可以長期運行。由于上述特點，閥控電池體積小，具有防震抗壓的特點，便于運輸，可以放倒后疊加放置，酸液無滲漏，可與其它設(shè)備同置一室，無酸霧逸出，無需設(shè)專門的電池室。鉛酸蓄電池的型號一般按以下方式表示：圖12 蓄電池型號表示二、鎘鎳電池鎘鎳電池屬于堿性電池，在結(jié)構(gòu)上，其正極板是氧化鎳，負(fù)極板是鎘鐵；電解液為氫化鉀或氫化鈉中加入適量的氫化鋰組成；外殼為封閉型。其化學(xué)能與電能的轉(zhuǎn)換也是通過其內(nèi)部復(fù)雜的化學(xué)反應(yīng)完成的。鎘鎳電池按放電電流與蓄電池的額定容量的關(guān)系可分成四類，即：I(A),為低倍率型；I=(—)C5(A)，為中倍率型；I=(—7)C5(A)，為高倍率型；I7C5(A),為超高倍率型。在變電所中，主要采用中倍率型和高倍率型。一般用在容量不太大的場合。鎘鎳電池具有對環(huán)境污染小、無腐蝕性、維護(hù)工作量小、結(jié)構(gòu)緊湊、占地面積少、布置方便、使用壽命長（可長達(dá)20年）等優(yōu)點?？芍苯臃旁谥骺刂剖覂?nèi)或配電裝置內(nèi)，不用專設(shè)蓄電池室。第二章 確定直流系統(tǒng)的接線和工作電壓第一節(jié) 直流系統(tǒng)的接線一、母線接線方式直流系統(tǒng)采用單母線或單母線分段接線，不用雙母線接線，使系統(tǒng)接線更加簡單，運行也更加可靠。1組蓄電池可為單母線分段或單母線；2組蓄電池設(shè)兩段母線，正常獨立運行，母線之間裝有聯(lián)絡(luò)電器，一般為刀開關(guān)，必要時也可裝設(shè)保護(hù)電器。每組蓄電池設(shè)有專用的試驗放電回路，蓄電池的試驗放電設(shè)備經(jīng)隔離和保護(hù)電器直接與蓄電池組出口回路并接主要為了試驗時蓄電池組可以方便的退出，簡化操作步驟，簡化接線，避免誤操作。同時不影響直流母線的運行，提高可靠性。由于蓄電池試驗放電的次數(shù)不多，為提高試驗設(shè)備的利用率，所以，不宜固定連接，便于多組蓄電池公用。蓄電池直流系統(tǒng)的接線與蓄電池類型、運行方式和蓄電池組數(shù)等有關(guān)。根據(jù)運行方式，可分為充放電運行的蓄電池直流系統(tǒng)和浮充電運行的蓄電池直流系統(tǒng)。⑴按充電放電方式工作的蓄電池直流系統(tǒng)直流母線電壓為110V或220V。正常情況下，充電用的硅整流裝置斷開，由蓄電池組向負(fù)荷供電，蓄電池放電。為了保證在事故情況下蓄電池組能可靠工作，必須在任何時候都留有一定的容量，絕不能使蓄電池完全放電，通常放電約達(dá)容量的60%70%時，便應(yīng)停止放電，進(jìn)行充電。在給蓄電池組充電和放電時，充電整流裝置除向蓄電池組充電外，同時還供經(jīng)常性的直流負(fù)荷用電。 蓄電池組按充電放電方式工作的主要缺點是必須頻繁的進(jìn)行充電，通常每隔1～2晝夜充電一次，蓄電池老化較快，使用壽命短，進(jìn)行維護(hù)也較復(fù)雜。⑵按浮充電方式工作的蓄電池直流系統(tǒng)①由一組鉛酸蓄電池構(gòu)成的直流系統(tǒng)接線如下 圖21 一組蓄電池的直流系統(tǒng)圖直流系統(tǒng)采用了單母線分段接線，為母線段Ⅰ、Ⅱ。系統(tǒng)中只裝設(shè)了一組蓄電池，通過刀開關(guān)QKQK2可隨意接到任一母線上，也可同時接到兩段母線上（此時兩母線并聯(lián)運行）。浮充設(shè)備U1和充電設(shè)備U2分別接在兩段母線上，當(dāng)交流所用電有雙電源時，充電和浮充設(shè)備接在不同的交流電源上。直流系統(tǒng)中還接有絕緣監(jiān)察裝置和各種測量表計等。正常運行時，浮充設(shè)備和充電設(shè)備負(fù)責(zé)向直流系統(tǒng)供電，并兼向蓄電池浮充電。利用蓄電池內(nèi)阻小，伏安特性平坦的特點，使其主要擔(dān)負(fù)短時沖擊負(fù)荷供電。在蓄電池回路中，電流表PA1為雙向電流表，以監(jiān)視充電和放電電流。電流表PA2用來測量浮充電電流，正常時被短接，測量時，可利用按鈕SB使接觸器KM的常閉觸點斷開后測試。電壓表PV1用來監(jiān)視蓄電池的端電壓。蓄電池在放電過程中端電壓會下降，從而影響直流母線電壓的穩(wěn)定，為了保證直流母線電壓的穩(wěn)定，可采用端電池和端電池調(diào)節(jié)器。②由兩組蓄電池構(gòu)成的直流系統(tǒng)的接線方式如下圖22 兩組蓄電池直流系統(tǒng)圖該接線中裝設(shè)了兩組蓄電池，分別接在不同的分段母線上。在正常運行情況下，兩段母線間的聯(lián)絡(luò)刀開關(guān)打開，整個直流系統(tǒng)分成兩個沒有電氣聯(lián)系的部分，在每段母線上接一臺浮充設(shè)備，兩組蓄電池共用一臺充電設(shè)備，充電設(shè)備經(jīng)兩個刀開關(guān)分別接到兩組蓄電池的出口，可分別對其進(jìn)行充放電。每段母線設(shè)有單獨的電壓監(jiān)視和絕緣監(jiān)察裝置。調(diào)壓設(shè)備接在蓄電池和直流母線之間。當(dāng)其中一組蓄電池因檢修或充放電需要從母線上斷開時，分段開關(guān)合上，兩段母線的直流負(fù)荷由一組蓄電池供電。 按浮充電方式工作時，充電整流裝置經(jīng)常與蓄電池組同時接與母線上并聯(lián)工作。整流裝置除給直流母線上
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