變電站直流系統(tǒng)畢業(yè)設(shè)計(jì)論文-wenkub
2023-07-07 21:10:00 本頁(yè)面
【正文】 言 1第一章 變電站直流系統(tǒng)相關(guān)技術(shù)分析 3第一節(jié) 變電站直流電源技術(shù)分析 3第二節(jié) 蓄電池技術(shù)分析 5第二章 確定直流系統(tǒng)的接線(xiàn)和工作電壓 9第一節(jié) 直流系統(tǒng)的接線(xiàn) 9第二節(jié) 確定系統(tǒng)工作電壓 14第三章 計(jì)算與選擇 16第一節(jié) 計(jì)算并選擇蓄電池容量 16第二節(jié) 直流充電模塊的選擇 22第三節(jié) UPS不停電電源的選擇 24第四節(jié) 通信電源的分析與設(shè)計(jì) 26第五節(jié) 直流系統(tǒng)中各自動(dòng)開(kāi)關(guān)額定容量的選擇 28第四章 結(jié)論 31結(jié)束語(yǔ) 32參考文獻(xiàn) 33前言隨著電力工業(yè)的迅速發(fā)展，為提高電網(wǎng)的供電質(zhì)量，使電網(wǎng)安全、經(jīng)濟(jì)運(yùn)行，并實(shí)現(xiàn)電力系統(tǒng)的自動(dòng)化，從而對(duì)電力控制系統(tǒng)的關(guān)鍵設(shè)備控制電源的要求也越來(lái)越高。通信電源是由模塊化的通信專(zhuān)用DCDC變換器，它是從站內(nèi)直流控制電源系統(tǒng)的蓄電池組取得直流電，經(jīng)高頻變換輸出滿(mǎn)足通信設(shè)備要求的48V控制電源。以下對(duì)變電站設(shè)計(jì)中直流系統(tǒng)設(shè)計(jì)有直接影響的因素和變電站直流系統(tǒng)設(shè)計(jì)方案的選擇進(jìn)行分析。UPS不間斷電源：10KW。第一章 變電站直流系統(tǒng)相關(guān)技術(shù)分析 變電站中的控制、信號(hào)、繼電保護(hù)、監(jiān)控計(jì)算機(jī)、自動(dòng)裝置和斷路器等的操作都需要可靠穩(wěn)定的工作電源供電，該電源稱(chēng)為操作電源。本章重點(diǎn)介紹變電站直流電源技術(shù)和蓄電池技術(shù)。一、蓄電池直流電源蓄電池是一種可重復(fù)使用的化學(xué)電源。二、電源變換式直流系統(tǒng)電源變換式直流系統(tǒng)也是一種獨(dú)立式直流電源，其框圖如下：圖11 電源變換式直流系統(tǒng)圖這種電源是由輸入可控整流裝置U48V蓄電池組GB、逆變裝置U2和輸出整流裝置U3組成。整流式直流電源實(shí)際上是一臺(tái)整流裝置，其輸入一般取自所用電的交流電壓，經(jīng)整流裝置變換成直流電源。第二節(jié) 蓄電池技術(shù)分析蓄電池分為酸性蓄電池和堿性蓄電池。根據(jù)蓄電池的用途不同，還有其它不同的部件，如對(duì)于防酸隔爆式蓄電池在電池蓋上安有防酸隔爆帽，有的電池還裝有密度計(jì)、溫度計(jì)等。在放電過(guò)程中，放電電流從蓄電池的正極流出，經(jīng)負(fù)極、電池負(fù)極、電池內(nèi)部后，到達(dá)正極，實(shí)現(xiàn)了將蓄電池內(nèi)的化學(xué)能轉(zhuǎn)換為電能，供電給負(fù)荷。充電過(guò)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(jiàn)，充電時(shí)，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。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。這樣一來(lái)，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(duì)人體，設(shè)備和環(huán)境帶來(lái)污染和危害。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。其化學(xué)能與電能的轉(zhuǎn)換也是通過(guò)其內(nèi)部復(fù)雜的化學(xué)反應(yīng)完成的。鎘鎳電池具有對(duì)環(huán)境污染小、無(wú)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(zhǎng)（可長(zhǎng)達(dá)20年）等優(yōu)點(diǎn)。每組蓄電池設(shè)有專(zhuān)用的試驗(yàn)放電回路，蓄電池的試驗(yàn)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(yàn)時(shí)蓄電池組可以方便的退出，簡(jiǎn)化操作步驟，簡(jiǎn)化接線(xiàn)，避免誤操作。根據(jù)運(yùn)行方式，可分為充放電運(yùn)行的蓄電池直流系統(tǒng)和浮充電運(yùn)行的蓄電池直流系統(tǒng)。在給蓄電池組充電和放電時(shí)，充電整流裝置除向蓄電池組充電外，同時(shí)還供經(jīng)常性的直流負(fù)荷用電。浮充設(shè)備U1和充電設(shè)備U2分別接在兩段母線(xiàn)上，當(dāng)交流所用電有雙電源時(shí)，充電和浮充設(shè)備接在不同的交流電源上。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。②由兩組蓄電池構(gòu)成的直流系統(tǒng)的接線(xiàn)方式如下圖22 兩組蓄電池直流系統(tǒng)圖該接線(xiàn)中裝設(shè)了兩組蓄電池，分別接在不同的分段母線(xiàn)上。當(dāng)其中一組蓄電池因檢修或充放電需要從母線(xiàn)上斷開(kāi)時(shí)，分段開(kāi)關(guān)合上，兩段母線(xiàn)的直流負(fù)荷由一組蓄電池供電。交流電恢復(fù)后，充電整流器給蓄電池組充好電在轉(zhuǎn)入浮充電狀態(tài)。 采用浮充電方式運(yùn)行，不僅可以減少維護(hù)工作量，而且可以提高直流系統(tǒng)的工作可靠性，蓄電池的使用壽命較充電放電工作方式延長(zhǎng)1～2倍。 采用端電池后，不但使直流系統(tǒng)的接線(xiàn)復(fù)雜，而且使蓄電池組的運(yùn)行維護(hù)工作量增加。當(dāng)一組蓄電池進(jìn)行核對(duì)性放電時(shí)，該段母線(xiàn)的直流負(fù)荷由另一組蓄電池供給。H以下的場(chǎng)所。 三、直流供電網(wǎng)絡(luò) 變電所的直流供電網(wǎng)絡(luò)是由直流母線(xiàn)引出，供電給直流負(fù)荷的中間環(huán)節(jié)，它是一個(gè)龐大的多分支閉環(huán)網(wǎng)絡(luò)。第二節(jié) 確定系統(tǒng)工作電壓 在確定變電站直流系統(tǒng)額定電壓時(shí)，應(yīng)根據(jù)變電站的具體情況，找出影響直流系統(tǒng)額定電壓選擇的主要因素。因此，滿(mǎn)足直流動(dòng)力回路電源的要求就不再是確定直流系統(tǒng)額定電壓的主要因素。 所以，此次設(shè)計(jì)的220KV有人值班的變電站站，直流系統(tǒng)電壓宜選220V。第一節(jié) 計(jì)算并選擇蓄電池容量 一、蓄電池的電氣特性 電池的容量是表示蓄電池的蓄電能力，充足電的蓄電池放電到規(guī)定終止電壓時(shí)，其所放出的總?cè)萘?，稱(chēng)為電池的容量。主要有放電率、電解液比重和電解液溫度。 倍率是指電池放電電流的數(shù)值為額定容量數(shù)值的倍數(shù)。對(duì)于鉛酸蓄電池，額定容量是指電解液溫度為25℃時(shí)，以10h放電率對(duì)應(yīng)的容量。 ②浮充電運(yùn)行方式 正常時(shí)，蓄電池組和整流設(shè)備并接在直流母線(xiàn)上，整流設(shè)備一方面向直流負(fù)荷供電，一方面以較小的充電電流向蓄電池浮充電，以補(bǔ)充蓄電池的自放電。均衡充電是用小電流進(jìn)行1—3h的過(guò)充電過(guò)程，均衡充電不能頻繁進(jìn)行。根據(jù)蓄電池個(gè)數(shù)及直流母線(xiàn)電壓允許的最高值選擇單體蓄電池均衡充電電壓值。 I10=400/10=40A 根據(jù)Kcho的值，查處單體電池電壓值Ud= 則：UD=nUd= 滿(mǎn)足86%111%蓄電池端電壓的要求。 ,=0，得Ud= 則： UD=103= 滿(mǎn)足86%111%蓄電池端電壓的要求。輸出回路的作用是將交流輸入電壓整流濾波為平滑的高壓直流電壓；功率變換器的作用是將高壓直流電壓轉(zhuǎn)換為頻率大于20KHZ的高頻脈沖電壓；整流濾波器的作用是將高頻脈沖電壓轉(zhuǎn)換為穩(wěn)定的直流輸出電壓；開(kāi)
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