【正文】 蓄電池的充電末期單體電壓為 ； 閥控式鉛酸蓄電池的充電末期單體電壓為 。 c) 2 組蓄電池配置 3 組整流器，采用二段單母線接線方式的直流系統(tǒng)，每段直流母線應(yīng)裝設(shè) 1 臺(tái)絕緣監(jiān)測(cè)裝置。 10＝ (取整數(shù) 3) 硅堆降壓裝置的額定電流按所在回路的最大持續(xù)負(fù)荷電流來選擇，并具有承受短時(shí)過載沖擊電流和承受反向電壓的能力。 直流配電回路隔離、保護(hù)設(shè)備 直流配電回路的隔離開關(guān)、熔斷器和斷路器設(shè)備的參數(shù)應(yīng)按下列要求選擇： a) 額定電壓應(yīng)大于或等于回路的最高工作電壓。 ? 控制、保護(hù)、信號(hào)回路：可按 倍負(fù)荷統(tǒng)計(jì)計(jì)算電流選擇。 ? 直流斷路器上下級(jí)使用時(shí)，它們之間的額定電流級(jí)差應(yīng)不小于 4 級(jí)（標(biāo)稱的斷路器額定電流的最小配合系數(shù)每級(jí)為 ），即上一級(jí)直流斷路器的額定電流應(yīng)為下一級(jí)直流斷路器額定電流的 倍及以上，并應(yīng)滿足上下級(jí)直流斷路器瞬時(shí)保護(hù)動(dòng)作電流的配合系數(shù)不小于 4 的要求。 直流屏柜內(nèi)電流在 63A 及以下的直流饋電輸出，應(yīng)經(jīng)電力端子引出，且端子宜垂直布置在屏后兩側(cè)位置； 63A 以上的直流饋電輸出，若經(jīng)電力端子引出，端子宜水平布置在屏后中部下方位置。 逆變電源模塊 在直流屏上可 選擇裝設(shè)輸出電壓為 220V，輸出功率為 1kVA、 2kVA、 3kVA 的電力專用 UPS 模塊，為電站的通信、載波和計(jì)算機(jī)等設(shè)備提供穩(wěn)定可靠的交流工作電源。該系統(tǒng)方案的閥控式鉛酸蓄電池組宜選擇 108只 (110V 系統(tǒng)宜選擇 53 或 54 只 )。該系統(tǒng)方案的閥控式鉛酸蓄電池組宜選擇 108 只(110V系統(tǒng)宜選擇 53 或 54 只 )。正常運(yùn)行時(shí)，一組充電裝置直接供控制母線經(jīng)常負(fù)荷電流，另一組充電裝置經(jīng)動(dòng)力直流母線對(duì)蓄電池充電，同時(shí)經(jīng)硅降壓裝置后備向控制直流母線提供經(jīng)常負(fù)荷電流，蓄電池的浮充或均充電壓即為動(dòng)力直流母線正常的輸出電壓，連接控制母線充電裝置的輸出電壓即為控制直流母線正常的輸出電壓，當(dāng)連接控制母線的充電裝置故障退出時(shí)，無間斷地由動(dòng)力直流母線經(jīng)硅降壓裝置取得控制直流母線正常的輸出電壓。 方案九： PZ61/□ 122B□ /220(110) 直流系統(tǒng)由 1 組蓄電池、 2 組整流器組成，直流母線為單母線分段接線。該系統(tǒng)方案A V試驗(yàn)VV控制AUR動(dòng)力VALA V試驗(yàn)VV AURVACLPL控制 動(dòng)力電力工程直流操作電源系統(tǒng)的原理、設(shè)計(jì)與設(shè)備選擇 XX電源 28 的閥控式鉛酸蓄電池組宜選擇 108 只 (110V 系統(tǒng)宜選擇 53 或 54 只 )。正常運(yùn)行時(shí)，充電裝置經(jīng)充電直流母線對(duì)蓄電池充電，同時(shí)經(jīng)硅降壓裝置向兩段控制直流母線提供經(jīng)常負(fù)荷電流，蓄電池的浮充或均充電壓即為動(dòng)力直流母線正常的輸出電壓，從充電直流母線經(jīng)硅降壓裝置取得控制直流母線正常的輸出電壓。 方案二： PZ61/□ 111B□ /220(110) 直流系統(tǒng)由 1 組蓄電池、 1 組整流器組成，直流母線為單母線接線。參見 DL/T50442020《電力工程直流系統(tǒng)設(shè)計(jì)技術(shù)規(guī)程》附錄 直流屏柜內(nèi)裝設(shè) 30mm 4mm 接地銅排，與屏內(nèi)電器設(shè)備和屏體結(jié)構(gòu)件可靠接觸并設(shè)有接地標(biāo)志。操作設(shè)備布置在中間位置，測(cè)量表計(jì)布置在上方位置。上下級(jí)差的配合按下列要求選擇： ? 熔斷器裝設(shè)在直流斷路器上一級(jí)時(shí)，熔斷器的額定電流應(yīng)為直流斷路器額定電流的2 倍及以上。 ? 蓄電池試驗(yàn)放電回路：可按 倍蓄電池 10h 放電率電流（ I10）選擇。 對(duì) 220kV 及以下變電所，也可以裝設(shè)一臺(tái)微機(jī)監(jiān)控裝置。 硅堆降壓裝置的調(diào)節(jié)級(jí)數(shù)按蓄電池組在均衡充電時(shí)直流母線電壓不大于 倍直流系統(tǒng)標(biāo)稱電壓值來確定。 b) 2 組蓄電池配置 2 組整流 器，采用二段單母線接線方式的直流系統(tǒng)，每段直流母線宜裝設(shè) 1 臺(tái)絕緣監(jiān)測(cè)裝置。 式中： Ir充電裝置輸出額定電流； I10鉛酸蓄電池 10h 放電率放電電流； Ijc直流系統(tǒng)的經(jīng)常負(fù)荷電流。 e) 均流不平衡度：≤177。 蓄電池容量選擇計(jì)算 計(jì)算方法參見 DL/T50442020《電力工程直流系統(tǒng)設(shè)計(jì)技術(shù)規(guī)程》附錄 。 蓄電池浮充電壓 單體蓄電池的浮充電壓應(yīng)根據(jù)生產(chǎn)廠家的推薦值選取，一般可按下列數(shù)據(jù)： a) 一般防酸式鉛酸蓄電池的單體浮充電壓值取 ～ （對(duì)于 GFD 型鉛酸蓄電池取 ～ ）。 c) 直流輸電換流站，全站交流電源事故停電時(shí)間按 2h 計(jì)算。 ? 后臺(tái)通信： 通過 RS23 RS485 或其他通信接口型式，與電站綜合自動(dòng)化系統(tǒng)或后臺(tái)監(jiān)控計(jì)算機(jī)連接，將電源系統(tǒng)的信息上傳，實(shí)現(xiàn)對(duì)電源系統(tǒng)的遠(yuǎn)程監(jiān)控。 h) 對(duì)裝設(shè)電池巡檢裝置的系統(tǒng)，當(dāng) 單體電池電壓 過高或過低 及蓄電池開路或短路時(shí)，應(yīng)發(fā)出報(bào)警信號(hào)到微機(jī)監(jiān)控單元。 d) 蓄電池組可選擇裝設(shè)電壓巡檢裝置，以在線監(jiān)視電池組單體的電壓水平。 c) 直流饋電回路裝設(shè)直流斷路器保護(hù)。 b) 直流系統(tǒng)為二段單母線接線方式時(shí)，蓄電池組和充電裝置的連接方式如下： ? 2 組蓄電池配置 2 組整流器時(shí)，每組蓄電池及其整流器應(yīng)分別接入不同直流母線段。 b) 2 組蓄電池的直流系統(tǒng)，宜配置 2 組整流器，也可以配置 3 組相同容量的整流器。其它情況的網(wǎng)絡(luò)控制室可裝設(shè) 1 組蓄電池。其它情況下可裝設(shè) 1 組蓄電池。 c) 對(duì)控制負(fù)荷與動(dòng)力負(fù)荷合并供電的直流系統(tǒng)，應(yīng)不低于直流系統(tǒng)標(biāo)稱電壓的 ％。 c) 對(duì)控制負(fù)荷與動(dòng)力負(fù)荷合并供電的直流系統(tǒng)標(biāo)稱電壓宜采用 220V。感應(yīng)電流信號(hào)經(jīng)過放大、相位比較、濾波、 A/D 轉(zhuǎn)換后，進(jìn)行數(shù)據(jù)處 理并計(jì)算出相應(yīng)的接地電阻值，判斷出直流饋電支路的接地故障。因此直流系統(tǒng)對(duì)地應(yīng)有良好的絕緣，必須對(duì)其進(jìn)行實(shí)時(shí)的在線監(jiān)測(cè)，當(dāng)某一點(diǎn)出現(xiàn)接地故障時(shí)，立即發(fā)出告警信號(hào)，提醒運(yùn)行人員查找并排除接地故障，從而杜絕直流系統(tǒng)接地可能引起的事故。采用硅二極管降壓的優(yōu)點(diǎn)是： 大功率硅 二極管的 過載能力強(qiáng)、能短時(shí)耐受近 20 倍的沖擊電流。 提高開關(guān)頻率，可以減小感性器件的體積，使整流模塊的體積更小、功率 密度更大，也可在一定程度上提高輸出穩(wěn)定精度。此時(shí)輸入側(cè)的浪涌電流很大，同時(shí)在輸出側(cè)產(chǎn)生很高的沖擊電壓。 3﹪。 典型的軟開關(guān)技 術(shù)有零電壓開關(guān)技術(shù) ZVS（ Zero Voltage Switching： 在開關(guān)管承受電壓為零時(shí)控制開關(guān)管導(dǎo)通 ） 和零電流開關(guān)技術(shù) ZCS（ Zero Current Switching： 在流過開關(guān)管的電流為零時(shí)控制開關(guān)管關(guān)斷 ） 。 軟開關(guān)技術(shù) 對(duì)于高頻整流模塊，發(fā)展方向?yàn)楦吖β拭芏取⒏咝?、小體積、高可靠性，同時(shí)要有很好的 EMC 措施。 7） 輸出 LC 濾 波：采用無源的 LC 器件，將整流所得的 高頻脈動(dòng)直流電 轉(zhuǎn)換成平滑的直流電輸出。 3） 系統(tǒng)工作能量流向： 系統(tǒng)工作時(shí)的能量流向如圖 22 所示。 配電監(jiān)控單元：采集系統(tǒng)中交流配電、整流裝置、蓄電池組、直流母線和饋電回路的電壓、電流運(yùn)行參數(shù)，以及狀態(tài)和告警接點(diǎn)信號(hào)，上傳到集中監(jiān)控模塊進(jìn)行運(yùn)行參數(shù)顯示和信號(hào)處理。當(dāng)提高蓄電池組的容量，減少單體串連的個(gè)數(shù)時(shí)，可以取消硅堆降壓?jiǎn)卧?，達(dá)到簡(jiǎn)化系統(tǒng)接線、提高可靠性的目的。進(jìn)入九十年代以來，隨著技術(shù)的發(fā)展，這些老式的保護(hù)和操作設(shè)備逐漸被具有高分?jǐn)嗄芰头雷o(hù)等級(jí)的新型設(shè)備替代。 絕緣監(jiān)測(cè)裝置是直流操作電源系統(tǒng)不可缺少的組成部分，用于在線監(jiān)測(cè)直流系統(tǒng)的正負(fù)極對(duì)地的絕緣水平。 1984 年以后，對(duì)充電和浮充電整流裝置開始采用相同的容量設(shè)計(jì)，使之更有利于互為備用，并且這種作法被普遍接受。到八十年代中期以后， 鎘鎳堿性蓄電池 以其放電倍率高、耐過充和過放的優(yōu)點(diǎn)，開始在變電站中得到應(yīng)用，但由于價(jià)格較高，一般使用的都是額定容量在 100Ah 以內(nèi)的，限制了其應(yīng)用的范圍。從八十年代后期開始，對(duì)于 300～ 600MW大機(jī)組電廠，則每一單元配置兩套直流操作電源：一套 220V 由一組蓄電池組構(gòu)成，專供動(dòng)力負(fù)荷；另一套 110V 由兩組蓄電池組構(gòu)成，專供控制負(fù)荷。這個(gè)時(shí)間的設(shè)計(jì)，是充分利用了蓄電池的容量和具有較小的電壓波動(dòng)范圍，但代價(jià)是采用了較復(fù)雜的接線。這是一種在各種正常和事故情況下都能保證可靠供電的電源系統(tǒng)，廣泛應(yīng)用于各種類型的發(fā)電廠和變電站中。 電力工程直流操作電源系統(tǒng)的 原理、設(shè)計(jì)與設(shè)備選擇 XX 電源有限公司 XXXX 年 8 月 20 電力工程直流操作電源系統(tǒng)的原理、設(shè)計(jì)與設(shè)備選擇 XX電源 1 1. 直流操作電源的歷史與發(fā)展 發(fā)電廠和變電站中，為控制、信號(hào)、保護(hù)和自動(dòng)裝置（統(tǒng)稱為控制負(fù)荷），以及斷路器電磁合閘、直流電動(dòng)機(jī)、交流不停電電源、事故照明（統(tǒng)稱為動(dòng)力負(fù)荷）等供電的直流電源系統(tǒng)，通稱為直流操作電源。正常運(yùn)行時(shí)，由充電裝置為控制負(fù)荷供電，同時(shí)給蓄電池組充電，使其處于滿容量荷電狀態(tài)；當(dāng)電站發(fā)生事故時(shí)，由蓄電池組繼續(xù)向直流控制和動(dòng)力負(fù)荷供電。這是引進(jìn)了當(dāng)時(shí)蘇聯(lián)的設(shè)計(jì)技術(shù)，在所有新建和擴(kuò)建的發(fā)電廠和變電站中，都采用了 220V、帶端電池的蓄電池組，并根據(jù)工程規(guī)模的大小，采用單母線或雙母線接線。七十年代到八十年代初期，一般是一個(gè)單元配置一套由一組蓄電池組構(gòu)成的控制、動(dòng)力混合供電的 220V 操作電源。七十年代以后，開始應(yīng)用 半封閉的固定防酸式鉛酸蓄電池 ，并逐步得到普遍采用。 八十年代以前，考慮到經(jīng)濟(jì)性和運(yùn)行的穩(wěn)定性，對(duì)充電和浮充電整流裝置采用不同的容量設(shè)計(jì)。目前，這種高頻開關(guān)型整流裝置已成為市場(chǎng)的主角，未來幾年不會(huì)有新的整流裝置替代。 蓄電池組、充電裝置和直流饋電回路，多年來一直用熔斷器作短路保護(hù)，用隔離開關(guān)作回路操作，直到現(xiàn)在仍在普遍使用。 硅堆降壓?jiǎn)卧焊鶕?jù)蓄電池組輸出電壓的變化自動(dòng)調(diào)節(jié)串入降壓硅堆（串連二極管）的數(shù)量，使直流控制母線的電壓穩(wěn)定在規(guī)定的范圍內(nèi)。絕緣監(jiān)測(cè)交 流 配 電 單 元硅堆降壓整流模塊電池巡檢監(jiān)控模塊 至電站監(jiān)控系統(tǒng)配電監(jiān)控 充電監(jiān)控整流模塊控制母線動(dòng)力母線整流模塊*)動(dòng)力輸出控制輸出無源觸點(diǎn)電力工程直流操作電源系統(tǒng)的原理、設(shè)計(jì)與設(shè)備選擇 XX電源 5 故障退去的情況下，該模塊仍能按預(yù)先設(shè)定 的浮充電壓值繼續(xù)對(duì)蓄電池組充電。同時(shí)監(jiān)控模塊時(shí)刻顯示、處理配電監(jiān)控電路上傳的數(shù)據(jù)。 6） 輸出高頻整流：采用快恢復(fù)二極管，將高頻交流脈沖波變換為高頻脈動(dòng)直流電。 圖 24 整流模塊波形變換圖 在 PWM 變換技術(shù)中： Uo = D * Ui, TUi直流輸入Ts高頻方波整流濾波Uo直流輸出TPWM驅(qū)動(dòng)波電力工程直流操作電源系統(tǒng)的原理、設(shè)計(jì)與設(shè)備選擇 XX電源 7 其中： D = Ton / Ts = Ton / ( Ton + Toff ) D：占空比； Ts：開關(guān)管工作周期； Ton：開關(guān)管導(dǎo)通時(shí)間； Toff：開關(guān)管關(guān)斷時(shí)間。從而實(shí)現(xiàn)半導(dǎo)體開關(guān)器件在開關(guān)轉(zhuǎn)換過程中，沒有電壓或電流的振蕩過程，幾乎沒有電壓和電流的有效重疊（如圖 25 中的軟開關(guān)模式波形），很大程度上減少了開關(guān)損耗和EMI 噪聲。 這種均流技術(shù)的優(yōu)點(diǎn)體現(xiàn)在兩個(gè)方面：第一、均流不平衡度小，不超過177。 2） 輸出軟啟動(dòng)：整流模塊在上電初期由于反饋電壓還沒有建立起來時(shí)， PID 調(diào)節(jié)環(huán)為開環(huán)狀態(tài)，如果不采取措施，輸出的控制信號(hào)為最大值，輸出的有效脈寬為 100%。 工作頻率的選擇 整流模塊的工作頻率 fs 是指模塊主回路開關(guān)器件的開關(guān)頻率，也就是前面談到的開關(guān)管工作周期 Ts 的倒數(shù)，即 fs=1/Ts，它與主開關(guān)回路逆變輸出（高頻變壓器原邊）的脈沖電壓波頻率相等，是高頻變壓器二次整流脈沖電壓波頻率的一半。 圖 28 硅堆降 壓?jiǎn)卧砜驁D 所謂的降壓硅堆是由多個(gè)大功率硅整流二極管串聯(lián)而成的，利用硅二極管 PN 結(jié)相對(duì)穩(wěn)定的正向壓降來作為調(diào)節(jié)電壓，通過改變串入線路中二極管的數(shù)量來獲得適當(dāng)?shù)碾妷航?，達(dá)到調(diào)節(jié)母線電壓的目的。直流系統(tǒng)是正負(fù)極對(duì)浮空的，當(dāng)系統(tǒng)出現(xiàn)一點(diǎn)接地（正負(fù)極直接接地或?qū)Φ亟^緣降低）時(shí)，雖能正常的工作，但當(dāng)出現(xiàn)第二點(diǎn)接地時(shí)，則可能造成信號(hào)裝置、控制回路和繼電保護(hù)裝置誤動(dòng)作，甚至造 成直流正負(fù)極短路，從而引發(fā)嚴(yán)重的電力事故。這兩種原理各有自己的優(yōu)缺點(diǎn)，分別說明如下： 1） 低頻疊加原理：由低頻信號(hào)源產(chǎn)生的超低頻信號(hào)由直流母線對(duì)地耦合到直流系統(tǒng)，采用無源交流微電流傳感器，感應(yīng)流過各饋電支路中接地電阻與接地電容的超低頻信號(hào)電流，其大小直接反映出支路接地電阻的變化。 電力工程直流操作電源系統(tǒng)的原理、設(shè)計(jì)與設(shè)備選擇 XX電