變電站直流系統(tǒng)分析與設(shè)計(jì)畢業(yè)論文(編輯修改稿)
2024-07-20 03:10 本頁(yè)面
【文章內(nèi)容簡(jiǎn)介】 外，在交流系統(tǒng)發(fā)生故障，充電整流器斷開(kāi)情況下，蓄電池組轉(zhuǎn)入放電狀態(tài)，承擔(dān)全部直流系統(tǒng)負(fù)荷。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)。這種連續(xù)浮充電方式，又稱(chēng)為全浮充電方式。 為了避免由于控制浮充電流不準(zhǔn)確，造成硫酸鉛沉淀在極板，影響蓄電池的輸出容量和降低使用壽命，規(guī)定每三個(gè)月進(jìn)行一次核對(duì)性放電，放出蓄電池容量的50%～60%，；或進(jìn)行全容量放電，～，放電后應(yīng)立即進(jìn)行一次均衡充電（亦稱(chēng)過(guò)充電）。使各個(gè)蓄電池電解液的密度、容量、電壓等都達(dá)到均衡一致的良好狀態(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。所以，全浮充電方式在發(fā)電廠(chǎng)和變電所中得到廣泛應(yīng)用。 為了能及時(shí)發(fā)現(xiàn)直流系統(tǒng)的接地故障，母線(xiàn)上裝設(shè)有絕緣監(jiān)察裝置（其表計(jì)部分為兩段母線(xiàn)共用；信號(hào)部分各自一套）。為了能及時(shí)發(fā)現(xiàn)母線(xiàn)電壓高于或低于規(guī)定值，每段母線(xiàn)上各裝設(shè)一套電壓監(jiān)察裝置；為了反映斷路器的位置信號(hào)，每段母線(xiàn)上各裝設(shè)一套閃光裝置。 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。在全浮充電運(yùn)行中，正常工作時(shí)根本不需要調(diào)整蓄電池組的端電壓。因此在大型發(fā)電廠(chǎng)和變電所中，單直流系統(tǒng)有兩組及兩組以上蓄電池時(shí)，蓄電池組可以不設(shè)端電池，并采用全浮充電運(yùn)行方式。這樣的直流系統(tǒng)典型接線(xiàn)一般采用單母線(xiàn)兩分段，每段接一組蓄電池和一臺(tái)充電整流器，另有一臺(tái)備用整流器，可接于兩段母線(xiàn)。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。 二、其它直流系統(tǒng) 國(guó)內(nèi)制造廠(chǎng)生產(chǎn)和提供成套鎘鎳蓄電池直流屏，是一種高性能直流不停電電源。它具有可靠性高、適應(yīng)性強(qiáng)、使用壽命長(zhǎng)、電壓穩(wěn)定、放電倍率高、維護(hù)簡(jiǎn)單、占地面積小、無(wú)污染等特點(diǎn)。適用于110KV及以下電壓等級(jí)的變電所，容量在100AH以下的場(chǎng)所。 硅整流電容儲(chǔ)能直流系統(tǒng)與蓄電池系統(tǒng)相比，具有壽命長(zhǎng)、投資省、維護(hù)簡(jiǎn)便、占地面積小等優(yōu)點(diǎn)，在中小型變電所中得到廣泛應(yīng)用。尤其是35KV及以下變電所應(yīng)用更廣。但硅整流電源是一種非獨(dú)立式電源，與一次交流系統(tǒng)的運(yùn)行工況有關(guān)。 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)。直流網(wǎng)絡(luò)可根據(jù)負(fù)荷類(lèi)型和供電路徑，分為若干相互獨(dú)立的分支供電網(wǎng)絡(luò)，例如，控制、保護(hù)、信號(hào)、供電網(wǎng)絡(luò)、斷路器合閘線(xiàn)圈供電網(wǎng)絡(luò)及事故照明供電網(wǎng)絡(luò)。為了防止某一網(wǎng)絡(luò)出現(xiàn)故障時(shí)影響一大片負(fù)荷供電，也便于檢修和故障排除，不同用途負(fù)荷由單獨(dú)網(wǎng)絡(luò)供電。 為簡(jiǎn)化設(shè)備，220KV變電站直流系統(tǒng)一般采用環(huán)形供電網(wǎng)絡(luò)，在變電站內(nèi)將動(dòng)力母線(xiàn)和控制母線(xiàn)合一，在各直流負(fù)荷之間形成環(huán)形供電網(wǎng)絡(luò)，每個(gè)環(huán)的電源回路接到母線(xiàn)上。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。以往設(shè)計(jì)的220KV及以下電壓等級(jí)的變電站，大多為帶電磁操作機(jī)構(gòu)的斷路器，需要直流動(dòng)力合閘電源，在這種情況下，滿(mǎn)足直流動(dòng)力回路電壓的要求，降低直流動(dòng)力電纜的投資成為影響直流系統(tǒng)額定電壓選擇的主要因素。因此，以往設(shè)計(jì)的變電站中多數(shù)采用了220V的直流系統(tǒng)。20世紀(jì)80年代以來(lái)，在220～500KV變電站中，110KV及以上電壓等級(jí)的斷路器多數(shù)采用氣動(dòng)或液壓操作機(jī)構(gòu)，10KV斷路器采用彈簧操作機(jī)構(gòu)，這樣就不需要直流系統(tǒng)提供動(dòng)力合閘電源了。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。 一般來(lái)說(shuō)，當(dāng)直流電壓為220V時(shí)，若控制電纜長(zhǎng)度在500m以?xún)?nèi)，電纜截面積不大于4mm2就不會(huì)給電纜的接線(xiàn)帶來(lái)困難。當(dāng)直流電壓為110V時(shí)，若電纜長(zhǎng)度超過(guò)250m，就要選用截面積為6mm2或10mm2的電纜，一般端子排只能連接截面積不超過(guò)6mm2的電纜芯，要連接截面積大的電纜芯必須采用特殊的連接方式，這給施工和維護(hù)都帶來(lái)困難；另外，220KV變電站的控制對(duì)象多，距離遠(yuǎn)，直流電壓采用110V，加大了控制電纜的截面積，必然大幅增加有色金屬的消耗，增加在控制電纜方面的投資?；谏鲜黾夹g(shù)和經(jīng)濟(jì)上的考慮，在220～500KV變電站采用集中控制的情況下直流系統(tǒng)額定電壓宜選220V。 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。 第三章 計(jì)算與選擇 在變電站直流系統(tǒng)的分析與設(shè)計(jì)中，有許多數(shù)據(jù)需要計(jì)算，比如蓄電池的容量。也有許多模塊需要進(jìn)行選擇，如蓄電池的充電模塊。本章重點(diǎn)介紹蓄電池容量的計(jì)算與選擇、直流充電模塊的選擇、UPS不停電電源的選擇、通信電源的設(shè)計(jì)與選擇和直流系統(tǒng)中各自動(dòng)開(kāi)關(guān)額定容量的選擇。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)萘浚Q(chēng)為電池的容量。若蓄電池以恒定放電電流If放電，到達(dá)規(guī)定終止電壓的時(shí)間為tf，則對(duì)應(yīng)容量為 C=Iftf（AH） 容量的單位為安時(shí)，蓄電池的實(shí)際容量并不是一個(gè)固定不變的常數(shù)，它受許多因素的影響。主要有放電率、電解液比重和電解液溫度。 ①放電率：放電率是反映蓄電池放電到終止電壓時(shí)間的快慢，簡(jiǎn)稱(chēng)為放電率，常用時(shí)率和倍率表示。 時(shí)率是以放電時(shí)間表示放電速率，即以某電流放電至規(guī)定終止電壓所經(jīng)歷的時(shí)間，如放電率為1h。對(duì)于鉛酸蓄電池是以10h放電率為正常放電率。 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)。（C20表示放電時(shí)間為20h的電池容量），對(duì)于一個(gè)60AH的電池，60電流放電；3C20意指180A的電流放電。 ②蓄電池的額定容量是指在規(guī)定條件下所能輸出的電量。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。 蓄電池組一般有兩種運(yùn)行方式，即充放電運(yùn)行方式和浮充電運(yùn)行方式。 ①充放電運(yùn)行方式 蓄電池組通過(guò)放電，向直流負(fù)荷進(jìn)行供電。放電結(jié)束后，將蓄電池接到充電裝置上，進(jìn)行充電。 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。當(dāng)交流系統(tǒng)或整流設(shè)備故障時(shí)，甚至全所停電，由蓄電池維持向直流負(fù)荷連續(xù)供電，保證供電不中斷。 ③均衡充電對(duì)于一組浮充運(yùn)行的蓄電池，雖然蓄電池的全組電池都處同樣的條件下，但由于某種原因，有可能造成全組電池不均衡。在這種情況下，應(yīng)采用均衡充電的方法來(lái)消除電池之間的差別，以達(dá)到全組電池的均衡。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。二、蓄電池個(gè)數(shù)的確定此次設(shè)計(jì)的220KV變電站采用控制母線(xiàn)與合閘母線(xiàn)合一的形式。在此模式下，每組蓄電池閥控密封鉛酸蓄電池個(gè)數(shù)需綜合考慮
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