變電站直流系統(tǒng)分析與設計畢業(yè)論文(編輯修改稿)
2025-07-20 03:10 本頁面
【文章內(nèi)容簡介】 外，在交流系統(tǒng)發(fā)生故障，充電整流器斷開情況下，蓄電池組轉(zhuǎn)入放電狀態(tài)，承擔全部直流系統(tǒng)負荷。交流電恢復后，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，又稱為全浮充電方式。 為了避免由于控制浮充電流不準確，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)定每三個月進行一次核對性放電，放出蓄電池容量的50%～60%，；或進行全容量放電，～，放電后應立即進行一次均衡充電（亦稱過充電）。使各個蓄電池電解液的密度、容量、電壓等都達到均衡一致的良好狀態(tài)。 采用浮充電方式運行，不僅可以減少維護工作量，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1～2倍。所以，全浮充電方式在發(fā)電廠和變電所中得到廣泛應用。 為了能及時發(fā)現(xiàn)直流系統(tǒng)的接地故障，母線上裝設有絕緣監(jiān)察裝置（其表計部分為兩段母線共用；信號部分各自一套）。為了能及時發(fā)現(xiàn)母線電壓高于或低于規(guī)定值，每段母線上各裝設一套電壓監(jiān)察裝置；為了反映斷路器的位置信號，每段母線上各裝設一套閃光裝置。 采用端電池后，不但使直流系統(tǒng)的接線復雜，而且使蓄電池組的運行維護工作量增加。在全浮充電運行中，正常工作時根本不需要調(diào)整蓄電池組的端電壓。因此在大型發(fā)電廠和變電所中，單直流系統(tǒng)有兩組及兩組以上蓄電池時，蓄電池組可以不設端電池，并采用全浮充電運行方式。這樣的直流系統(tǒng)典型接線一般采用單母線兩分段，每段接一組蓄電池和一臺充電整流器，另有一臺備用整流器，可接于兩段母線。當一組蓄電池進行核對性放電時，該段母線的直流負荷由另一組蓄電池供給。 二、其它直流系統(tǒng) 國內(nèi)制造廠生產(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、適應性強、使用壽命長、電壓穩(wěn)定、放電倍率高、維護簡單、占地面積小、無污染等特點。適用于110KV及以下電壓等級的變電所，容量在100AH以下的場所。 硅整流電容儲能直流系統(tǒng)與蓄電池系統(tǒng)相比，具有壽命長、投資省、維護簡便、占地面積小等優(yōu)點，在中小型變電所中得到廣泛應用。尤其是35KV及以下變電所應用更廣。但硅整流電源是一種非獨立式電源，與一次交流系統(tǒng)的運行工況有關。 三、直流供電網(wǎng)絡 變電所的直流供電網(wǎng)絡是由直流母線引出，供電給直流負荷的中間環(huán)節(jié)，它是一個龐大的多分支閉環(huán)網(wǎng)絡。直流網(wǎng)絡可根據(jù)負荷類型和供電路徑，分為若干相互獨立的分支供電網(wǎng)絡，例如，控制、保護、信號、供電網(wǎng)絡、斷路器合閘線圈供電網(wǎng)絡及事故照明供電網(wǎng)絡。為了防止某一網(wǎng)絡出現(xiàn)故障時影響一大片負荷供電，也便于檢修和故障排除，不同用途負荷由單獨網(wǎng)絡供電。 為簡化設備，220KV變電站直流系統(tǒng)一般采用環(huán)形供電網(wǎng)絡，在變電站內(nèi)將動力母線和控制母線合一，在各直流負荷之間形成環(huán)形供電網(wǎng)絡，每個環(huán)的電源回路接到母線上。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，應根據(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。以往設計的220KV及以下電壓等級的變電站，大多為帶電磁操作機構的斷路器，需要直流動力合閘電源，在這種情況下，滿足直流動力回路電壓的要求，降低直流動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，以往設計的變電站中多數(shù)采用了220V的直流系統(tǒng)。20世紀80年代以來，在220～500KV變電站中，110KV及以上電壓等級的斷路器多數(shù)采用氣動或液壓操作機構，10KV斷路器采用彈簧操作機構，這樣就不需要直流系統(tǒng)提供動力合閘電源了。因此，滿足直流動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。 一般來說，當直流電壓為220V時，若控制電纜長度在500m以內(nèi)，電纜截面積不大于4mm2就不會給電纜的接線帶來困難。當直流電壓為110V時，若電纜長度超過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，這給施工和維護都帶來困難；另外，220KV變電站的控制對象多，距離遠，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和經(jīng)濟上的考慮，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，此次設計的220KV有人值班的變電站站，直流系統(tǒng)電壓宜選220V。 第三章 計算與選擇 在變電站直流系統(tǒng)的分析與設計中，有許多數(shù)據(jù)需要計算，比如蓄電池的容量。也有許多模塊需要進行選擇，如蓄電池的充電模塊。本章重點介紹蓄電池容量的計算與選擇、直流充電模塊的選擇、UPS不停電電源的選擇、通信電源的設計與選擇和直流系統(tǒng)中各自動開關額定容量的選擇。第一節(jié) 計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，其所放出的總容量，稱為電池的容量。若蓄電池以恒定放電電流If放電，到達規(guī)定終止電壓的時間為tf，則對應容量為 C=Iftf（AH） 容量的單位為安時，蓄電池的實際容量并不是一個固定不變的常數(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間的快慢，簡稱為放電率，常用時率和倍率表示。 時率是以放電時間表示放電速率，即以某電流放電至規(guī)定終止電壓所經(jīng)歷的時間，如放電率為1h。對于鉛酸蓄電池是以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表示放電時間為20h的電池容量），對于一個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。對于鉛酸蓄電池，額定容量是指電解液溫度為25℃時，以10h放電率對應的容量。 蓄電池組一般有兩種運行方式，即充放電運行方式和浮充電運行方式。 ①充放電運行方式 蓄電池組通過放電，向直流負荷進行供電。放電結束后，將蓄電池接到充電裝置上，進行充電。 ②浮充電運行方式 正常時，蓄電池組和整流設備并接在直流母線上，整流設備一方面向直流負荷供電，一方面以較小的充電電流向蓄電池浮充電，以補充蓄電池的自放電。當交流系統(tǒng)或整流設備故障時，甚至全所停電，由蓄電池維持向直流負荷連續(xù)供電，保證供電不中斷。 ③均衡充電對于一組浮充運行的蓄電池，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，應采用均衡充電的方法來消除電池之間的差別，以達到全組電池的均衡。均衡充電是用小電流進行1—3h的過充電過程，均衡充電不能頻繁進行。二、蓄電池個數(shù)的確定此次設計的220KV變電站采用控制母線與合閘母線合一的形式。在此模式下，每組蓄電池閥控密封鉛酸蓄電池個數(shù)需綜合考慮
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