【正文】 為 3）。 所以要求電力系統(tǒng)設(shè)計(jì)對(duì)直流電源系統(tǒng)給予高度重視。由于直流電源獨(dú)立于交流動(dòng)力電源系統(tǒng)之外，不受交流電源的影響，具有高度安全可靠、運(yùn)行維護(hù)方便等特點(diǎn)，從而得到廣泛的應(yīng)用。電力工業(yè)的發(fā)展水平和電氣化程度已成為衡量一個(gè)國(guó)家經(jīng)濟(jì)發(fā)展水平的一個(gè)重要標(biāo)志。 其設(shè)計(jì)內(nèi)容主要包括 直流系統(tǒng) 接線方式，系統(tǒng)電壓確定，蓄電池容量計(jì)算，直流充電模塊選擇， ups不停電電源的選擇，通信直流變換器的選擇等。 分類號(hào) 鄭州電力高等?？茖W(xué)校 畢 業(yè) 設(shè) 計(jì)（論 文） 題 目 變電站直流系統(tǒng)分析與設(shè)計(jì) 并列英文題目 Substation Dc System Analysis And Design 系 部 電力工程系 專業(yè) 電氣自動(dòng)化技術(shù) 姓 名 楊柳青 班級(jí) 電氣 0903 指導(dǎo)教師 皮薇薇 職稱 講師 論文報(bào)告提交日期 2022 年 6 月 5日 鄭州電力高等?？茖W(xué)校 變電站直流系統(tǒng)分析與設(shè)計(jì) 1 摘要 變電站直 流電源系統(tǒng)是所內(nèi)所有繼電保護(hù)、自動(dòng)化以及二次控制回路、斷路器分合閘、事故照明等設(shè)備工作的電源，直流電源內(nèi)部有蓄電池，能保證在交流失電狀態(tài)下不間斷連續(xù)供電。直流電源使用蓄電池進(jìn)行儲(chǔ)能，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單可靠，容易滿足設(shè)備對(duì)電源可靠性要求。 關(guān)鍵詞： 直流系統(tǒng)、蓄電池組、不停電電源、充電裝置 Abstract The substation dc power system is the working power supply of relaying protection, automation, secondary control circuit, switching on or off circuit breaker and emergency lighting equipments in the transformer substation. DC power has internal battery and can guarantee continuous power supply when losing electric state. Dc power uses storage battery to store energy, the structure is simple, reliable and easy to meet for power equipment requirement of reliability. The design includes DC system wiring, determining system voltage， the battery capacity calculation, the DC charging module selection, choice of UPS and munication DCDC converter. Key words： DC system、 batteries、 Uninterrupted power supply、 charging devices. 變電站直流系統(tǒng)分析與設(shè)計(jì) 2 目錄 Abstract ......................................... 1 前言 ............................................. 4 第一章 變電站直流系統(tǒng)功能、重要性論述 ............. 5 變電站直流系統(tǒng) ...................................... 5 直流電源系統(tǒng)在變電站的重要作用 ...................... 5 第二章 直流電源的技術(shù)分析 ........................ 6 第三章 蓄電池技術(shù)分析 ............................ 8 蓄電池的定義與分類 .................................. 8 鉛酸蓄電池的電氣特性 ................................. 9 放電特性 ........................................... 10 持續(xù)放電特性 .................................. 10 沖擊放電特性 .................................. 12 閥控鉛酸蓄電池的充電方式 ........................... 13 蓄電池組數(shù) ......................................... 15 第四章 直流系統(tǒng)的接線方式 ....................... 16 對(duì)直流系統(tǒng)接線方式的基本要求 ....................... 16 直流系統(tǒng)接線方式的分類 ............................. 16 單母接線 ...................................... 16 單母分段接線 .................................. 17 互聯(lián)的單母接線 ................................ 18 第五章 系統(tǒng)工作電壓 ............................. 20 第六章 計(jì)算并選擇蓄電池容量 ..................... 21 直流負(fù)荷統(tǒng)計(jì)（系統(tǒng)工作電壓 220V） ................... 21 閥控鉛酸蓄電池的選擇 ................................ 21 蓄電池容量的選擇 ................................... 22 蓄電池參數(shù)選擇 ..................................... 25 容量計(jì)算 ...................................... 25 電壓校驗(yàn) ...................................... 26 第七章 直流充電模塊的選擇 ....................... 28 高頻開(kāi)關(guān)充電模塊工作原理 ............................ 28 充電裝置的選擇 ..................................... 29 變電站直流系統(tǒng)分析與設(shè)計(jì) 3 充電裝置額定電流選擇（鉛酸蓄電池） ............ 29 充電裝置輸出電壓選擇 .......................... 30 回路設(shè)備選擇 .................................. 31 充電裝置高頻開(kāi)關(guān)電源充電模塊數(shù)量選擇 .......... 31 第八章 UPS 不間斷電源的選擇 ...................... 33 變電站設(shè)交流不斷電電源的必要性 ..................... 33 對(duì) UPS 系統(tǒng)的基本要求 ............................... 33 UPS 的配置方式 ...................................... 34 第九章 通信電源設(shè)計(jì) ............................. 36 變電站通信電源 ..................................... 36 通信直流變換器的作用 ............................... 36 對(duì)通信電源的特殊要求 ............................... 36 DC/DC 通信電源技術(shù)指標(biāo) .............................. 37 第十章 各自動(dòng)開(kāi)關(guān)額定容量的選擇 ................. 38 控制、保護(hù)、信號(hào)回路斷路器選擇（經(jīng)常負(fù)荷、 UPS 等均分兩段母線） ................................................... 38 直流分電柜電源回路 ................................ 39 充電裝置輸出回路 .................................. 39 蓄電池組出口回路 .................................. 40 直流母線聯(lián)絡(luò)電器（隔離開(kāi)關(guān)） ...................... 40 蓄電池放電回路的斷路器 ............................ 41 電氣接線圖 ........................................ 41 第十一章 結(jié)論 ................................... 43 結(jié)束語(yǔ) .......................................... 44 參考資料 ........................................ 45 變電站直流系統(tǒng)分析與設(shè)計(jì) 4 前 言 電 是能量的一種表現(xiàn)形式，電力已成為工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)不可缺少的動(dòng)力，并廣泛應(yīng)用到一切生產(chǎn)部門(mén)和日常生活方面。 電力控制系統(tǒng) 必須具備安全可靠的控制電源。 直流系統(tǒng) 廣泛應(yīng)用于水力、火力發(fā)電廠，各類變電站和其它使用直流設(shè)備的用戶 (如發(fā)電廠、變電站、配電站、石化、鋼鐵、電氣化鐵路、房地產(chǎn)等 )，為信號(hào)設(shè)備、保護(hù)、自動(dòng)裝置、事故照明及斷路 器分、合閘操作提供直流電源，它也同樣廣泛的應(yīng)用于通信部門(mén)、計(jì)算機(jī)房、醫(yī)院、礦井、賓館，以及高層建筑的可靠應(yīng)急電源，用途十分廣泛。 本 文 對(duì) 110kV 變電站 的直流系統(tǒng)進(jìn)行設(shè)計(jì)。 變電站直流系統(tǒng)分析與設(shè)計(jì) 5 第一章 變電站直流系統(tǒng)功能、重要性論述 變電站直流系統(tǒng) 變電站直流 電源 系統(tǒng) 是所內(nèi)所有繼電保護(hù)、自動(dòng)化以及二次控制回路、斷路器分合閘、事故照明等設(shè)備工作的電源，直流電源內(nèi)部有蓄電池，能保證在交流失電狀態(tài)下不間斷連續(xù)供電。 直流電源系統(tǒng)在變電站的重要作用 變電所 的直流系統(tǒng)是 獨(dú)立的重要操作電源，主要用于開(kāi)關(guān)的控制、繼電保護(hù)、自動(dòng)裝置、信號(hào)裝置、監(jiān)控系統(tǒng)、事故照明等的電源。 各類變電站直流電源系統(tǒng)必不可少。 在變電站中，直流電源系統(tǒng)應(yīng)滿足各類負(fù)荷中雙重化配置的要求。閥控密封式鉛酸蓄電池和高頻開(kāi)關(guān)整流電源 (本設(shè)計(jì)中應(yīng)有到 )在直流系統(tǒng)中的應(yīng)用可提高直流電源系統(tǒng)的安全可靠性，降低直流系統(tǒng)設(shè)計(jì)的復(fù)雜性，并減小了維護(hù)的工作量。為監(jiān)視直流電源正常工作，還有一些輔助設(shè)備，如直 流絕緣監(jiān)視，蓄電池電壓監(jiān)視等。 1． 直流充電裝置 將交流電源轉(zhuǎn)換成直流電源的裝置。 2． 蓄電池 主要分為酸性蓄電池和堿性蓄電池兩大類，在電力系統(tǒng)直流電源中，閥控式密封鉛酸蓄電池占絕大多數(shù)。 4． 輔助設(shè)備 當(dāng)直流電源一極接地后，如再發(fā)生另一點(diǎn)接地，則容易產(chǎn)生寄生回路 ，選成保護(hù)設(shè)備誤動(dòng)或拒動(dòng)，為此直流系統(tǒng)均安裝直流絕緣監(jiān)察裝置，在一點(diǎn)接地時(shí)及時(shí)發(fā)出直流電源接地故障報(bào)警信號(hào)，告知值班人員進(jìn)行處理。酸蓄電池按電解液不同可分為堿性蓄電池和酸性蓄電池，發(fā)電廠和變電站廣泛應(yīng)用的是防酸隔爆式、消氫式、閥控密封式（ 即免維護(hù) ） 鉛酸蓄電池。放電時(shí)正極板的二氧化鉛 ( 2PbO )、負(fù)極板的絨狀鉛 (Pb)變?yōu)榱蛩徙U ( 4PbSO )，電解液中的硫酸在與正負(fù)極產(chǎn)生化學(xué)反應(yīng)后密度下降。 閥控密封式鉛酸蓄電池 閥控電池采用吸液能力強(qiáng)的超細(xì)玻璃纖維材料作隔板，具有良好的干、濕態(tài)彈性，使較大的電解液全部被其貯存，而電池內(nèi)無(wú)游離酸（貧液），或者使用電解液與硅膠組合為觸變膠體，正常充、放電 運(yùn)行狀態(tài)下處于密封狀態(tài)，電解液不泄漏，也不排放任何氣體，不需要定期加水或酸，正常時(shí)極少維護(hù)。 閥控電池可分為單體式（ 2V）， 200Ah及以下容量的電池可以組合成 6V（ 3個(gè) 2V單體電池組成）。 本站選取的即為閥控密封式鉛酸蓄電池。電池的容量是表示蓄電池的蓄電能力。若蓄電池以恒定放電電流 I(A)放電，放電到容許的終止電壓的時(shí)間為 t（ h），則對(duì)應(yīng)容量 C(Ah)為 C=It