【正文】 直流電，作為供電直流電源。三、整流式直流電源上述兩種直流電源，直接或間接地采用了蓄電池作為直流電源，由于蓄電池直流電源價(jià)格昂貴，壽命有限，維護(hù)量較大等，所以在一些中小型變電站中采用了硅整流直流電源。這種直流電源是非獨(dú)立式的直流電源，若交流系統(tǒng)故障，將直接影響到直流電源的輸出，不能滿足直流負(fù)荷的要求；若交流系統(tǒng)停電，直流電源將沒(méi)有輸出。由于應(yīng)用不是太廣泛在這里就不在介紹。酸性蓄電池有固定型防酸隔爆鉛酸蓄電池和閥控密封免維護(hù)鉛酸蓄電池。一、鉛酸蓄電池鉛酸蓄電池從組成上來(lái)講，主要是由正極板、負(fù)極板、硫酸溶液、隔板、蓄電池槽、蓄電池蓋組成。正負(fù)極接線柱是由正負(fù)極板引出，用于對(duì)外連接。蓄電池的儲(chǔ)能和釋放能量是通過(guò)正、負(fù)極和硫酸溶液之間發(fā)生的電化學(xué)反應(yīng)來(lái)實(shí)現(xiàn)的。這種電化學(xué)反應(yīng)可以用下面的反應(yīng)方程式表示Pb + 2H2SO4 + PbO2→PbSO4 + 2H2O + PbSO4 負(fù)極 電解液 正極 負(fù)極 電解液 正極由上式可看出，在放電過(guò)程中，正負(fù)極在放電后都生成了硫酸鉛(PbSO4)，并消耗了電解液中的硫酸（H2SO4），生成了水（H2O），結(jié)果硫酸溶液的濃度（密度）下降。在充電過(guò)程中，充電電流由外部電源的正極，經(jīng)蓄電池的正極、電池內(nèi)部、負(fù)極，到達(dá)外部電源的負(fù)極，實(shí)際將電能轉(zhuǎn)換成化學(xué)能存儲(chǔ)在蓄電池內(nèi)部。在充電過(guò)程中，外電源強(qiáng)迫蓄電池接受電解，把PbSO4及H2O轉(zhuǎn)換成PbOPb、H2SO4,電能轉(zhuǎn)換成后者的化學(xué)能，這是主反應(yīng)。特別是充電后期，電壓升高（用恒定電流充電時(shí)），電能主要消耗在電解水方面，而且對(duì)活性物質(zhì)很不利。充好電之后的蓄電池會(huì)自發(fā)地進(jìn)行自放電反應(yīng)。鉛酸蓄電池充電、自放電都會(huì)產(chǎn)生氧氣和氫氣的析出以及酸霧的自然揮發(fā)。氫氣易引起火災(zāi)。我國(guó)電力系統(tǒng)自20世紀(jì)80年代開始引進(jìn)和采用閥控密封免維護(hù)鉛酸蓄電池（VRLA，簡(jiǎn)稱閥控電池），90年代后開始廣泛應(yīng)用。閥控電池采用了全封閉結(jié)構(gòu)，設(shè)有安全閥，正極板為鉛錫合金，負(fù)極板為鈣鋁合金，電池內(nèi)部電解液被吸附在極板和隔離物中，充電產(chǎn)生的氣體不向外逸出，全部在電液內(nèi)合成H2O，該電池在在理論上不消耗水，不需添加蒸餾水，可以長(zhǎng)期運(yùn)行。鉛酸蓄電池的型號(hào)一般按以下方式表示：圖12 蓄電池型號(hào)表示二、鎘鎳電池鎘鎳電池屬于堿性電池，在結(jié)構(gòu)上，其正極板是氧化鎳，負(fù)極板是鎘鐵；電解液為氫化鉀或氫化鈉中加入適量的氫化鋰組成；外殼為封閉型。鎘鎳電池按放電電流與蓄電池的額定容量的關(guān)系可分成四類，即：I(A),為低倍率型；I=(—)C5(A)，為中倍率型；I=(—7)C5(A)，為高倍率型；I7C5(A),為超高倍率型。一般用在容量不太大的場(chǎng)合。可直接放在主控制室內(nèi)或配電裝置內(nèi)，不用專設(shè)蓄電池室。1組蓄電池可為單母線分段或單母線；2組蓄電池設(shè)兩段母線，正常獨(dú)立運(yùn)行，母線之間裝有聯(lián)絡(luò)電器，一般為刀開關(guān)，必要時(shí)也可裝設(shè)保護(hù)電器。同時(shí)不影響直流母線的運(yùn)行，提高可靠性。蓄電池直流系統(tǒng)的接線與蓄電池類型、運(yùn)行方式和蓄電池組數(shù)等有關(guān)。⑴按充電放電方式工作的蓄電池直流系統(tǒng)直流母線電壓為110V或220V。為了保證在事故情況下蓄電池組能可靠工作，必須在任何時(shí)候都留有一定的容量，絕不能使蓄電池完全放電，通常放電約達(dá)容量的60%70%時(shí)，便應(yīng)停止放電，進(jìn)行充電。 蓄電池組按充電放電方式工作的主要缺點(diǎn)是必須頻繁的進(jìn)行充電，通常每隔1～2晝夜充電一次，蓄電池老化較快，使用壽命短，進(jìn)行維護(hù)也較復(fù)雜。系統(tǒng)中只裝設(shè)了一組蓄電池，通過(guò)刀開關(guān)QKQK2可隨意接到任一母線上，也可同時(shí)接到兩段母線上（此時(shí)兩母線并聯(lián)運(yùn)行）。直流系統(tǒng)中還接有絕緣監(jiān)察裝置和各種測(cè)量表計(jì)等。利用蓄電池內(nèi)阻小，伏安特性平坦的特點(diǎn)，使其主要擔(dān)負(fù)短時(shí)沖擊負(fù)荷供電。電流表PA2用來(lái)測(cè)量浮充電電流，正常時(shí)被短接，測(cè)量時(shí)，可利用按鈕SB使接觸器KM的常閉觸點(diǎn)斷開后測(cè)試。蓄電池在放電過(guò)程中端電壓會(huì)下降，從而影響直流母線電壓的穩(wěn)定，為了保證直流母線電壓的穩(wěn)定，可采用端電池和端電池調(diào)節(jié)器。在正常運(yùn)行情況下，兩段母線間的聯(lián)絡(luò)刀開關(guān)打開，整個(gè)直流系統(tǒng)分成兩個(gè)沒(méi)有電氣聯(lián)系的部分，在每段母線上接一臺(tái)浮充設(shè)備，兩組蓄電池共用一臺(tái)充電設(shè)備，充電設(shè)備經(jīng)兩個(gè)刀開關(guān)分別接到兩組蓄電池的出口，可分別對(duì)其進(jìn)行充放電。調(diào)壓設(shè)備接在蓄電池和直流母線之間。 按浮充電方式工作時(shí)，充電整流裝置經(jīng)常與蓄電池組同時(shí)接與母線上并聯(lián)工作。此外，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(dān)全部直流系統(tǒng)負(fù)荷。這種連續(xù)浮充電方式，又稱為全浮充電方式。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)。所以，全浮充電方式在發(fā)電廠和變電所中得到廣泛應(yīng)用。為了能及時(shí)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(shè)一套電壓監(jiān)察裝置；為了反映斷路器的位置信號(hào)，每段母線上各裝設(shè)一套閃光裝置。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。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(tái)充電整流器，另有一臺(tái)備用整流器，可接于兩段母線。 二、其它直流系統(tǒng) 國(guó)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。適用于110KV及以下電壓等級(jí)的變電所，容量在100A 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。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)。直流網(wǎng)絡(luò)可根據(jù)負(fù)荷類型和供電路徑，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)、斷路器合閘線圈供電網(wǎng)絡(luò)及事故照明供電網(wǎng)絡(luò)。 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)力母線和控制母線合一，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上。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。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。 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以內(nèi)，電纜截面積不大于4mm2就不會(huì)給電纜的接線帶來(lái)困難?；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。 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。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)