15直流系统运行规程.docx

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15直流系统运行规程

第十五章直流系统运行规程

本水电站设一套直流电源系统（220V/300Ah），为电站设备提供可靠的直流电源。

直流系统主要包括1组阀控式密封铅酸蓄电池、1套充电装置、1台绝缘监视装置、1台直流系统监控装置、配电及保护器具、监视仪表及报警信号等，采用艾默生技术，电池采用希世比电池。

15.1、系统参数

型号

GZDW-200Ah/220V

三相（两路）

无相序要求

交流输入电压

AC380V±15%

频率

50HZ±10℅

容量

200A∕H

　　　　　电池数量（节）

108

　　　　　直流输出额定电压

DC220V　　DC110V

浮充电压

198～260Vdc

均充电压

220～286Vdc

纹波系数

≤±0.05℅

稳压精度

≤±0.5%

稳流精度

≤±0.5%

功率因数

≥0.92

　　　　　　效率

≥94℅

噪声

≤50dB（距屏1M处）

15.2、系统组成

15.2.1、直流电源系统主要设备配置

1、充电装置（20A模块3+1个）1套

2、蓄电池组（2V电池104个）1套

3、监控模块1套

4、绝缘监测模块1套

5、调压装置1套

6、接地告警与选线装置1套

7、防雷器（装置）1项

8、柜间连接电缆1项

9、其它安装附件1套

10、全套监控系统软件（程序）1套

11、馈电回路（配直流空气开关）：

1）110kV开关站5回

2）10kV开关柜4回

3）发电机出口开关柜4回

4）0.4kV断路器柜4回

5）机旁屏24回

6）中控室10回

7）10kVAUPS2回

8）励磁系统8回

9）备用9回

12、屏体及其附件5套

13、屏内连接电缆及安装附件1项

15.2.2、直流屏系统配置

直流系统采用微机监控技术程控直流电源装置。

蓄电池采用希世比（或性能相当的）阀控式全密封免维护蓄电池。

蓄电池组由104个蓄电池组成，每个2V，电池额定容量为300Ah.

直流屏输入电压：

380V±10％50Hz三相四线交流电，采用2回交流电源输入，2回交流电源能相互自动切换。

整流充电器的整流部分采用高频开关整流充电模块化结构设计，采用N+1冗余热备份配置，由4个20A（3个主用+1个备用）的主用整流充电模块组成。

整流充电器整流充电器额定输出电压：

220VDC能在180VDC～320VDC范围内可连续无级调节。

各整流充电模块能带电热插拔。

所有整流充电模块均采用自然冷却方式。

15.3、系统工作原理

直流电源系统主要由交流配电、充电模块、监控模块、母线调压（降压硅链）、直流馈电（包括合闸回路、控制回路）、绝缘监测、蓄电池组等几大部分组成。

如图所示。

直流电源系统基本组成形式

智能高频开关直流电源系统的基本工作原理如下：

1、交流输入正常时：

系统交流输入正常时，两路交流输入经过交流自动切换控制选择其中一路输入，并通过交流配电给各个充电模块供电。

充电模块将输入三相交流电转换为220V或110V的直流，经隔离二极管隔离后输出，一方面给电池充电，另一方面给合闸负载供电。

此外，合闸母线还通过降压硅链装置为控制母线提供电源。

系统中的监控部分对系统进行管理和控制，信号通过采集处理后，再由监控模块统一管理，在显示屏上提供人机操作界面，并可以接入到远程监控系统。

系统还可以配置绝缘监测仪或绝缘监测继电器，监测母线绝缘情况。

2、交流输入停电或异常时：

交流输入停电或异常时，充电模块停止工作，由电池向负载供电。

监控模块监测电池电压、电流和放电时间，当电池放电到一定程度时，监控模块告警。

交流输入恢复正常以后，监控模块根据电池放电情况自动选择充电方式，控制充电模块对电池进行充电。

系统工作时的能量流如图所示。

系统能量流动图

15.4、电池管理

15.4.1、正常充电状态

监控单元自动记录均充和浮充的开始时刻，在接通电源（或复位）初始，如果监控单元发现均充过程尚未结束，则会继续进行均充。

如果上电（或复位）前是处于限流均充状态，则继续进行限流均充；如果是处于恒压均充状态，则继续进行恒压均充。

在限流均充时，当充电电压达到恒压均充电压值的时候，会自动转入恒压均充。

在浮充情况下，若浮充电流大于设定值（与均充参考电流），或电池组剩余容量小于设定值（与均充容量比），则监控单元会自动控制模块进行均充。

对电池进行均衡充电时，充电电流应该在监控模块设置的限流值上，此阶段为电池恒流充电阶段，电池的电压是随着时间增加而增大的；当电池电压增大到一定值时，充电进入恒压阶段。

在恒压阶段，充电电流不断减小，以充电电流减小到0.01C10A（稳流均充电流，由用户设定）为计时点，3小时（稳流均充时间，由用户设定）后恒压充电阶段结束，充电电压降低，投入浮充状态。

至此正常充电过程完成。

15.4.2、定时均充状态

用户可选择是否采用定时均充这种维护方式，还可对定时均充的时间间隔及每次均充的时间进行设定。

一旦设定，电池管理程序就可自动计算电池定时均充的时间，以便确定在何时启动定时均充，何时停止定时均充，所有这些操作都是自动进行的，运行维护人员可在现场通过监控单元上的显示来明确这一过程，也可在远程监控中心的主机上查看这一过程。

一般电池以每隔30天均充一次，每次均充24小时为宜，特殊情况必须根据电池说明书的实际的情况设置。

15.4.3、电池放电后均充状态

交流停电后，电池组对设备进行供电，放电终止后，再次恢复交流供电时，若电池电流大于设定值（与均充参考电流），或电池组剩余容量小于设定值（与均充容量比），则监控单元会自动控制模块进行均充。

在监控模块的软件设置中，放电终止后的均充转换条件有两个：

电池现有容量、电池电流。

两个条件中的任意一个达到即进行转换。

15.4.4、自动与手动相结合

监控单元可在“自动”和“手动”两种方式下工作，在“自动”方式下，监控单元可自动完成上述的所有功能，完全不需人工干预；在“手动”方式下，电池的管理交给维护人员来完成，维护人员可通过菜单控制电池的均浮充转换，调节电压及模块限流点，还可以对模块作开关机控制，此时监控单元将只通过通讯采集各模块的数据及配电数据，不对模块作任何控制处理，因而不会在放电后作自动均浮充转换，也不会启动定时均充，但仍可对电池的容量进行估算。

由于长期均充可能导致电池寿命下降，为了防止在“手动”方式下均充时间过长，监控单元会自动监视均充时间，当均充时间超过用户设定的定时均充时间时，就会转入浮充。

15.4.5、异常处理

当直流电源系统异常运行时，为了保证电池不会因过充而受损，同时兼

顾到负载需求情况，监控单元会自动把电池置为浮充状态，并打开所有模块的限流点，直到系统恢复正常为止。

这些异常情况包括：

母线电压异常、馈电柜配电监控板通讯中断、电池熔丝断。

15.5、巡回检查项目

15.5.1、检查项目

1、检查系统各部接线正确,各接线端子无松动、烧红过热、脱落等现象。

2、检查装置工作正常，各电源指示灯燃亮正常，装置参数设置正确，且无“报警”、“故障”等信号。

3、检查装置无异音、异味、过热现象。

4、检查各充电模块工作正常，各风机运转良好,模块无过热、异音、异味等现象。

5、检查蓄电池组温度正常，接头处无腐蚀、过热现象。

15.5.2、防雷器检查

1、C级防雷器，压敏电阻窗口为绿色正常，当出现窗口变红时，应该立即更换整个压敏电阻片。

2、对于D级防雷器：

其面板上的指示灯指示防雷器的工作状态，当三个LED指示灯有一个不亮时,应停交流电对其检修,一般将整个防雷器更换。

3、检查各开关位置正确

15.6、故障处理

15.6.1一般事故处理

1、电压测量不到：

现象：

交流输入正常，监控模块显示交流检测电压为0V。

检查：

交流采样板输入端子电压；交流采样板到监控模块的连线；交流采样板上熔断器。

2、交流电压测量不准确：

现象：

监控模块显示的交流测量电压和实际测量电压有很大的误差。

检查：

调整采样板上的电位器

3、防雷器故障：

现象：

故障告警指示灯亮，监控模块显示防雷器故障告警。

检查：

防雷器到监控模块的连线及防雷器完好（防雷器窗口变红时表示防雷器已坏

4、电池电压不能测量或者测量不正确：

现象：

监控模块显示电池电压为0或者测量不准确。

检查：

直流采样盒输入端子电压；直流采样盒到监控模块的连线。

5、输入空气开关或者模块交流空气开关无法合上：

现象：

将上述开关合上，自动跳闸。

检查：

空气开关自身；系统或者充电模块内部是否存在短路。

6、个别充电模块通讯中断：

现象：

监控模块显示充电模块通讯中断，无法监测此充电模块。

检查：

充电模块间通信线；充电模块地址设置。

7、充电模块全部通讯中断：

现象：

监控模块显示所有充电模块通讯中断，电池管理无法进行。

检查：

充电模块和监控模块之间的通讯线；充电模块地址设置。

8、不均流：

现象：

充电模块间电流输出不均衡，严重超出均流指标。

检查：

充电模块之间的均流线。

9、统不转均充或均充不转浮充：

现象：

系统进行电池管理时，不能进入均充状态。

检查：

监控模块的电池管理设置；电池霍尔电流传感器。

10、母线过/欠压：

现象：

监控模块显示母线过压或者欠压告警。

检查：

母线实际电压；直流采样盒到监控模块的连线；直流采样盒。

11、控制或合闸回路故障：

现象：

监控模块显示某路控制或合闸输出故障。

检查：

空气开关是否跳闸；空气开关到监控模块的连线。

15.6.2、紧急故障处理

紧急故障如果不及时处理，可能导致设备供电中断。

处理紧急故障的原则是保证设备供电正常，暂时牺牲部分功能或者手动对电源进行管理。

1、交流输入空气开关故障

现象：

交流输入不能正常接入系统，充电模块不能工作。

原因：

交流输入空气开关损坏。

处理：

1）暂时切换到另外一路交流输入，待电池充满电后，关断外部交流输入，更换损坏的空气开关。

2）如果两路交流输入空气开关同时损坏，应同时将两路外部交流输入电源断开，更换空气开关；在无相应配件的情况下，可以直接将交流输入接入交流空气开关的输入端子上暂时供电。

2、充电模块交流输入空气开关损坏：

现象：

单个充电模块无交流电源。

原因：

交流空气开关损坏。

处理：

同时关断交流输入的两路空气开关，暂时由电池供电，更换损坏的交流空气开关。

如果暂时无空气开关更换，且系统按N+1备份设计，则可以暂时工作N个充电模块，且有人值守。

3、防雷器损坏

现象：

防雷器损坏，严重时甚至导致交流输入空气开关同时断开。

原因：

过压或者雷击导致压敏电阻损坏。

处理：

更换防雷器压敏电阻或者气体放电管，确认线路无短路情况，恢复空气开关初始位置。

雷击情况下暂时无备件可以暂不更换压敏电阻；如果属于电网过压情况，则应检查电源供电情况。

4、充电模块输出过压：

现象：

充电模块面板故障灯亮，模块停止输出，监控模块历史告警信息中显示输出过压告警。

处理：

将故障模块的交流输入空气开关断开后重新合上，观察是否正常工作。

如果不能工作，更换充电模块。

5、绝缘故障：

现象：

监控模块显示绝缘故障。

原因：

系统输出支路发生绝缘故障或者绝缘设备自身故障。

处理：

1）对于输出支路发生绝缘故障的情况，找出支路绝缘下降的原因并作相应的处理。

2）如果支路没有发生绝缘下降，则为绝缘监测装置自身问题，更换绝缘监测装置。

6、降压硅链故障：

现象：

降压硅链不能调整控制母线电压。

原因：

降压硅链控制板失效或者降压硅链管芯损坏。

处理：

1）将降压硅链打到手动位置，手动降压到需要输出的电压，应有人值守。

2）更换降压硅链控制板。

3）更换整个降压硅链或者短路/开路的管芯。

7、控制或者合闸输出空气开关损坏：

现象：

控制或者合闸输出空气开关不能合闸。

原因：

空气开关损坏。

处理：

将负载临时转移到备用输出空气开关上，更换损坏的空气开关。