直流系统培训教材.doc

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1、直流系统培训教材发电厂的电气设备分为两类：一次设备和二次设备，发电机、变压器、电动机、断路器、隔离开关等属于一次设备；为了安全、经济地发、供电，需对一次设备及其电路进行测量、操作和保护，因而需装设辅助设备，如各种测量仪表、保护装置、控制开关、信号器具、继电器等，这些辅助设备称作二次设备。二次设备互相连接而成的电路叫做二次回路，向二次回路中的控制、信号、继电保护和自动装置供电的电源称作操作电源，操作电源一般采用直流电源。发电厂的直流系统，主要用于对开关电器远距离操作、信号设备、继电保护、自动装置及其它一些重要直流负荷（如事故油泵、事故照明和不停电电源等）的供电。直流系统是发电厂厂用电中最重要的一

2、部分，它应能保证在任何事故情况下都能可靠和不间断地向其用电设备供电。在发电厂直流系统中，采用蓄电池组作为直流电源，蓄电池组是一种独立可靠的电源，它在发电厂内发生任何事故，甚至在全厂交流电源都停电的情况下，仍能保证直流系统可靠而连续的供电。第一节 二期直流系统一、 直流系统设备概述1. 二期工程主厂房每台机组装设三组蓄电池，其中两组为110V蓄电池组,对控制、保护、信号、自动装置等负荷供电，另一组为220V蓄电池组, 对事故照明、直流油泵等动力负荷供电。蓄电池选用免维护阀控式密封铅酸蓄电池，正常以浮充电方式运行。2. 每台机分别装有一段220V直流配电装置，一组1800Ah的蓄电池，一套充电装置

3、。两台机的220V直流系统之间有联络线；每台机分别有两段110V直流配电装置，每段一组600Ah的蓄电池，每段一套充电装置，本机两段之间有联络线。3.两套110V直流系统和一套220V直流系统均采用单母线、两线制、不接地系统。每套直流系统均设有相应电压的一组铅酸蓄电池，两段110V直流配电装置，各段一组600Ah的蓄电池，各段一套充电装置，每台机两段之间有联络线。220V直流配电装置，每台机各一组1800Ah的蓄电池，各一套充电装置，#3、4机的220V直流系统之间有联络线。网控及输煤直流不再增设直流系统设备，原一期直流预留二期馈线回路，二期只需接入即可。主厂房直流系统工作浮充机的电源均从相应

4、机组的400V交流保安母线引接，备用充电机的电源，也从400V交流保安母线引接。4.充电设备采用高频开关电源设备，每台机组的110V直流系统的两组蓄电池各配置一台充电设备，充电设备的充电模块均采用N+1热备份方案；每台机组的220V直流系统的充电设备配置与110V直流系统相同，也采用一组蓄电池配置一台充电设备、充电模块为N+1热备份方案。二、直流系统要求：1.保护特性浮充机具备：短路保护，输出过压保护，输出欠压告警， 输入过压保护，输入欠压告警， 缺相保护，过热保护功能等。2.绝缘监察装置直流系统（机组110V控制直流系统、机组220V动力直流系统）主回路的每段直流母线独立配置一台微机型绝缘监

5、测仪（可监测支路对地绝缘电阻，该绝缘监测仪可接入一段直流母线上的所有馈线）；直流分屏每段母线配置一台微机型绝缘监测仪（可监测支路对地绝缘电阻）；微机型绝缘监测仪的工作电源为DC110V/DC220V； 完成对直流母线电压和绝缘电阻的监视，当母线电压或绝缘电阻越限时引至系统监控模块报警；在线检测直流馈线支路的绝缘电阻，并将母线电压，对地绝缘电阻及各馈线支路的绝缘电阻值送至系统监控模块进行显示；设有微机直流接地监测装置，引至系统监控模块报警；当直流系统发生一点接地时，能自动报出接地支路和支路接地电阻；系统具有自动检测接地支路及接地支路电阻值功能，判断支路接地采用相位比较、幅值比较和最大值比较三种原

6、理综合判据，以避免单一相位比较判据判断接地时存在误报接地现象；同时，具有与主机配套的卡钳接收器，以便在确定接地支路后，进一步定点，实现定点功能。3.蓄电池巡检仪设有蓄电池巡检仪：可在线检测蓄电池组内有无电池发生短路或开路现象，当任何一个电池出现短路或开路时，报警触点引至系统监控模块进行告警处理；除有上述功能外，还可在线检测单只电池的电压、电流、温度，测量精度小于0.1级，并可将每只电池的电压、电流、温度送至系统监控模块。4.直流事故照明切换箱正常时事故照明通过交流220V电源供电，当交流220V电源失电后，由直流馈线屏通过事故照明切换箱内的直流接触器、输出回路的直流专用塑壳断路器供给事故照明直

7、流电源。共3面事故照明切换箱（集控室事故照明切换箱2面，柴油机房事故照明切换箱1面）。5.直流充电装置采用高频开关电源模块结构的N+1冗余并联方式，模块为风冷型，具有稳压、稳流及限流性能，为定电流，恒电压型充电设备，有良好的均流性能，在任何工况下，均流不平衡度应小于5%。充电装置设备的工作方式：补充充电、浮充电、均衡充电、浮充电自动转换；具有手动与自动两种调节方式。手动调节方式在输出电压调节范围内连续可调。在交流失电又恢复供电后自动可使整流设备自动投入工作，并根据蓄电池状态自动选择工作状态。 6.电池管理：完成电池状态检测和容量计算，并根据检测结果进行均浮充转换，充电限流。可在线检测蓄电池组内

8、有无电池发生短路或开路现象，当有电池出现短路或开路时报警，可在线检测单只电池的电压、电流、温度，并可将每只电池的电压、电流、温度值上送至监控模块进行显示处理。浮充机参数：设备名称 规格和型号 单位 数量 生产厂家 主厂房220V动力用直流系统 充电柜 面 22 鲁能智能 充电模块 LNDY240ZF30 块 29 鲁能智能 总控单元 IDC-300B（双串口） 台 21 鲁能智能 避雷器 SDZ-20/420 只 21 西安神电 交流进线 225A 只 22 北京人民电器 交流接触器 GMC-220 只 22 LG 电压变送器 CE-VZ02 只 21 深圳圣斯尔 电流变送器 CE-VZ02

9、只 21 深圳圣斯尔 直流断路器 GMB800H2428R/400A，短延时60ms 只 22 北京人民电器 微机绝缘检测仪 IJC100 台 21 鲁能智能 蓄电池巡检仪 IDJ100（含巡检模块） 台 21 鲁能智能 监控软件 LNINT-IDC高频开关直流电源监控软件V1.0 套 1 鲁能智能 主厂房110V控制用直流系统 充电柜 面 22 鲁能智能 充电模块 LNDY120ZZ40 块 212 鲁能智能 总控单元 IDC-300B（双串口） 台 22 鲁能智能 避雷器 SDZ-20/420 只 22 西安神电 交流进线 100A 只 24 北京人民电器 交流接触器 GMC-100 只

10、24 LG 电压变送器 CE-VZ02 只 22 深圳圣斯尔 电流变送器 CE-VZ02 只 22 深圳圣斯尔 直流断路器 GMB400H2428R/315A，短延时60ms 只 24 北京人民电器 微机绝缘检测仪 IJC100 台 22 鲁能智能 蓄电池巡检仪 IDJ100（含巡检模块） 台 22 鲁能智能 微机绝缘检测仪 IJC100（双串口） 台 161 鲁能智能 事故照明切换箱 面 31 鲁能智能 蓄电池参数：序号 项目 数 值 备注 1 25时蓄电池浮充寿命（年） 20年 2 蓄电池气体复合效率 (%) 98% 3 外壳材料ABS塑料 4 每月自放电率 (%) 2 5 密封工艺环氧树

11、脂胶密封 6 电池开路电压差 （mV） 20mV 7 电解液吸附系统方式AGM贫液式吸附 8 单体电池额定电压 （V） 2V 9 单体电池浮充电电压 （V） 2.232.27V 10 单体电池均衡充电电压 （V） 2.302.35V 11 蓄电池正常浮充电电流 （mA） 5400(1800AH) 1800(600AH) 12蓄电池均衡充电电流 （A） 180A(1800AH)/60A(600AH) 13蓄电池均衡充电时间 （h） 2024 14蓄电池开阀压力 （kPa） 10kpa49kpa 15蓄电池闭阀压力 （kPa） 1kpa10kpa 1617蓄电池内阻 (m) 蓄电池内阻 (m) 0

12、.116 (m) 1800AH 0.268(m) 600AH 18蓄电池间连接板电阻 （） 0.06(m) 19名称 阀控密封式铅酸蓄电池 20容量 600AH/1800AH 21蓄电池组数 4组/2组 22蓄电池个数（每组） 52/103 第二节 蓄电池的充电方式蓄电池组的运行方式有两种，一种是充电放电方式、另一种是浮充电运行方式，电厂应用的都是浮充电运行方式。一、充电放电运行方式的特点在蓄电池组的充放电方式运行中，对每个蓄电池都要进行周期性的充电和放电。蓄电池组充足电以后，就与充电装置断开，由蓄电池单独向经常性的直流负荷供电，并在厂用电事故停电时向事故照明和直流电动机等供电。为了保证厂用电

13、在任何时刻故障都不致失去直流电源，就要求蓄电池组在任何时候都必须留有一定的储备容量，决不能让其完全放完电，通常，蓄电池放电到约为60%70%额定容量时，即需进行充电。按充放电方式运行的蓄电池组，必须周期地、频繁地进行充电。通常，在经常性负荷下，每一个蓄电池隔24小时就需要充电一次，一般充至额定容量。充电末期，每个蓄电池的电压达到2.72.75V，蓄电池组的总电压（直流系统母线电压）将超过用电设备的允许值。同时频繁地充电，会使蓄电池组的运行趋于复杂。二、浮充电方式运行的特点蓄电池组浮充电方式运行的特点是：充电器经常与蓄电池组并列运行，充电机除供给经常性直流负荷外，还以较小的电流-浮充电电流向蓄电

14、池组进行浮充电，以补偿蓄电池的自放电损耗，使蓄电池经常处于完全充足电的状态；当出现短时大负荷时，例如当断路器合闸、许多断路器同时跳闸、直流电动机、直流事故照明等，则主要由蓄电池组以大电流放电来供电的，因硅整流充电器一般只能提供略大于其额定输出的电流值（由其自身的限流特性决定）。在充电机的交流电源消失时，充电机便停止工作，所有直流负荷完全由蓄电池组供给。浮充电电流的大小取决于蓄电池的自放电率，浮充电的结果，应刚好补偿蓄电池的自放电。如果浮充电的电流过小，则蓄电池的自放电就长期得不到足够的补偿，将导致极板硫化（极板有效物质失效）。相反，如果浮充电的电流过大，蓄电池就会长期过充电，引起极板有效物质脱

15、落，缩短电池的使用寿命，同时还多余地消耗电能。为了便于掌握蓄电池的浮充电状态，通常以测量单个蓄电池的端电压来判断。如对铅酸蓄电池，若其单个电压在2.152.2V，则为正常浮充电状态；若其单个的电压在2.25V及以上，则为过充电；若其单个的电压在2.1V以下，则为放电状态。因此，实际中的2.2V就采用恒压充电，标准蓄电池的浮充电电压如下：每只铅酸蓄电池（电解液密度为1.215g/cm3）,其浮充电电压一般取2.152.17V。每只中倍率镉镍蓄电池,其浮充电电压一般取1.421.14V。每只高倍率镉镍蓄电池,其浮充电电压一般取1.351.39V。按浮充电方式运行的蓄电池组，每运行一段时间（23个月

16、）应进行一次均衡充电，即用比浮充电电压更高的电压充电一段时间。其目的是为了消除由于控制的浮充电电流可能偏小而造成极板出现硫化的危险。也可以说，定期进行均衡充电，是为了保持极板有效物质的活性，我厂蓄电池组一般大小修时对蓄电池组进行均衡充电。三、蓄电池的均衡充电均衡充电是对蓄电池的特殊充电。在蓄电池长期使用期间，可能由于充电装置调整不合理产生低浮充电电压或使用仪表电压读数不准确（偏高）等原因造成蓄电池自放电未得到充分补偿，也可能由于各个蓄电池的自放电率不同和电解液密度有差别使它们的内阻和端电压不一致，这些都将影响蓄电池的效率和寿命，为此，必须进行均衡充电（也称过充电），使全部蓄电池恢复到完全充电状

17、态。均衡充电，通常采用恒压充电，就是用较正常浮充电电压更高的电压进行充电，充电的持续时间与采用的均衡充电有关。对标准蓄电池，均衡充电电压的一般范围是：每只铅酸蓄电池,其均衡充电电压一般取2.252.35V，最高不超过2.4V。每只中倍率镉镍蓄电池, 其均衡充电电压一般取1.521.55V。每只高倍率镉镍蓄电池, 其均衡充电电压一般取1.471.50V。均衡充电一次的持续时间，既与均充电压大小有关，也与蓄电池的类型有关。例如铅酸蓄电池，浮充电运行下，一般每季进行一次均衡充电，当每只蓄电池均衡充电电压为2.26V时，充电时间为48小时；当均衡充电电压为2.3V时，充电时间为24小时；当均衡充电电压

18、为2.4V时，充电时间为810小时。实际工作中，是将要进行充放电的蓄电池，先全部放用，方法是：停掉充电机，将蓄电池组接上大电阻进行完全放电，然后再投入浮充机充电（一般大小修时进行）。 第三节 直流系统运行一、直流系统设备概述 1机组直流系统 每台机组设两套11OV直流系统和一套220V直流系统。每套11OV直流系统装设一组蓄电池组，每段220V直流系统装设一组蓄电池组，110V直流系统采用单母线分段接线，可以通过联络刀闸联络备用；220V直流采用单母线接线，两台机组的220V直流经过电缆和联络刀闸可以互相联络备用。 机组110V直流系统供控制、保护、测量及其他控制负荷，采用辐射网络供电方式，在

19、各配电室设置直流分屏；220V直流系统供事故照明，动力负荷和交流不停电电源等。机组蓄电池型式均采用阀控铅酸蓄电池，正常以浮充电方式运行。 二、直流系统运行方式1正常运行方式110V直流系统正常运行方式为A、B段分段运行，联络刀闸在断开位置。充电装置的电源分别取自#3、#4机0.4KV汽机保安MCC段。110V A组蓄电池和A充电器运行在A母线，A充电器正常带A段母线上的负荷及对A组蓄电池浮充。110V B组蓄电池和B充电器运行在B母线，B充电器正常带B段母线上的负荷及对B组蓄电池浮充。220V系统每台机组充电器正常运行在本机组直流母线上，带本机负荷及对蓄电池进行浮充，浮充机交流电源取自400V

20、#3(#4)机汽机保安MCC母线。两台机220V直流母线联络刀闸应在断开位置。2直流系统正常运行的一般规定当任一母线充电器由于某种原因退出运行时，由另一组充电器投入代其运行对该母线负荷供电和对该蓄电池浮充。 禁止两组母线充电器或蓄电池同时退出运行时。当机组正常运行时，直流系统的任何操作均不应使直流母线瞬时停电。一般情况下，不允许充电器单独向直流负荷供电。 直流母线并列操作前，必须检查两段母线均无接地故障，否则不得并列。母线联络刀闸在断开时，不在同一段上的负荷禁止在负荷侧并环。充电器一般应运行在自动稳压方式。 充电器在运行中进行“手动”与“自动”、“稳压”与“稳流”之间的切换时，应将电位器调零后

21、方可进行。 当直流系统发生接地时，及时停用主屏，投入分屏直流接地监察装置查找接地。查找结束后停用分屏，投用主屏。正常时110V直流系统母线电压应维持在110至120V范围内，220V直流系统母线电压应维持在220至240V范围内。浮充电流稳定后，110V应不大于50A，220V不应大于100A。3直流系统的负载 主厂房机组220V直流系统的负载主要为事故照明、直流事故油泵、直流密封油泵、小机事故油泵、不停电电源等。 主厂房机组110V直流系统的负载主要为10KV、0.4KV系统操作控制电源、励磁系统控制电源、热控以及控制室直流负荷等。 三、直流系统的操作、监视与维护 1直流系统的运行监视和操作

22、 蓄电池工作时，应检查蓄电池室通风设施是否完好。氢气浓度不应超过1，蓄电池充放电时通风设施应打开，充放电结束后，通风设施一般再连续运行2小时。 正常的蓄电池工作温度应保持在1525(可以在-40至50条件下工作)之间，最佳温度为25。蓄电池通常保持持续浮充电状态，除非充电器故障需要放电或放电后再充电。2直流电源并列操作 两直流电源并列操作时两直流电源正、负极必须同名，两直流电源电压必须相等，且需有专业人员监护或专门的设施。两直流电源正、负极不同极性接地时禁止并列。 3所有双回路供电、或有联络线设备的操作原则 所有双回路供电或有联络线的设备，当需停一路电源时，可先进行负荷调整，由另一路电源供电。

23、电源切换操作原则是先拉后合，即不允许在负荷侧进行电源并列，只有在母线并联以后，才允许先合后拉。部分厂用系统保护及控制直流电源有工作和备用两路，为了防止直流系统并列运行，工作和备用直流保险必须合上，直流配电盘上工作直流开关必须合上，备用直流开关则必须断开。 4充电器设备的操作 充电器的投用操作按下列步骤进行：（1)检查确认充电器柜上交流输入开关在断开位置。（2)检查确认充电器柜上直流输出开关在断开位置。（3)合上充电器交流电源开关(在04KV电源上)。（4)检查确认充电器柜上浮充均充切换开关切在浮充位置。（5)合上充电器交流输入开关。（6)观察充电器直流电压上升达到额定电压值。（7)合上充电器直

24、流输出开关。 充电器的停用操作按下列步骤进行。（1)拉开充电器直流输出开关。（2)拉开充电器交流输入开关。（3)拉开充电器交流电源开关(在0.4KV电源上)。 直流系统发生接地报警时，应利用绝缘测量装置测量绝缘情况，并及时查找接地点予以处理。绝缘测量装置有二组，一组用来测量该组母线的电压和正负极对地电压，以测定正负极对地绝缘情况，另一组测量直流系统总的绝缘电阻。各电压级直流母线装有电压监视装置，当母线发生低电压时，在就地盘有报警灯。充电器装置大修后或进行过有可能改变正、负极接地的工作后，必须进行校对极性后方能投入运行。 5直流系统的检查与维护 正常运行中，应检查各充电器运行是否正常。检查直流室

25、内各直流配电盘上直流母线电压、浮充电流是否在允许范围内。 蓄电池检查项目有下列几项：（1)检查外部是否完整、有无破裂，电解液面是否高于规定线，各接头连接是否牢固，有无松动发热、溢酸现象。（2)检查极板有无弯曲、膨胀、裂开和短路现象，出线桩头有无腐蚀现象。（3)检查玻璃缸内隔板有无脱落现象，极板焊接有无裂纹现象。（4)检查各蓄电池有无发热或大量冒汽现象。（5)检查蓄电池室内是否清洁，电池及台架有无污损现象，室温是否经常保持在15-25内。（6)检查蓄电池室房屋是否完整，通风是否良好，有无酸味。 严禁烟火靠近蓄电池室，易燃物品不得携入蓄电池室内。第四节 直流系统故障及异常处理一、母线电压过高或过低

26、1. 现象：(1) 预告信号铃声响，发“直流母线故障”光字牌；(2) 直流电压表指示偏高或偏低；(3) 直流绝缘监察装置上的“电压高”或“电压低”按钮灯亮。2. 处理：(1) 检查直流屏上的表计指示是否正常，检查直流绝缘监察装置是否正常；(2) 检查充电装置是否正常运行，同时调整其输出；(3) 如因充电装置故障引起，应将其停运，切换至备用充电装置运行。 二、充电机故障1. 现象：(1) 面板上报警，故障灯亮；(2) 交流接触器跳闸。2. 处理：(1) 如属自动稳压、稳流部分发生故障，可转换至手动调节位置运行；(2) 按面板上所发信号处理仍无法恢复运行者，应将其退出运行，投入备用浮充机。三、直流

27、系统接地直流系统中发生两点接地时，可能会引起直流熔断器熔断或造成保护和断路器误动作，这对安全运行有极大的危害性。1. 故障现象：“直流母线故障”光字牌亮；直流系统绝缘监视装置的“绝缘降低”指示灯亮；测量直流母线正、负极对地电压，不平衡。2. 故障处理：为防止一点接地后又出现另一点接地，引起保护误动或拒动，或造成两极接地短路，烧坏蓄电池，故必须迅速消除直流系统一点接地故障。寻找接地点的方法、原则和顺序如下：（1）寻找接地点的方法。采用瞬时停电法寻找接地点，即瞬时拉开某直流馈线的开关，又迅速合上（切断时间不超过3S）。拉开时，若接地信号消失，且各极对地电压指示正常，则接地点在该回路中。（2）寻找接

28、地点的原则。a.对于双母线的直流系统，应先判明哪一母线发生接地；b.按先次要负荷后重要负荷、先室外后室内顺序检查各直流馈线，然后检查蓄电池、充电设备、直流母线；c.对次要的直流馈线（如事故照明、信号装置、合闸电源）采用瞬停法寻找，对不允许短时停电的重要馈线（如跳闸电源），应先将其负荷转移，然后再用瞬停法寻找接地点。d.直流系统发生一点接地时，应立刻联系有关专业及热工人员，并取得上级同意后方可试拉电源，并且要通知运行等有关岗位做好事故预想，试拉中尽量缩短断电时间。接地时间不得超过二小时。 试拉设备涉及到其他部门时，应事先通知有关方面，取得同意，并做好预想。先拉次要设备，后拉主要设备；先拉故障可能性较大的设备，后拉故障可能性较小的设备。如电源电线故障，有备用电源者改备用电源供电，无备用电源者允许带缺陷运行，但应尽量设法消除故障。若查出一路电源接地，且该电源有分路时，应继续试拉分路，以寻找故障设备。如果接地系统母线所属出线均试拉过，仍未找出故障设备时，可试停充电设备，以观察现象，若需试拉蓄电池组，以检查是否接地时，应事先将有关直流母线并列，以免失电。 当确定接地范围时，如该设备无法停用，则应通知有关检修班组查明接地点并予以消除，当查找接地范围有困难时，也应及时通知检修人员协助查找。