09 第九章直流及事故照明系统Word文档下载推荐.docx
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蓄电池充电设备采用智能化微机型产品,具有恒压恒流性能。
其稳态浮充电电压的偏差≤±
0.5%,充电电流偏差≤±
0.5%,波纹系数≤0.5%,满足蓄电池充放电的要求。
每组110V、220V直流系统主屏及分电屏都设有微机接地绝缘监测装置。
蓄电池和充电浮充电装置进线采用熔断器保护,直流馈线回路采用自动空气开关保护。
一、单元控制室直流系统
对600MW机组的电厂,单元控制室直流系统,一般每台发电机组设置两套110V(或115V)直流电源系统,统称为110V直流系统,为继电保护、控制操作、信号设备及自动装置等直流负荷供电。
其主要负荷是控制操作回路设备,故电厂中又常称这种直流电源为操作电源。
除设置110V直流系统外,每一台机组另设一套220V(或230V)直流系统,为发电机组事故润滑油泵、事故氢密封油泵、汽动给水泵的事故润滑油泵、不停电电源系统(UPS)及控制室的事故照明等直流动力负荷供电。
220V直流系统的特点是:
平时运行负荷很小,而机组事故时负荷很大。
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。
两套110V直流系统各配置一套蓄电池、一套充电器,另设一套可切换的公共备用充电器,跨接在两直流系统的母线上。
如图9-1(a)所示,220V直流系统,设一组蓄电池,配置一套工作充电器,另设一套备用充电器,如图9-1(b)所示。
上述各直流系统中,工作充电器的电源均从相应机组的400V交流保安母线引接;
备用充电器的电源,一般也从400V交流保安母线引接,有的则从其他厂用低压母线上引接,以防保安母线故障造成所有充电器失去电源。
如图9-1(c),是典型600MW机组电厂单元控制室直流系统原理接线图。
两组115V蓄电池组,每组由54个蓄电池串联而成,容量为1874Ah;
230V蓄电池组由108个蓄电池串联而成,容量为2500Ah。
115V和230V直流系统的工作充电器和备用充电器的交流电源均从400V保安母线引接,正常工作由厂用电供电,一旦厂用电失去时由保安柴油发电机供电,以确保直流系统供电的可靠性。
蓄电池组为无端电池设置方式,也就是不用设置端电压调节器,采用恒压充电。
正常工作时,蓄电池处于浮充电运行方式,每只蓄电池浮充电电压约为2.12~2.17V;
事故放电后,采用均衡充电恢复蓄电池的容量,均衡充电电压每只约为2.3~2.35V。
蓄电池的最终放电电压约为1.82V。
115V蓄电池组电压变化范围为95~125V,230V蓄电池组电压变化范围为190~250V。
每段直流母线装设一套接地检测装置,当任一极(正、负极)发生接地故障时即发出报警信号。
图9-1(c)中,还有一套24V直流电源系统,是供单元机组的仪控设备用的。
二、网络控制室直流系统
网络控制室直流系统,又常称为升压所直流系统。
当发电厂升压所的控制对象有500KV的设备时,根据保护与控制双重化配置要求,一般设置两套110V(或220V)直流系统,两套直流系统均采用单母线、二线制、不接地的接线方式。
每套直流系统配置一组铅酸蓄电池、一套工作充电器、另设一套可切换的跨接在两套直流系统母线上的公共备用充电器。
两套独立的直流系统一起用于向网络控制室的控制、保护、信号等直流负荷供电。
对于升压所的110V直流系统,通常其接线形式及有关的技术条件等参数与单元控制室的110V直流系统相同;
所不同之处在于升压所110V直流系统的充电电源,接自升压所的低压厂用母线。
第二节阀控式密封铅酸蓄电池组
蓄电池组的运行方式一般有两种:
充放电方式与浮充电方式。
电厂中的蓄电池组普遍采用浮充电方式运行。
一、充放电方式运行的特点
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,由蓄电池组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,每隔24h就需充电一次,一般充至额定容量。
充电末期,每个蓄电池的电压达2.7~2.75V,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。
因此,对无端电池的蓄电池组,在充电期间必须退出工作,但这对只接一组蓄电池组的单母线接线的直流系统是不允许的。
同时,频繁地充电,会使蓄电池组的运行更趋复杂。
二、浮充电方式运行的特点
蓄电池组的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,充电器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,而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)。
在充电器的交流电源消失时,充电器便停止工作,所有直流负荷完全由蓄电池组供电。
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落,缩短电池的使用寿命,同时还多余地消耗了电能。
浮充电电流值根据蓄电池类型和型号而不同,一般约为(0.1~0.2)CN/100A,其中CN为该型号蓄电池的额定容量(单位为Ah)。
旧蓄电池的浮充电电流要比新蓄电池大2~3倍。
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。
如对于铅酸蓄电池,若其单个的电压在2.15~2.2V,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,实际中的浮充电就采用恒压充电。
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2.15~2.17V。
每只中倍率镍镉蓄电池,其浮充电电压一般取1.42~1.45V。
每只高倍率镍镉蓄电池,其浮充电电压一般取1.35~1.39V。
按浮充电方式运行的蓄电池组,每运行一段时间(2~3个月)应进行一次均衡充电,即用比浮充电压更高一些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。
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表盘电压表读数不正确(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:
每个铅酸蓄电池,其均衡充电电压一般取2.25~2.35V,最高不超2.4V。
每个中倍率镍镉蓄电池,其均衡充电电压一般取1.52~1.55V。
每个高倍率镍镉蓄电池,其均衡充电电压一般取1.47~1.50V。
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,浮充电方式运行下,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48h;
当均衡充电电压为2.3V时,充电时间为24h;
当均衡充电电压为2.4V时,充电时间为8~10h。
有的蓄电池均衡充电一次的持续时间则比上述长得多。
如美国NAX铅锦型铅酸蓄电池(电解液密度1.215g/cm3):
当均衡充电电压为2.27V时,充电时间大于60h;
当均衡充电电压为2.3V时,充电时间大于48h;
当均衡充电电压为2.39V时,充电时间大于24h。
而另一种NCX铅钙型铅酸蓄电池,均衡充电一次的持续时间又比NAX型的长得多。
总之,充电方法要按生产厂家说明而定。
以浮充电方式运行的蓄电池组,每隔一季度进行一次均衡充电时,其中一种方法是将充电器停役10min,让蓄电池充分地放电,然后再自动地加上均衡充电电压。
第三节直流高频开关电源
注:
我厂110V、220V直流系统:
主监控单元为DF0241型,分监控单元为YL-JK02,高频开关模块:
动力220V为DF0232-220/20、主厂房110V为DF0237-110/40、网控110V为DF0236-110/20。
一、概述
1、DF0210A大容量直流电源系统概述
DF0210A大容量直流电源系统采用高频开关技术的大容量直流电源模块及触摸屏式监控单元,系统具有高效率、大容量、易操作、易维护的优点。
大容量整流模块采用高频开关技术、无主从自动均流技术及模块化设计,具有高效率和高可靠性,便于系统灵活容量配置和日常维护。
监控单元界面直观,操作简便,可提供全面的在线模拟量和开关量数据信息,具有完善的保护告警功能以及远程数据传输和通讯接口功能。
系统可按照电池的充、放电曲线和时间对电池进行智能自动管理,保证电池的工作寿命。
系统还可以根据用户要求和实际情况,配置蓄电池监测单元、母线调压单元、逆变单元以及交流输入切换单元。
本产品适用于大容量变电站、发电厂、水电站及开闭所等的直流系统,在石化、钢铁、煤炭工矿企业、高层建筑、医院等各个领域也有广泛用途。
大容量整流模块主要包括DF0235-220/40、DF0233B-220/30、DF0236-110/20、DF0237-110/40等系列模块。
充电器主要由交流配电单元、充电模块、直流馈线、集中监控单元、绝缘监测单元、降压单元和蓄电池等部分组成。
交流配电单元主要有交流检测回路、防雷保护回路(雷击浪涌吸收器)组成。
交流电源如果三相平衡,则LED等亮,表示电源正常,当三相不平衡严重或缺相,就发出故障告警信号,同时LED灯灭(如下图)。
雷击浪涌吸收器能够具有防雷和抑制电网瞬间过电压的功能,如果防雷器故障,防雷器的工作状态窗口由绿变红,就要更换防雷模块。
充电模块是完成提供蓄电池的充电电流和负荷电流的元件。
采用(N+1)冗余方式供电,
即在用N个模块满足电池的充电电流(0.1C10)加上经常性负荷电流的基础上,增加一个备用模块。
200AH电池组,经常性负荷(Ij)为10A的直流系统,可算出充电器的最大输出电流为:
最大输出电流=0.1C10+Ij=0.1*200+10=30A
如采用容量为10A的充电模块,取N=3,N+1=4。
备用模块采用热备用方式,直接参与正常工作。
系统正常时,充电器对蓄电池的均/浮充电压通常会高于控制母线允许的波动电压范围,采用多级硅调压装置串接在充电机输出(或蓄电池)与控制母线之间,使调压装置的输出电压满足控制母线的要求。
直流馈线单元是将直流电源通过负荷开关送至各用电设备的配电单元。
绝缘监测单元用于监测直流系统电压及其绝缘情况,在直流电压过、欠压或直流系统绝缘强度降低等异常情况下发出声光告警,并将对应告警信息发至集中监控器。
二、系统组成及工作原理
1、系统组成
大容量直流电源系统由充电屏、馈电屏以及蓄电池组等基本部分组成。
其中充电屏基本配置由监控模块单元和整流模块组成。
另外可根据客户要求和现场实际情况,配置蓄电池监测单元、母线调压单元、逆变单元以及交流输入切换单元。
整流单元采用模块化设计,容易安装,采用自动均流技术,可根据用户现场容量需求灵活配置整流模块数量。
2、工作原理
大容量DF0210A电源系统采用高频开关AC-DC技术,高效率,响应快,稳压精度高,运行可靠。
并可以实现对蓄电池的智能自动化管理。
三、大容量高频开关整流模块
大容量整流模块主要包括DF0235-220/40、DF0233B-220/30、DF0236-110/20、
DF0237-110/40等系列模块。
大容量高频开关整流模块采用高频开关技术,体积小,功率密度高,高效率,模块化设计易于系统安装和日常维护。
模块提供遥控、遥调、遥测和遥信“四遥”接口,有完善的保护和告警功能,自动均流技术便于模块并联运行,可以灵活配置系统容量。
可以广泛用于组成大容量变电站、发电厂、水电站及开闭所等的直流系统。
四、电源监控系统
1、概述
DF0241-FC-DL分布式触摸屏电源监控系统是烟台东方电子玉麟电气有限公司推出的新一代智能型电源监控系统,具有"遥测、遥信、遥控、遥调"四遥功能,能够满足电厂自动化和电力系统无人值守变电站的要求;
配有标准RS-232/RS485/RS422接口,方便纳入电站自动化系统。
DF0241-FC-DL电源监控系统主要包括DF0241-FC-DL主监控器、YL-JK02分监控单元、YL-JZ01交直流信息采集单元和YL-YX01遥信采集单元等几部分,另外,用户可根据需要配置电池巡检仪和接地巡检仪。
各监控单元通过RS485口与DF0241-FC-DL主监控相连,这种分布式的模块化设计使维护工作变得十分简单快捷。
1.1主要特点
1)采用以微处理器为核心的集散式监控系统,模块化设计;
对交流配电、直流馈电、整流模块、电池组等实施全方位的监测和控制。
2)采用大屏幕触摸屏,实现全汉化显示、常规电源系统信息测量、运行状态实时显示、提供各种菜单、信息提示、屏幕触摸操作。
3)通过显示屏及声光报警等方式,提供电源系统各种工作状态、故障类型、故障部位指示等。
4)软件、硬件采用开放式设计。
根据用户不同需要可增加、修改监控系统的测量及控制参量。
5)可实现多组电池的自动管理,确保系统安全运行。
根据用户设定的充电参数(如均浮充电压值,充电限流值、均充间隔时间等),自动调整电源系统的工作方式,完成电池的优化管理及保养维护。
根据环境温度的变化,自动调整电源系统的工作方式,保障电池处于最佳工作状态。
1.2技术参数
1)工作电源:
直流DC90V~300V
2)环境温度:
-10℃~50℃
3)通信接口
主监控串行口类型:
串行口一为RS232接口、串行口二可通过跳线设置为RS232或RS485接口、串行口三可通过跳线设置为RS232或RS422接口。
波特率、数据位、停止位、校验码可通过触摸屏设定。
规约:
新部颁CDT(DL451-91)、FDK、Modbus
4)充电程序
各分监控单元独自完成本组电池的充放电管理,进入充电程序后,分监控单元控制整流模块自动进入均充充电方式,当电池充电电流较大时,限流电路起作用,自动限制电池的充放电电流,当电池的端电压达到设定的恒压均充电压值后,分监控单元控制整流模块转入恒压均充充电方式。
当充电电流小于设定电流后,延时一定时间后转为恒压浮充方式。
5)故障报警
声光报警:
当主监控单元检测到故障时,点亮前面板上的故障指示灯、显示出相应汉字信息并驱动蜂鸣器发出告警声音。
远方报警:
可通过扩展短消息模块将告警信息传到指定的手机上,或通过串行口将告警信息传至当地后台机或远方监控系统。
2、监控系统的配置和构成
2.1DF0241-FC-DL主监控器
2.1.1概述
DF0241-FC-DL主监控器作为电源监控系统的信息处理中心采用高性能的32位单片机为系统核心,配置了大容量的FLASHROM和RAM、实时时钟及存储系统参数的串行EEPROM,拥有较强的数据处理能力和较快的处理速度。
并留有接口,可根据需要扩充短消息、以太网接口、语音告警等模块。
前面板如下图所示:
主监控器的面板上有一个对比度调节孔和三个发光二极管,分别定义为触摸屏对比度调节电位器、电源指示灯、运行指示灯和故障指示灯。
触摸屏对比度调节电位器:
调节该电位器可以改变触摸屏的对比度;
电源指示:
常亮,表示电源正常;
运行指示:
每秒钟闪烁一次,表示系统程序运行正常;
故障指示:
系统出现故障告警时点亮(告警未被屏蔽时)。
2.1.2功能部件
DF0241-FC-DL主监控器包含四种部件:
触摸屏、CPU板、显示板和电源板。
1)触摸屏采用的是大屏幕触摸屏,点阵液晶显示,CCFL背光,实现全汉化显示,除完成常规数据测量,电源系统运行状态的实时显示外,还提供各种菜单、信息提示,屏幕触摸操作,真正实现人机对话操作。
2)CPU板采用MC68332、双FLASHROM结构,留有与触摸屏和显示板的信号接口。
CPU板扩展有4个串行口:
一个485总线接口通过内部的485总线规约与分监控单元等其它智能单元通信;
其余三个串口缺省为RS232,其中串口二和串口三可以通过跳线分别设置成RS485和RS422方式:
将跳线器XS28的1、2脚短接,可将串行口二设置为RS485方式;
2、3脚短接为RS232方式;
将跳线器XS29的1、2脚短接,可将串行口三设置为RS422方式;
2、3脚短接为RS232方式。
CPU板上还有5个跳线,分别定义如下:
X1为选择系统运行正常/维护的跳线,1、2短接系统处于正常状态,2、3短接系统处于维护状态;
X2为选择系统运行正常/仿真状态的跳线,1、2短接系统将处于正常状态,2、3短接系统处于仿真状态;
X3为电池的供电状态选择,1、2短接表示电池给RAM供电,2、3短接RAM的供电由系统电源提供;
X4和X5分别为RS485总线和串口二RS485方式匹配电阻的选择,1、2短接表示RS485总线上有120Ω匹配电阻,2、3短接RS485总线上无匹配电阻。
值得注意的是:
X1—X3跳线在现场运行时,应当都设置为1、2短接状态;
X4和X5可根据系统的需要进行设置。
3)显示板用于完成CPU板和触摸屏/LCD的接口转换及系统状态指示,该板与触摸屏组合安装,留有与CPU板的接口。
4)电源板完成工作电源的转换,信号描述:
输入:
DC90V—DC300V;
输出:
5V(3A)、5V’(400mA)、±
15V(500mA)。
2.1.3外部接口定义
DF0241-FC-DL主监控器为下出线方式,端子定义如下表:
序号
名称
1
2
3
4
5
6
7
备用
VCC
TPU
GND
维护口
RXD
TXD
RTS
485总线
A
B
串口一
5V’
串口二
串口三
R+
R-
T+
T-
本机故障
J1
J2
从背面看,端子的序号从左至右排列
2.1.4操作说明
主监控器的菜单采用弹出式的方式,用户可以通过触摸屏幕选择需要修改或查询的项目。
遥控遥调等功能及修改系统运行参数必须先输入密码进入“维护状态”后才能进行操作。
进入“维护状态”后,系统告警功能将被临时禁止,退出“维护状态”则恢复正常。
下面介绍的操作方法以DF0241-FC-DL监控软件为例。
打开主监控器电源,液晶显示开机首画面,首画面上显示软件的版本号。
触摸屏幕中间靠右的反白标示的椭圆区域(显示CLICKHERENOW!
)可以进入下一画面。
如果触摸该处不能进入下一画面,或是触摸到该区域以外位置,触摸五次之后系统会认为该触摸屏标定不准,就会进入标定画面,按画面提示进行标定操作并保存后便可进行其它操作。
电源灯常亮,运行灯周期闪烁,液晶背光打开,此时显示为蓝底白字。
如4分钟内无操作,液晶背光将自动关闭,以延长液晶寿命。
触摸液晶屏幕,液晶背光自动打开。
本画面显示系统示意图和一些重要的模拟量。
屏幕右上角的“╳”按钮为“后退”(包含取消的含义)按钮,在以后的画面中按该按钮就会退到前一幅画面,如在设置数据的画面中当前的数据也不保存。
按屏幕其它任意位置进入下一幅画面。
主菜单包括“系统设置”、“系统信息”和“外接设备”三类信息,三个方框内区域为有效触摸区,可触摸相应区域进行下一步操作。
“系统设置”包含“进入维护”、“退出维护”、“外设数目”、“其它设置>
”、“串口信息>
”、“系统复位”,如图所示。
带“>
”表示还有下级菜单,触摸相应汉字所在区域便会进入相应操作画面。
“进入维护”画面提供一数字键盘,输入正确密码(1234)确认即进入维护状态,屏幕左下角会显示“维护状态”字样。
所有设置、控制操作必须在维护状态进行,否则只能查阅,不能修改。
进入“维护状态”后,如不进行操作,大约3分钟后系统将自动退出维护状态,防止误操作。
“退出维护”即
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