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。