高频开关直流操作电源系统使用维护手册.docx
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高频开关直流操作电源系统使用维护手册
PZ61高频开关直流操作电源系统
使用维护手册
CZDY-SYWH-20051015-C4.1
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许继电源有限公司
2005年10月
1.直流操作电源的指标
基本技术参数
交流电源电压：
380V±15％；220V±15％。
交流电源频率：
50Hz±5％。
直流标称电压：
220V；110V。
整流器额定电流：
15A、20A、30A、40A、50A、60A、80A、100A、160A、200A、250A、315A、400A。
蓄电池额定容量：
40～3000Ah。
技术性能指标
绝缘电阻
用开路电压为表1规定电压的绝缘测试仪器测量电源系统有关部位的绝缘电阻，应符合以下要求：
a）各独立带电电路（交流输入端子、直流配电母线）与地（金属框架）之间的绝缘电阻应不小于10MΩ。
b）无电气联系的各带电电路（交流输入与直流输出）之间的绝缘电阻应不小于10MΩ。
介质强度
用耐压仪在下列部位施加频率为50±5Hz、表1规定的正弦波试验电压（采用直流电时，试验电压为交流电压有效值的1.4倍），历时1min不应出现绝缘击穿或闪烙的现象。
a）各独立带电电路（交流输入端子、直流配电母线）与地（金属框架）之间。
b）无电气联系的各带电电路（交流输入与直流输出）之间。
表1：
绝缘试验的电压等级
额定绝缘电压Un
（V）
绝缘电阻测试仪电压等级
（V）
耐压测试仪试验电压
（kV）
Un≤60
250
1.0
60＜Un≤300
500
2.0
300＜Un≤500
1000
2.5
整流器输出电压调节范围
高频开关整流器在充电（恒流）状态下的电压调节范围和在稳压浮充电及均衡充电状态的电压调节范围应满足表2的规定。
表2：
整流器输出电压调节范围
运行状态
电压调节范围
防酸式铅酸蓄电池
阀控式铅酸蓄电池
220V系统
110V系统
220V系统
110V系统
充电（恒流）
198V～300V
99V～150V
198V～275V
99V～140V
浮充电（稳压）
220V～255V
110V～130V
220V～255V
110V～130V
均衡充电（稳压）
230V～265V
115V～135V
230V～265V
115V～135V
恒流充电运行时，整流器的充电电流调节范围为：
20％～100％额定值。
稳压均∕浮充运行时，整流器的负荷电流调节范围为：
0～100％额定值。
恒流充电运行状态下，交流输入电压在额定值的±15％范围内变化，充电电压在表2规定的电压调节范围内变化，整流器输出电流整定在20％～100％额定值范围内的任一点，分别测量其输出电流值，其稳流精度应不超过±1％。
稳流精度计算公式：
δI＝（IM－IZ）／IZ*100％
式中：
δI-----稳流精度；
IM----输出电流波动极限值；
IZ----交流输入电压为额定值，充电电压在调节范围内的中间值时，输出电流的测量值。
稳压均∕浮充运行状态下，交流输入电压在额定值的±15％范围内变化，负荷电流在0～100％额定值范围内变化，整流器输出电压整定在表2规定的稳压调节范围内的任一点，分别测量其输出电压值，其稳压精度应不超过±0.5％。
稳压精度计算公式：
δU＝（UM－UZ）／UZ*100％
式中：
δU-----稳压精度；
UM----输出电压波动极限值；
UZ----交流输入电压为额定值，负荷电流为50％的额定值时，直流输出电压的测量值。
稳压均∕浮充运行状态下，交流输入电压在额定值的±15％范围内变化，负荷电流在0～100％额定值范围内变化，整流器输出电压整定在表2规定的稳压调节范围内的任一点，分别测量其输出电压值和对应的交流分量峰峰值或有效值，其纹波峰值系数应不超过1％，纹波有效值系数应不超过0.5％。
纹波峰值系数计算公式：
XPP＝UPP／Udc*100％
纹波有效值系数计算公式：
Xrms＝Urms／Udc*100％
式中：
XPP------纹波峰值系数；
Xrms----纹波有效值系数
UPP------输出直流电压中的交流分量峰峰值；
Urms----输出直流电压中的交流分量有效值；
Udc------输出直流电压的测量值。
多个整流模块以N+1或N+2并机工作时，各模块应能按比例均分负荷电流，在平均单机输出电流在50％～100％额定值范围内的任一点，分别测量各工作模块的输出电流值，其模块间负荷电流的差异即均流不平衡度应不超过±5％。
均流不平衡度计算公式：
β＝（IM－IP）／IN*100％
式中：
β-----均流不平衡度；
IM----单个模块输出电流的极限值；
IP----N个工作模块输出电流的平均值；
IN----单个整流模块的额定输出电流值。
对于采用数字方式进行电流整定调节的整流器，在恒流充电运行状态下，交流输入电压在额定值，充电电压在表2规定的电压调节范围内的中间值，输出电流整定在20％～100％额定值范围内的任一点，分别测量其输出电流值，其充电电流的整定误差应不超过±2％。
电流整定误差计算公式：
△I＝（Iz－Ig）／Ig*100％
式中：
△I----电流整定误差；
Ig-----输出电流的数字给定值；
Iz-----输出电流的测量值。
对于采用数字方式进行电压整定调节的整流器，在稳压均∕浮充运行状态下，交流输入电压在额定值，负荷电流在50％额定值，输出电压整定在表2规定的稳压调节范围内的任一点，分别测量其输出电压值，其输出电压的整定误差应不超过±0.5％。
电压整定误差计算公式：
△u＝（Uz－Ug）／Ug*100％
式中：
△u----电压整定误差；
Ug-----输出电压的数字给定值；
Uz-----输出电压的测量值。
稳压均充运行状态下，交流输入电压在额定值，负荷电流为100％额定值（电阻性负载），输出电压为表2规定的稳压调节范围上限值，分别测量交流输入与直流输出的电压和电流，以及交流输入的有功功率，整流器的满载效率应不小于90％。
功率因数应不小于0.92。
满载效率计算公式：
η＝Pd／S*100％＝（1.732*Ul*Il）／（Ud*Id）*100％
功率因数计算公式：
λ＝P／S
式中：
η------满载效率；
λ------功率因数；
Pd-----直流输出功率；
S------交流输入视在功率；
P------交流输入有功功率；
Ul-----交流输入线电压有效值；
Il------交流输入线电流有效值；
Ud-----直流输出电压平均值；
Id------直流输出电流平均值。
在额定负载电流和周围环境噪音不大于40dB的条件下，距直流电源设备内噪音源水平位置1m，离地面高度1m～1.5m处，测得的噪声最大值应不超过55dB。
对于装设有通风机的直流电源设备，其噪声应不超过60dB。
电磁兼容要求
a）抗扰度要求
●振荡波抗扰度：
直流电源设备应能承受GB/T17626.12-1998中第5章规定的试验等级为3级的1MHz和100kHz振荡波抗扰度试验。
●静电放电抗扰度：
直流电源设备应能承受GB/T17626.2-1998中第5章规定的试验等级为3级的静电放电抗扰度试验。
●射频电磁场辐射抗扰度：
直流电源设备应能承受GB/T17626.3-1998中第5章规定的试验等级为3级的射频电磁场辐射抗扰度试验。
●电快速瞬变脉冲群抗扰度：
直流电源设备应能承受GB/T17626.4-1998中第5章规定的试验等级为3级的电快速瞬变脉冲群抗扰度试验。
●浪涌（冲击）抗扰度：
直流电源设备应能承受GB/T17626.5-1999中第5章规定的试验等级为3级的浪涌（冲击）抗扰度试验。
●射频场感应的传导骚扰抗扰度：
直流电源设备应能承受GB/T17626.6-1998中第5章规定的试验等级为3级的射频场感应的传导骚扰抗扰度试验。
●工频磁场抗扰度：
直流电源设备应能承受GB/T17626.8-1998中第5章规定的试验等级为4级的工频磁场抗扰度试验。
●阻尼振荡磁场抗扰度：
直流电源设备应能承受GB/T17626.10-1998中第5章规定的试验等级为4级的阻尼振荡磁场抗扰度试验。
b）电磁发射限值要求
●传导发射限值和辐射发射限值：
直流电源设备应符合表3和表4规定的传导发射限值和辐射发射限值。
表3：
传导发射限值
频率范围
MHz
发射限值
dB（μV）
准峰值
平均值
0.15～0.5
79
66
0.5～30
73
60
表4：
辐射发射限值
频率范围
MHz
在10m测量距离处辐射发射限值
dB（μV/m）
准峰值
30～230
40
230～1000
47
●谐波电流限值：
直流电源设备返回交流电源侧的各次谐波电流含有率应不大于30%。
2.直流操作电源的验收
当直流电源设备安装调试完毕后，应作投运前的验收工作，运行接收单位应派人参加，试验项目达到技术要求后才能投入运行。
现场对以下项目进行验收。
工作环境
工作环境是保证直流系统正常运行和产品质量的首要条件。
超出规定的使用环境要求，我公司不对产品质量予以保证。
环境温度
查看设备安装地点过去一年的历史温度记录。
或根据该安装点的情况和该地区的湿度历史记录推断。
设备安装地点周围空气温度应在-5℃~+40℃的范围内。
相对湿度
查看设备安装地点过去一年的历史湿度记录。
或根据该安装点的情况和该地区的湿度历史记录推断。
设备安装地点空气最大相对湿度应不超过90%（205℃）。
海拔高度
查看设备安装地点的地质测量记录。
海拔高度应在2000米以下。
使用场所
查看设备安装地点应无强烈振动和冲击，无腐蚀金属和破坏绝缘的有害气体，无导电尘埃和引发火灾及爆炸的危险介质，无强电磁场和高频电磁干扰。
交流电源
用万用表和示波器观察：
交流电源波形应为正弦波，交流电压幅度的持续波动范围不超过额定值的-15%~+15%，无连续幅度超过额定值20%的尖峰。
设备安装
参照直流系统的安装工艺要求（参见安装调试手册），对设备安装的正确性、安全性等进行评估。
性能测试
接地检查
设备机柜下部装设有保护接地铜排（PE）和安全接地桩（
）。
如果用户不要求保护接地和安全接地分开，则保护接地铜排应通过铜编织线与安全接地桩连接；如果用户要求保护接地和安全接地分开，则应断开保护接地铜排与安全接地桩之间的铜编织连接线，然后用铜编织线把相邻机柜的保护接地铜排连通。
不管采用那一种方式，直流电源设备的机柜都应可靠接地，严禁利用机壳本身作为接地过渡导体。
接地电阻测试
a）试验在常温和相对湿度≤90%情况下，且直流电源设备与交流电网和蓄电池组完全脱离的状态进行。
b）用500V接地电阻测量摇表或地阻仪现场测量，直流设备的机壳和保护接地铜排的接地电阻≤3。
绝缘电阻测试
a）试验在常温和相对湿度≤90%情况下，且直流电源设备与交流电网和蓄电池组完全脱离的状态进行。
b）拔下防雷器模块，断开绝缘监测装置与直流母线的任何连接，断开整流模块与交流配电、直流母线的连接，断开所有直流馈电开关，合上交流输入开关，分别将交流输入端子和直流配电母线短路（对于含有接触器的交流回路应把主触点短路）。
c）用500V兆欧表分别测量交流输入对机壳、交流输入对直流母线和直流母线对机壳的绝缘电阻≥10MΩ。
介质强度测试
a）试验在常温和相对湿度≤90%情况下，且直流电源设备与交流电网和蓄电池组完全脱离的状态进行。
b）拔下防雷器模块，断开绝缘监测装置与直流母线的任何连接，断开整流模块与交流配电、直流母线的连接，断开所有直流馈电开关，合上交流输入开关，分别将交流输入端子和直流配电母线短路（对于含有接触器的交流回路应把主触点短路）。
c）将耐压试验仪切断电流设为30mA，输出端子分别接到交流输入对机壳、交流输入对直流母线和直流母线对机壳，缓慢升高电压到2kVAC，持续1min不出现绝缘击穿或闪烙的现象。
整定误差测试
a）试验在蓄电池组与直流电源设备完全脱离的状态下进行。
在蓄电池组输入回路接一可调负载电阻。
b）浮充状态下设定电池的浮充电压值为1.3Ue，充电限流值为0.5Ie，调节负载电阻使整流器进入限流充电状态，在输出电压降到1.1Ue，测量记录此时的充电电流值（测量采样取自蓄电池回路分流器），计算充电电流的整定误差应不超过±2％。
c）浮充状态下设定电池的浮充电压值为1.1Ue，充电限流值＞0.5Ie，调节负载电阻使输出电流到0.5Ie，测量记录此时的充电电压值（测量采样取自整流模块直流输出的并联汇流点），计算充电电压的整定误差应不超过±0.5％。
注：
Ue----直流系统标称电压，下同；
Ie-----整流器（N个工作模块）额定输出电流，下同。
稳流精度测试
a）试验在蓄电池组与直流电源设备完全脱离的状态下进行。
在蓄电池组输入回路接一可调负载电阻。
b）浮充状态下设定电池的浮充电压值为1.3Ue，充电限流值为0.5Ie，调节负载电阻使整流器进入限流充电状态，在输出电压分别降到1.25Ue、1.1Ue和0.9Ue，测量记录此时的充电电流值（输出电压1.1Ue对应的测量电流为参考基准），计算充电电流的稳定精度不超过±1％。
稳压精度测试
a）试验在蓄电池组与直流电源设备完全脱离的状态下进行。
在整流器的输出回路接一可调负载电阻。
b）浮充状态下设定电池的浮充电压值为1.1Ue，调节负载电阻使输出电流分别到0、0.5Ie和1.0Ie，测量记录此时的充电电压值（输出电流0.5Ie对应的测量电压为参考基准），计算充电电压的稳定精度不超过±0.5％。
纹波系数测试
纹波系数的测试可以在稳压精度测试的同时进行。
在稳压精度各测量点同时用示波器测量交流分量峰峰值，或用万用表交流档通过0.1F/400V隔直电容测量交流分量有效值，计算纹波峰值系数不超过1％，纹波有效值系数不超过0.5％。
功能测试
监控电压调节测试
a）试验在蓄电池组与直流电源设备完全脱离的状态下进行，直流馈电不接负载。
b）微机监控电池管理在“手动”方式下，改变浮充和均充电压的设置值，整流器输出电压可在系统标称电压的90%～130%之间调节。
c）微机监控电池管理在“自动”方式下，改变浮充电压的设置值，整流器的输出电压可在系统标称电压的100%～120%之间调节；改变均充电压的设置值，整流器输出电压可在系统标称电压的105%～128%之间调节。
d）将微机监控的均浮充电压恢复到原设置值，观察整流输出电压是否恢复到设置值。
系统运行参数监视
把微机监控装置LCD主页面显示的系统运行参数分别与各回路的实测值比较，计算其电流测量的满量程精度不超过±1％，电压测量的满量程精度不超过±0.5％。
模块并机均流测试
a）试验在蓄电池组与直流电源设备完全脱离的状态下进行。
在整流器的输出回路接一可调负载电阻。
b）浮充或均充状态下，调节负载电阻使整流器的输出电流到0.5Ie，在模块全开和关掉部分模块的情况下，记录各模块的输出电流，计算其均流不平衡度不超过±5％。
提示：
测试时，整流模块不能处于限流状态。
硅堆调压功能测试
a）试验在蓄电池组与直流电源设备完全脱离的状态下进行。
在直流馈电输出回路接一适当的负载电阻，只开启一个充电模块，且拔下其程控端口插头。
如果系统配置有控制专用模块，应将其全部关掉。
b）手动调节充电模块的输出电压在Ue～2.4*N（N指电池组2V单体的数量）的范围内变化，测量控制母线的电压在1.0Ue～1.1Ue的范围内。
提示：
测试时，降压硅堆冷态投入开始的压降较大，等到热稳定后压降会有所降低。
闪光电源功能测试
按下闪光装置的试验按钮，闪光继电器动作，闪光电源指示灯由平光变为闪烁，闪光频率为每分钟60±10次。
松开闪光试验按钮，闪光电源指示灯由闪烁恢复为平光。
绝缘监测功能测试
a）试验在断开所有的直流馈电负荷的状态下进行。
如果是不带支路巡检功能的绝缘监测仪，就只进行母线绝缘检验。
如果是带有支路巡检功能的绝缘监测仪，还要检验每个支路的绝缘监测情况。
b）浮充或均充状态下，用小于接地报警整定值（220V系统：
25kΩ；110V系统：
7kΩ）的试验电阻，连接于被测直流母线或支路的正、负极与接地母排之间，绝缘监测仪应能测量到接地电阻值，并发出接地报警信号。
c）对于具有支路巡检功能的绝缘监测仪，在用试验电阻模拟各个支路的接地故障时，绝缘监测仪应能正确地显示接地报警的支路号和电阻值。
电池巡检功能测试
a）浮充状态下测量记录电池组各单体电池的端电压，与微机监控装置显示的单体电池巡检数据进行比较，计算其电压测量精度不超过±0.5％（单体2V检测量程为2.5V，单体或分组6V和12V检测量程为15V）。
b）在电池巡检测量单元模块上，断开任一相邻的两根电池采样接线，把其中一根悬空，另一根接到悬空线对应的端子上，电池巡检模块能发出单体过压和欠压的报警信号，同时在微机监控装置上能查询到报警电池的序号和电压。
在电池采样接线恢复后，告警解除。
告警功能测试
a）设备告警信号
直流系统的整流器交流输入空开、电源监视模块、防雷器、整流模块、整流器直流输出空开或熔断器、蓄电池输出空开或熔断器、直流馈电空开、硅堆调压装置、绝缘监测装置、蓄电池巡检装置等设备保护动作时，会产生相应的告警信号。
这些告警信号可通过继电器触点或直接通信的方式，上传到直流系统的微机监控装置，显示记录相应的告警内容，各设备具体的告警信号和试验方法如下：
●整流器交流输入空开跳闸告警：
当任一路交流输入空开故障跳闸时，系统能告警。
对带有脱扣试验按钮的空开，闭合状态下按动试验按钮，空气断路器应可靠分断，跳闸故障信号触点很快闭合，随后系统的微机监控装置产生相应的告警。
空开恢复合闸后，告警解除。
对于不带脱扣试验按钮的空开，可采用短接空开报警输出触点的方法模拟测试。
●交流电源故障告警：
当交流工作电源缺相或输入失压停电时，系统能告警。
断开交流监视模块的任一相输入保护熔断器，其信号触点很快返回闭合，随后系统的微机监控装置产生相应的告警。
保护熔断器恢复后，告警解除。
提示：
该告警信号在整流器交流输入空开全部断开时屏蔽。
●防雷器失效告警：
当交流输入防雷器保护失效时，系统能告警。
拔下防雷器模块的任一片压敏电阻，其信号触点很快闭合，随后系统的微机监控装置产生相应的告警。
压敏电阻恢复后，告警解除。
●整流模块异常告警：
当任何一个整流模块发生交流过压／欠压／缺相、直流过压／过流、温度过高保护时，或发生故障时，系统能告警。
对于ZZG13系列整流模块，关断任何一个模块的交流输入开关，其信号触点很快返回闭合，随后系统的微机监控装置产生相应的告警。
模块恢复工作后，告警解除。
对于ZZG12系列整流模块，可采用短接模块报警输出触点的方法模拟测试。
提示：
该告警信号在发生交流电源故障告警时屏蔽。
●整流器输出空开跳闸或熔丝断告警：
当整流器的输出空开故障跳闸、或熔丝断时，系统能告警。
对于空开保护采用与交流输入空开跳闸告警测试相同的方法。
对于熔丝保护采用轻触对应的报警熔丝开关的方法，保持一段时间后，系统的微机监控装置产生相应的告警。
松开后告警解除。
●蓄电池输出空开跳闸或熔丝断告警：
当电池组的输出空开故障跳闸、或熔丝断时，系统能告警。
对于空开保护采用与交流输入空开跳闸告警测试相同的方法。
对于熔丝保护采用轻触对应的报警熔丝开关的方法，保持一段时间后，系统的微机监控装置产生相应的告警。
松开后告警解除。
●直流母线接地告警：
当直流母线发生绝缘降低的接地故障时，系统能告警。
试验在绝缘监测功能测试的同时进行。
●直流馈电空开跳闸告警：
该信号仅在用户要求时提供，当任一路直流馈电开关故障跳闸时，系统能告警。
试验采用与交流输入空开跳闸告警测试相同的方法。
●母线调压装置异常：
该信号仅在系统装设硅堆调压装置时提供，当降压硅堆故障开路或控制装置异常时，系统能告警。
分别断开调压装置的输入隔离开关和硅堆开路试验开关，其信号触点很快闭合，随后系统的微机监控装置产生相应的告警。
开关恢复后，告警解除。
●蓄电池单体电压异常：
该信号仅在系统装设电池巡检装置时提供，当任一只或一组电池的电压超限时，系统能告警。
试验在电池巡检功能测试的同时进行。
b）系统告警信号
微机监控装置可把采集的系统运行数据与设置数据比较，产生相应的告警，并显示记录相应的告警内容。
具体的告警信号和试验方法如下：
●交流电源过压／欠压告警：
当系统的交流工作电源电压超过监控装置设置的过压和欠压告警门限时，系统能告警。
测量记录交流电压当前值，分别将过压告警值设置为比当前值低10V，将欠压告警值设置为比当前值高10V，系统应很快告警。
恢复设置后，告警应解除。
●电池浮充过压／欠压告警：
当电池的浮充电压超过监控装置设置的过压和欠压告警门限时，系统能告警。
浮充状态下，测量记录浮充电压当前值，分别将过压告警值设置为比当前值低10V（110V系统为5V），将欠压告警值设置为比当前值高10V（110V系统为5V），系统应很快告警。
恢复设置后，告警应解除。
●电池均充过压告警：
当电池的均充电压超过监控装置设置的过压告警门限时，系统能告警。
均充状态下，测量记录均充电压当前值，将过压告警值设置为比当前值低10V（110V系统为5V），系统应很快告警。
恢复设置后，告警应解除。
●电池放电欠压告警：
当电池的放电电压超过监控装置设置的欠压告警门限时，系统能告警。
在交流停电，蓄电池放电状态下，测量记录电池组电压当前值，将欠压告警值设置为比当前值高10V（110V系统为5V），系统应很快告警。
恢复设置后，告警应解除。
●直流母线过压／欠压告警：
当系统的直流控制母线电压超过监控装置设置的过压和欠压告警门限时，系统能告警。
测量记录控制母线电压当前值，分别将过压告警值设置为比当前值低10V（110V系统为5V），将欠压告警值设置为比当前值高10V（110V系统为5V），系统应很快告警。
恢复设置后，告警应解除。
提示：
以上各告警信号在发生对应的电压变送器通信中断告警时屏蔽。
●设备通信中断告警：
通过串口与微机监控装置通信连接的变送器、充电监控模块、开关量采集模块、绝缘监测装置和电池巡检装置等下级智能设备，当发生设备故障或通信线路故障时，系统能告警。
断开任何一个下级智能设备的通信连接线，过一段时间后，系统应告警。
恢复通信连接后，告警应解除。
c）告警继电器输出
直流系统的微机监控装置除了能够显示、记录以上的各个报警信号外，而且还根据报警的类型提供了6个无源继电器输出触点，供发电厂或变电站的监控系统直接采集。
各告警继电器动作包含的告警信息如下：
●交流电源告警继电器：
交流输入空开跳闸，交流电源故障，交流电源过压／欠压，防雷器失效。
●整流器告警继电器：
整流模块异常，整流器输出空开跳闸或熔丝断。
●蓄电池告警继电器：
蓄电池输出空开跳闸或熔丝断，蓄电池单体电压异常，电池组浮充过压／欠压，电池组均充过压，电池组放电欠压。
●直流母线告警继电器：
母线调压装置异常，直流母线过压／欠压，直流母线接地。
●直流馈电告警继电器：
直流馈电空开跳闸。
●通信中断告警继电器：
各回路电压、电流变送器以及温度变送器通信失败，整流器程控（充电监控
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