直流系统的组成及作用

一、二期直流系统组成及运行方式

1、直流系统组成

1.1 直流系统由220V动力直流和110V控制直流两个的系统组成。220V直流系统每台机一段母线，110V直流系统每台机两段母线。

1.2 220V直流系统每段设置一套工作充电器，一组蓄电池组。另设一套切换的备用充电器，两台机公用。工作充电器只做为蓄电池正常浮充时使用，备用充电器既可做为蓄电池正常浮充时使用，也可做为蓄电池充、放电时使用。

1.3 110V直流系统每段设置一套工作充电器，一组蓄电池组。每台机另设一套可切换的备用充电器，两段直流系统公用。

1.4 220V蓄电池组由104只蓄电池组成，110V蓄电池组由52只蓄电池组成。

1.5 每台机110V直流系统每段设有双投母联开关，两组蓄电池互为备用。 1.6 220V直流系统每段设有双投母联开关，两台机蓄电池组互为备用。 2、直流系统运行方式

2．1正常运行时，220V、110V蓄电池组自带本段直流母线运行，蓄电池出口开关在合位，各段母线联络开关均在“池联”位置。工作充电器运行，浮充蓄电池组。

2．2直流系统备用充电器处在备用状态，备用充电器交流侧开关在开位，保安段至备用充电器交流电源开关在合位，交流电源电缆充电备用，备用充电器直流侧各开关均在开位。

2．3110V直流主馈线屏至各直流分屏#1、2电源开关在合位，在直流分屏处开环。正常运行时#1直流分屏由#1电源带；#2直流分屏由#2电源带。

2．4双电源负荷，正常为开环运行，一侧电源电缆充电备用，在就地盘处开环。 2．5蓄电池组因故退出运行时，110V直流母线切换为另一组蓄电池带，220V直流母线切换为另一台机组蓄电池带，该母线联络开关切至“母联”位置。 2．6正常运行时，110V、220V直流母线电压维持在(2.23V±0.02V)×蓄电池只数。

2．7220V和110V直流系统工作充电器故障，投入备用充电器。

2．8蓄电池组进行大充、放电时，蓄电池组退出运行，由备用充电器进行大充电。

二、充电器的工作原理及操作

充电机规范：

型号 项目 相数 额定频率（Hz） 额定电压（V） 过压保护(关机) 欠压报警 直流系统电压 均衡电压（V） 电压调节范围 输出限流 恒流精度 浮充稳压（V） 自动稳压范围（V） 电流变化范围 稳压精度 浮充限流 GZDW220 三相四线 50±10%Hz 380±20%V ≥456±5V ≤280±5V 220 2.35×104 180-320 105%Ie ≤±0.5% 2.23×104 176-276 10～100%Ie ≤±0.5% 5～10%Ie GZDW110 三相四线 50±10%Hz 380±20%V ≥456±5V ≤280±5V 110 2.35×52 90-160 105%Ie ≤±0.5% 2.23×52 88-138 10～100%Ie ≤±0.5% 5～10%Ie 交流输入 均充 方式 直流输出 浮充 方式 充电器

充电器是由深圳奥特迅电力设备有限公司生产的GZDW220/110系列微机控制高频开关直流充电器，它是由交流配电单元、充电模块、直流馈电、集中监控单元、绝缘监测单元等部分组成。两路交流输入经交流配电单元选择其中一路交流输入提供给充电模块；充电模块输出稳定的直流，对蓄电池补充充电和提供控制输出，为负载提供正常的工作电流；绝缘监测单元可在线监测直流母线和各支路的对地绝缘状况；集中监控单元可实现对交流配电单元、充电模块、直流馈电、绝缘监测单元、直流母线和蓄电池等运行参数的采集与各单元的控制和管理，并可通过远程接口接受后台操作员的监测。 （一）充电器的工作原理： 1、交流配电单元：

双路交流自投回路由交流配电单元和两个交流接触器组成。交流配电单元为双路交流自投的检测及控制元件，接触器为执行元件。交流配电单元设有转换开关QK、两路电源的指示灯和交流故障告警信号输出的空接点。转换开关QK有4个档位，旋转转换开关至不同档位可实现如下功能：

“退出”位：两个交流接触器均在开位，充电模块没有交流输入。

“＃1交流”和“＃2交流”位：手动选择＃1或＃2交流投入做为充电机的输入电源。

“互投”位：当任一路交流故障时，均可自动将另一路交流投入，以保证充电机交流电源的可靠性。

交流配电单元还设有检测回路，可检测交流输入电源的缺相、失压等故障并发出报警。在交流电源输入端设有防雷保护电路。 2、充电模块：

充电模块采用N＋1冗余方式供电，即在用N个模块满足电池组的充电电流（0.1C10）加上经常性负荷电流的基础上，增加一个备用模块。备用模块采用热备用方式，直接参与正常工作。它具有完善的保护功能，如输入过压保护、输入欠压报警、输出过压保护、过热保护（大于75±5℃关机报警，温度正常自动恢复）、输出短路保护、防雷保护等。 3、直流馈电单元：

直流馈电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。各回路所用负荷开关均选用专用直流断路器，分断能力均在6KA以上，保证在直流负荷侧故障时相应支路可靠分断，其容量与本系统上、下级开关相匹配，以保证开关动作的选择性。 4、绝缘监测单元：

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发出声光报警，并将对应告警信息发至集中监控器。根据用户的不同需要，绝缘监测仪可配置普通型或带支路巡检型。普通型绝缘监测仪能检测直流母线电压、正负母线对地电压、正负母线对地电阻。当电压过高、过低或绝缘电阻过低时发出相应的告警信号。带支路巡检型绝缘检测仪配有传感器，分别装在每回馈线开关后下部，各馈线开关的引出线穿过传感器的中心孔，它监测正负母线的对地电压和绝缘电阻，当正负直流母线的对地绝缘电阻低于设定的报警值时，自动启动支路巡检功能。支路巡检采用直流有源CT，不需向母线注入信号。每个CT内含CPU，被检信号直接在CT内部转换为数字信号，由CPU通过串行口上传至绝缘监测仪主机。支路检测精度高和抗干扰能力强。采用智能型CT，所有支路的漏电流检测同时进行，支路巡检速度高。 5、监控单元：

A、交流配电监测：

1）电源系统的交流输入设有交流配电单元，当出现交流失电、缺相故障时，通过无源接点将告警信号送监控器，监控器发出交流电源故障告警信号。 2）当系统配有智能交流电压、电流表时，这些表计能直接显示交流输入电压、电流，并通过串行总线将测量到的数据送监控器，监控器可显示这些数据，并判断交流输入是否过压、欠压、失电、缺相或三相不平衡，故障时发出交流电源故障告警信号。

B、直流配电监测：

1）正常情况下电源系统母线电压、电流表或变送器及蓄电池电压、电流表这些表计直接显示母线及蓄电池电压、电流，并通过串行总线将测量到的数据送监控器，监控器可显示这些数据，判断母线及蓄电池是否过压、欠压，故障时发出告警信号。

2）重要回路（蓄电池、充电机）的熔断器设有熔断器故障附件，故障信号直接送监控器，故障时发出馈线脱扣故障告警信号。

3）当馈线回路设有馈线脱扣故障告警触点时，各脱扣故障告警信号并联后

送监控器，故障时发出馈线脱扣故障告警信号。

4）当电源系统配有馈线状态监测模块时，馈线状态监测模块通过串行总线将测量到的馈线开关分合状态送监控器。

5）充电机、蓄电池的输出开关及母联开关、放电开关的状态可由其辅助接点送给监控器，在历史记录中显示和送给后台。

6）重要回路可选配的电压监视器，当电压异常时，可通过空接点发出报警信号。

C、绝缘监测：

1）当电源系统选用监控器内置接地仪时，可同时监测到两段母线的对地绝缘电阻，并显示接地电阻值，当监测到的电阻值小于设定值时，发出接地故障告警信号。

2）当电源系统选用带支路检测的接地仪时，接地仪通过RS485数字通信接口测量到的数据送监控器，故障时发出故障告警信号及显示接地支路号和接地的电阻。

D、充电模块监控：

充电模块通过串总线接受监控器的监控，实时向监控器送工作状态和工作数据，并接受监控器的控制。监控的功能有：

1）遥控充电模块的开机、关机及均充、浮充。 2）遥测充电模块的输出电压和电流。 3）遥信充电模块的运行状态。

4）遥调充电模块的输出电压。 E、电池管理：

1）可显示蓄电池电压和充、放电电流，当出现过、欠压时进行告警。 2）设有温度变送器测量蓄电池环境温度，变送器通过串行总线将测量到的蓄电池环境温度送监控器，当温度偏离25℃时，由监控器发出调压命令到充电模块，调节充电模块的输出电压，实现浮充电压温度补偿。

3）手动定时均充，可通过监控器键盘预先设置均充电压、均充时间，然后启动手动定时均充，监控器运行以下程序：以整定的充电电流进行稳流充电，当电压逐渐上升到均充电压整定值时，自动转为稳压充电，定时时间到转为浮充运行。

4）自动均充：

当下述的条件之一成立时，系统自动启动均充，

①系统连续浮充运行超过设定的时间（可通过监控器键盘设置，出厂设置为三个月）。

②交流电源故障，蓄电池放电超过十分钟。

自动均充电程序：以整定的充电电流进行稳流充电，当电压逐渐上升到均充电压整定值时，自动转为稳压充电，当充电电流小于0.01C10后延时1小时（或设定值），转为浮充运行。

F、通信：

设有RTU接口，监控器可通过RTU接口与综合自动化系统连接，或通过MODOM口与电话网连接，设有多种通信规约（奥特迅规约、部颁规约、用户指定规约等）。监控器统一汇总系统及各功能单元的实时数据、故障告警信号和设置参数，并完成与上位计算机的通信，实现直流系统的“四遥”功能。 G、历史记录：

能将系统运行过程中一些重要的状态、数据和时间等信息存储起来，以备后查，装置掉电后信息不丢失。最大存储量为500条，用户可在计算机后台随时浏览。在集中监控器上可汉字显示最新的128/2。

（二） 充电器启动、停止 1、启动前检查

启动前应将所有工作票收回，拆除所有临时安全措施，现场清洁无遗留物。 测交、直流侧绝缘电阻合格，一、二次回路完好。 新投运或大修后，应有检修详细交代，设备标志齐全。

装置接地线可靠接地。

检查蓄电池出口以及充电器交、直流侧熔断器完好，容量合适。。

2、充电器启动

合上充电器交流输入开关，交流电源指示红灯亮。 合上充电器控制、保护熔断器或开关。

合上电源模块面板上的空气开关和启动按纽，约5秒钟，电源模块面板上的工作指示灯点亮，电源模块工作，这时电源模块有输出，电源模块的显示器显示充电机输出电压及电流。

合上充电器直流输出开关。屏上的电压表及电流表能正确显示各部位的电压及电流，集中监控器开始工作并显示数据。 合上直流母线侧充电器进线开关。

3、充电器停止 按下充电器停止按钮。

拉开充电器交流输入开关，拉开充电器直流输出开关。

拉开直流母线侧充电器进线开关。

三、蓄电池的形式及主要运行参数

GFM系列阀控式铅酸蓄电池：

铅酸蓄电池充电时将电能转化为化学能在电池内储存起来，放电时将化学能变为电能供给外部系统，正极在充电后期产生的氧气通过玻璃纤维隔膜扩散到负极，与负极海绵状铅发生复合反应，生成水又流回电解液，这样即减少了氧气的析出，又使负极处于去极化状态，抵制了负极上氢气的析出，而且采用安全阀，当电池内气体压力达到阀压力时，气体会自动释放，保证了电池的使用安全，并最终实现电池的使用安全。

蓄电池规范：

蓄电池类型 型号 容量(Ah) 电压等级(V) 电流(A) 10h放放电终止单电率 瓶电压(V/只) 电瓶数(只) 接带负荷 安装地点 阀控式密封铅酸蓄电池 GFM—2000 2000 230 200 1.8 阀控式密封铅酸蓄电池 GFM—1000 1000 115 100 1.8 2×104 2×2×52 UPS、直流动力电源、事故照控制、保护、信号、测量 明等 #3、#4机主厂房0米蓄电池#3、#4机主厂房0米蓄电室 池室 蓄电池充放电操作

将I、II母线联络开关切至“母联”位置 由检修人员进行蓄电池放电操作。

待放电结束后，启动备用充电器，调整充电电流进行充电。 待充电结束后，停止备用充电器。

将I、II母线联络开关切至“池联”位置。 正常监视、维护、检查

直流母线电压在((2.23V±0.02V)×蓄电池组电池数)V范围内。

充电器运行正常。

充电器内各部件无过热、松动、无异常声音、异常气味。

蓄电池浮充电压在稳压精度以内，在环境温度为25℃情况下的正常浮充电压为2.25V/单体，当蓄电池室内环境温度越过33℃时，直流母线电压下调2至3V；当蓄电池室内环境温度低于5℃时，直流母线电压上调2至3V。当蓄电池浮充运行时，蓄电池单体电压不应低于2.18V，如单体电压低于2.18V，则需要进行均充。

均充是一般采用恒压限流进行充电，充电电压按2.35V/单体（环境温度为25℃）。温度补偿系数为：-5mV/℃。充电频率：一次/年 蓄电池遇有下列情况时需进行均充：

单体电池浮充电压低于2.18V。 电池放出55%以上的额定容量。 搁置不用时间超过三个月。 全浮充运行一年以上。

电池外壳和极柱温度正常，极柱、安全阀周围无渗液和酸雾逸出，电池壳盖无变形和渗液。

蓄电池室内温度在15～30℃之间，不允许长期越过30℃。 蓄电池室内清洁、通风良好，蓄电池表面无损坏。

各连接处应紧固，无松动现象。

四、直流系统故障处理 1、直流系统接地

1．1查找直流系统接地注意事项：

查找直流接地应两人进行，一人操作，一人监护； 若采用瞬停法查找，事先应得到有关人员同意；

对瞬停带有备用电源、发变组直流、热控电源时，应得到值长同意，并考虑切断直流后发生事故的相应措施；

查找直流接地必须使用高内阻电压表；

在断开每一回路时，无论接地与否应立即合上； 查找过程中切勿造成另一点接地。

1．2直流系统接地现象

主控室“直流母线故障”光字牌报警。

绝缘监察装置接地指示灯亮，正、负对地电压指示不平衡。CRT上有相应报警。 绝缘监察装置显示接地回路数。 1．3直流系统接地处理： 确定接地极性及绝缘状况；

依据绝缘监察装置指示，判断哪个回路接地。若为110V直流系统，应依据主母线及分电屏绝缘监察装置显示综合判断哪个回路接地； 瞬停有故障回路；

110V直流系统主母线绝缘监察装置显示分电屏回路接地而分电屏绝缘监察装置未显示具体回路接地，应切换分电屏电源； 瞬停选择充电装置； 瞬停蓄电池；

若经以上查找，未找到故障点，将接地母线上负荷倒至另一段直流母线带，瞬停空母线。

查到故障点，汇报值长，通知检修处理。 2、直流母线电压异常 现象：

主控室“直流母线故障”光字牌报警。

绝缘监察装置电压“高、低”相应指示灯亮，CRT上有相应报警。 就地电压表指示异常。 原因：

充电器跳闸； 蓄电池故障；

直流系统大负荷变化。 处理：

若充电器跳闸，根据情况启动备用充电器。

若蓄电池故障，应将直流母线倒至另一组蓄电池带。 若直流系统大负荷变化引起，应调整充电器使电压恢复正常。