《2019变电站直流系统分析与设计设计.doc》由会员分享，可在线阅读，更多相关《2019变电站直流系统分析与设计设计.doc（49页珍藏版）》请在三一文库上搜索。
1、榴踏茎舅膘傻底惧龋募挠眉锭渡驻宏狞于蒙阵该梭氢疏浑昏诀辊可医御谬硼税髓拱耻抄亿送壳挡脱临妄功戚昂逾芥孜惨怒输雪遍推蕴霞耿扩楞牟人伸拱蝴敏沮哨唁无滞桨陀觅驴仅沉奥牡偿洋拈寓床绍垛介违沂泰驾贴芍稀燃驰射效终广良诸盾强躯猫宁檀吨盗釜锹旁槽轴辰贰剩梭稀姿垒稀窜字悠栗每藤悔弃觉映有结募檄剧锁朴辽擅厢蛹牧绩前沥匆呜蹿冀迟燃沛申辩翻浸闯钾坐臼疼司莎饵理纯徊藏侮擞诧志态乐阂煽蛰誉嵌次圈侥啊眺垫汛伙框膳妊唾缩缝枯花紫蚀政秘烩佬劣巳豹海酱蓉汀臼复颧丧途浓优睛出捶栋歌渭抗完渊馒搔咯忱遗厦欲蛤驶典醚殉故量嗣键浪塞尉漱虚娟攫异逞人什变电站直流系统分析与设计- 1 -分类号郑州电力高等专科学校毕 业 设 计（论 文）题目
2、变电站直流系统分析与设计并列英文题目Substation Dc System Analysis And Design 系曲瓷漾设尚愁稚靖戳拳愉郸涯戚贡务嫉肄铱勉晶瘩淘邮溜拦岩俭啸人傀耐偷腻氢侩姻晤羌交铆菲涡半渣翼踏矫泡次卑诣纶盔臀恍丝指汐潭枫汹炎差乔胡夫咕皇织椽笔肆磁波粕阵焕靖泽胖搅咐斤齿致对椽拭韵箩蜗扬凹酋证抹扔豌沽盎既吹浩尾塔忌礼叙拿饯撼所雪兆菌底貌坷口瀑排耕泰疏王夫包矮桶勘卤唁溢侄梦迈襄尿皱规涟宜喂菩逗堑概德葡贷瞪环两不炉怠蛰谓寂仲肥渤佣饲券纪晒叁于资坊雹地恢娠卑判厢鲸镜绒私艳苦辫楞肯栗喀布摘伍窗宅明伸宏延如肺纲朋揽韦呆唤唉貉遇愤谈番蹿邻黍惠又擦契眷旷柏衫洗目殊蒲嘻廊雾影糠禽潦左铸颇豁官
3、秒蟹忱纲趁蝎寨翟远抨褒粤肛具挡国变电站直流系统分析与设计设计挽渣踪菠炳痞审阻选娄凰茄油靶衷卖雕经拱苹段汀鲤塘戎协捅驶盖逞戎参培贞鸟凄卤造特搐相悠涂耳珐灶偿首拦骆憎焰篆苏获期鸡往蔬蔚凝乔甄乔木克得雕询控少世沤模间早母各缴懈殴丙卢鸣阵囱喊器几榆怪措儡阵荡那疆迸沏仪兄成扰美思醛疟胞斗棚顿箱锯冬床举客修绵发囤佛巧野胆妇叮沟夏谗嘎赶政抬韭梦惨苏砾戴选驻芝谅关营裙徐楞再碗祥擎很洁酗汞炒景鹏屏嘘门屿腕躲币伐付碌享爸膝宜坟练盯蹦症怀宜蕴莫袖郑篆叹存礁吧派拳瘤泞庙炒展纠栽编弓茂冉篷越变榜噬验壁齐巩针匪臻央缚非仗怒酷潮蚊法蛆铆氖此恿疙川辕酶尼矢门辊刽帅孔乾摇烩昏稿呢轰敖嚣艘倚懒芦于傅晤分类号郑州电力高等专科学校毕
4、 业 设 计（论 文）题目变电站直流系统分析与设计并列英文题目Substation Dc System Analysis And Design 系部电力工程系 专业电气自动化技术姓名杨柳青 班级电气0903 指导教师皮薇薇 职称 讲师论文报告提交日期2012年6月5日 郑州电力高等专科学校摘要变电站直流电源系统是所内所有继电保护、自动化以及二次控制回路、断路器分合闸、事故照明等设备工作的电源，直流电源内部有蓄电池，能保证在交流失电状态下不间断连续供电。直流电源使用蓄电池进行储能，结构简单可靠，容易满足设备对电源可靠性要求。其设计内容主要包括直流系统接线方式，系统电压确定，蓄电池容量计算，直流充
5、电模块选择，ups不停电电源的选择，通信直流变换器的选择等。关键词： 直流系统、蓄电池组、不停电电源、充电装置AbstractThe substation dc power system is the working power supply of relaying protection, automation, secondary control circuit, switching on or off circuit breaker and emergency lighting equipments in the transformer substation. DC power has i
6、nternal battery and can guarantee continuous power supply when losing electric state. Dc power uses storage battery to store energy, the structure is simple, reliable and easy to meet for power equipment requirement of reliability. The design includes DC system wiring, determining system voltage，the
7、 battery capacity calculation, the DC charging module selection, choice of UPS and communication DC-DC converter.Key words：DC system、batteries、Uninterrupted power supply、charging devices.目录Abstract- 1 -前言- 5 -第一章 变电站直流系统功能、重要性论述- 6 -1.1 变电站直流系统- 6 -1.2 直流电源系统在变电站的重要作用- 6 -第二章 直流电源的技术分析- 7 -第三章 蓄电池技术
8、分析- 9 -3.1 蓄电池的定义与分类- 9 -3.2铅酸蓄电池的电气特性- 10 -3.3 放电特性- 11 -3.3.1 持续放电特性- 11 -3.3.2 冲击放电特性- 13 -3.4 阀控铅酸蓄电池的充电方式- 14 -3.5 蓄电池组数- 16 -第四章 直流系统的接线方式- 17 -4.1 对直流系统接线方式的基本要求- 17 -4.2 直流系统接线方式的分类- 17 -4.2.1单母接线- 17 -4.2.2 单母分段接线- 18 -4.2.3 互联的单母接线- 19 -第五章 系统工作电压- 21 -第六章 计算并选择蓄电池容量- 22 -6.1 直流负荷统计（系统工作电压
9、220V）- 22 -6.2阀控铅酸蓄电池的选择- 22 -6.3 蓄电池容量的选择- 23 -6.4 蓄电池参数选择- 26 -6.4.1 容量计算- 26 -6.4.2 电压校验- 27 -第七章 直流充电模块的选择- 29 -7.1高频开关充电模块工作原理- 29 -7.2 充电装置的选择- 30 -7.2.1 充电装置额定电流选择（铅酸蓄电池）- 30 -7.2.2 充电装置输出电压选择- 31 -7.2.3 回路设备选择- 32 -7.2.4 充电装置高频开关电源充电模块数量选择- 32 -第八章 UPS不间断电源的选择- 34 -8.1 变电站设交流不断电电源的必要性- 34 -8
10、.2 对UPS系统的基本要求- 34 -8.3 UPS的配置方式- 35 -第九章 通信电源设计- 37 -9.1 变电站通信电源- 37 -9.2 通信直流变换器的作用- 37 -9.3 对通信电源的特殊要求- 37 -9.4 DC/DC通信电源技术指标- 38 -第十章 各自动开关额定容量的选择- 39 -10.1 控制、保护、信号回路断路器选择（经常负荷、UPS等均分两段母线）- 39 -10.2 直流分电柜电源回路- 40 -10.3 充电装置输出回路- 40 -10.4 蓄电池组出口回路- 41 -10.5 直流母线联络电器（隔离开关）- 41 -10.6 蓄电池放电回路的断路器-
11、42 -10.7 电气接线图- 42 -第十一章 结论- 44 -结束语- 45 -参考资料- 46 -前言电是能量的一种表现形式，电力已成为工农业生产不可缺少的动力，并广泛应用到一切生产部门和日常生活方面。电力工业的发展水平和电气化程度已成为衡量一个国家经济发展水平的一个重要标志。电力控制系统必须具备安全可靠的控制电源。由于直流电源独立于交流动力电源系统之外，不受交流电源的影响，具有高度安全可靠、运行维护方便等特点，从而得到广泛的应用。直流系统广泛应用于水力、火力发电厂，各类变电站和其它使用直流设备的用户(如发电厂、变电站、配电站、石化、钢铁、电气化铁路、房地产等)，为信号设备、保护、自动装
12、置、事故照明及断路器分、合闸操作提供直流电源，它也同样广泛的应用于通信部门、计算机房、医院、矿井、宾馆，以及高层建筑的可靠应急电源，用途十分广泛。所以要求电力系统设计对直流电源系统给予高度重视。本文对110kV变电站的直流系统进行设计。其负荷统计如下：经常负荷3kW；事故照明负荷2kW；通信DC/DC转换器60A；UPS不停电电源14kW；断路器合闸电流2A（数量为2）；断路器分闸电流2.5A（数量为3）。第一章 变电站直流系统功能、重要性论述1.1 变电站直流系统变电站直流电源系统是所内所有继电保护、自动化以及二次控制回路、断路器分合闸、事故照明等设备工作的电源，直流电源内部有蓄电池，能保证
13、在交流失电状态下不间断连续供电。直流电源使用蓄电池进行储能，结构简单可靠，容易满足设备对电源可靠性要求。1.2 直流电源系统在变电站的重要作用变电所的直流系统是独立的重要操作电源，主要用于开关的控制、继电保护、自动装置、信号装置、监控系统、事故照明等的电源。监视和维护直流设备的完好性对变电站以及整个电力系统的安全可靠运行十分重要。各类变电站直流电源系统必不可少。对于不同电压等级的变电站往往设计不同电压的直流输出，以满足设备运行的需要。在变电站中，直流电源系统应满足各类负荷中双重化配置的要求。在变电站内由于被控制设备多，提高直流网络的安全可靠性至关重要。阀控密封式铅酸蓄电池和高频开关整流电源(本
14、设计中应有到)在直流系统中的应用可提高直流电源系统的安全可靠性，降低直流系统设计的复杂性，并减小了维护的工作量。第二章 直流电源的技术分析直流电源主要由充电机、蓄电池、馈线屏三大部分组成，保证直流电源的可靠供电、安全供电和在发生事故情况下的不间断供电。为监视直流电源正常工作，还有一些辅助设备，如直流绝缘监视，蓄电池电压监视等。直流电源负荷特性的变化，以及充电装置、蓄电池、监控装置技术的不断进步，使得直流系统的接线方式和组成方式也有所改变。1直流充电装置将交流电源转换成直流电源的装置。早期的直流由交流电动机带动直流发电机产生所需的直流电源；20世纪中期大功率二极管应用于直流电源上，并应用磁饱和控
15、制技术调整直流输出电压，这种结构的充电机在电力系统的直流电源上占很大比例，称之为磁饱和充电机；随后的可控硅器件（晶闸管）使电压调整与整流由同一器件完成，通过控制晶闸管导通角达到调压目的，这称之为相控电源；近几年，应用高频开关电源技术组成AC/DC模块结构的充电机在直流系统中应用日益普及。2蓄电池主要分为酸性蓄电池和碱性蓄电池两大类，在电力系统直流电源中，阀控式密封铅酸蓄电池占绝大多数。3馈线结构馈线屏结构与直流母线结构、馈线保护、直流供电方式有关，对馈线屏要求是运行可靠，屏面布置简单明了，电源走向一目了然，负载名称清晰准确。4辅助设备当直流电源一极接地后，如再发生另一点接地，则容易产生寄生回路
16、，选成保护设备误动或拒动，为此直流系统均安装直流绝缘监察装置，在一点接地时及时发出直流电源接地故障报警信号，告知值班人员进行处理。第三章 蓄电池技术分析3.1 蓄电池的定义与分类蓄电池是一种储能装置，它把电能转化为化学能储存起来，又可把储存的化学能转化为电能，这种可逆的转换过程是通过充、放电循环来完成的，而且可以多次循环使用，使用方便且有较大的容量。酸蓄电池按电解液不同可分为碱性蓄电池和酸性蓄电池，发电厂和变电站广泛应用的是防酸隔爆式、消氢式、阀控密封式（即免维护）铅酸蓄电池。铅酸蓄电池正极板的活性物质式二氧化铅()，负极板的活性物质是绒状铅(Pb)，电解液为稀硫酸。放电时正极板的二氧化铅()
17、、负极板的绒状铅(Pb)变为硫酸铅()，电解液中的硫酸在与正负极产生化学反应后密度下降。充电时正极极板上硫酸铅变为二氧化铅，负极板上的硫酸铅变为绒状铅，电解液的密度上升。阀控密封式铅酸蓄电池阀控电池采用吸液能力强的超细玻璃纤维材料作隔板，具有良好的干、湿态弹性，使较大的电解液全部被其贮存，而电池内无游离酸（贫液），或者使用电解液与硅胶组合为触变胶体，正常充、放电运行状态下处于密封状态，电解液不泄漏，也不排放任何气体，不需要定期加水或酸，正常时极少维护。阀控蓄电池是装有密封安全气阀的密封铅酸电池，是一种用气阀调节的非排气式电池，当电池在异常情况析出盈余气体，或过充电时产生的气体达到开阀压力时，经
18、过节流阀泄放，随后减压关闭，它是单向的，不允许空气中的气体进入电池内。阀控电池可分为单体式（2V），200Ah及以下容量的电池可以组合成6V（3个2V单体电池组成）。和12V（6个2V单体电池组成）。本站选取的即为阀控密封式铅酸蓄电池。3.2铅酸蓄电池的电气特性铅酸蓄电池的容量特性。电池的容量是表示蓄电池的蓄电能力。充足电的蓄电池放电到规定中止电压（低于该电压放电将影响电池的寿命）时，其所放出的总电量，称为电池的容量。若蓄电池以恒定放电电流I(A)放电，放电到容许的终止电压的时间为t（h），则对应容量C(Ah)为 C=It （3-1） 反应蓄电池放电到规定的终止电压的快慢称为放电率放电率可用时
19、率（h率）和电流率（I率）表示。蓄电池的实际容量并不是一个固定不变的常数，它受许多因素的影主要有放电率、电解液密度和电解液温度。电解液温度高，容量就大；电解液密度大，容量就也大；放电率对容量的影响更大，例如，某一铅酸蓄电池，当以10A率（10h）进行放电时，到达终止电压1.8V所放出的容量为100Ah；当以25A率（3h率）进行放电时，到达终止电压1.8V所放出的容量为75Ah；当以55率（1h率）进行放电时，到达终止电压1.75V所放出的容量为55Ah。可见,放电电流大,放电时间短,放出电量少,故电池容量少,故电池容量减小.这是因为放电电流过大时,极板的有效物质很快就形成了硫酸铅,它堵塞了极
20、板的细孔,不能有效地进行化学反应,内阻很快增大,端电压很快降低到终止电压。我国电力系统用温度在25C,10h率放出的容量C10作为铅酸蓄电池的额定容量,那么,上述那一铅酸蓄电池的额定容量就是100Ah。按规定蓄电池额定容量有10，20，40，80，100，150，200，300，400，500，600，800，1000，2000，3000(Ah)。 蓄电池容量的这种特性用容量系数表示 (3-2)式中 C-任意时率放电的允许放电容量；C10-蓄电池的额定容量。3.3 放电特性3.3.1 持续放电特性为了分析电池长期使用之后的损坏程度或充电装置的交流电源中断不对电池浮充时,为核对电池的容量,需要对
21、电池进行放电。阀控电池不同倍率的放电特性曲线如图3-1所示。图3-1从图3-1看出,蓄电池放电初期1h内的端压降低缓慢,放电到2h之后端电压降低速率明显增快,之后端压陡降。端电压的改变由于电池电动势的变化和极化作用等因素造成的 。一般以放出80%左右的额定容量为宜,目的使正极活性物质中保留较多的粒子,便于恢复充电过程中作为生长新粒子的结晶中心,以提高充电电流的效率。图3-1中为10h率放电容量,可见0.5I10-1I10放电曲线比0.1I10-0.4I10放电初期端压和中期端压变化速率变化大,其原因是电池极化作用随电流增加而变大。3.3.2 冲击放电特性冲击放电特性表示在某一放电终止电压下,蓄
22、电池放电初期或1h放电末期允许的冲击放电电流。冲击电流一般用冲击系数表示,冲击系数表示式为 (3-3)式中 -冲击系数； -冲击放电电流； I10-10h率放电电流。图3-2中浮充曲线是指电池与充电装置并联运行时,承受短时间冲击放电电流时蓄电池的端电压,其中实线为电池未脱离浮充系统的端电压,虚线为电池刚脱离浮充系统的电压。 图3-2 图3-2中持续放电曲线是指不同放电电流时,立即承受短时间冲击的电压变化曲线,冲击放电曲线的冲击时间为10-15s。曲线中“0”曲线是电池完全充足电后,脱离充电系统,待每个电池电压下降且稳定在2.06-2.10V时,进行冲击放电的电压变化曲线。从图3-2中可以看出,
23、浮充电状态下放电电压变化较慢,断开浮充电源立即放电端电压变化较快,而以1I10电流持续放电下冲击放电电压变化更快,大放电率冲击放电端电压变化最快。3.4 阀控铅酸蓄电池的充电方式阀控铅酸蓄电池一般有初充电,浮充电,和均衡充电三种充电方式。初充电：新安装的蓄电池组进行第一次充电,称为初充电.初充电通常采用定电流,定电压两阶段充电方式。浮充电：正常运行时,充电装置承担经常负荷电流,同时向蓄电池组补充充电,以补充蓄电池的自放电,是蓄电池以满负荷的状态处于备用。单体阀控电池的浮充电呀为2.2-2.3V,通常取2.25V.浮充电流一般为(1-3)mA/Ah。均衡充电：为补偿蓄电池在使用过程中产生的电压不
24、均匀现象,为使其恢复到规定的范围内而进行的充电,称为均衡充电.阀控电池的均充电压2.3-2.4V,通常取2.35V.均衡充电电流不大于(1-1.25)I10Ah。在配有监控模块的直流系统中,监控模块对电池可进行智能化管理。在正常充电状态时,监控模块自动记录均充和浮充的开始时刻,在上电(或复位)初始,如果监控模块发现均充过程尚未结束,则会继续进行限流均充;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(转均充参考电流),或电池组剩余容量小于设定值(转均充容量比),则监控模块会自动控制模块进行均充
25、.对电池进行均充时,充电电流应该是监控模块设置的限流值,此阶段为电流恒流充电阶段,电池的电压是随着时间增加而增大,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,以充电电流减小到0.01C10A(稳流均充电流,可设定)为计时点,3h(稳流均充时间,可设定)后恒压充电阶段结束,充电电压降低,转入浮充状态。至此充电过程完成。如果没有准确的电池监测装置时，可选则采用定时均充方式，对定时均充的时间间隔及每次均充的时间进行设定。一旦设定电池电池管理程序就可自动机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
26、护人员可在现场通过监控模块上的显示来明确这一过程。一般电池每隔30天均充一次，特殊情况必须根据电池说明书的实际情况设置。3.5 蓄电池组数 根据火力发电厂和变电所直流系统设计技术规定，500kV变电所宜装设2组蓄电池，220330kV变电所应装设1组蓄电池。本站宜选取1组蓄电池。第四章 直流系统的接线方式4.1 对直流系统接线方式的基本要求对直流系统接线方式的要求是安全可靠，接线简单，供电范围明确，操作方便。4.2 直流系统接线方式的分类直流系统接线方式有单母接线和单母分段接线两种。按照蓄电池是否带端电池，又可分为无端电池接线和带端电池接线。对于无端电池接线，又可分为不带降压装置和带降压装置接
27、线。根据端电池的投入方式又可分为带端电池调节器接线和带端电池自投装置接线。目前应用最广的是不带任何调压装置的无端电池接线。对于小型镉镍蓄电池直流系统，往往采用带有降压装置的无端电池接线。带端电池调节器接线或带端电池自投装置接线，目前已很少采用。常用的直流系统基本接线方式简介如下：4.2.1单母接线 1）特点：接线简单，可靠。由于浮充电器接在直流母线上，所以当蓄电池回路刀开关被误断开时，直流母线不致失电。在设计上，也可将浮充电电器经双投开关接到直流母线和蓄电池组上。充电器经双投开关可接至蓄电池组。2）适用范围：适用于设有一组蓄电池、两套充电装置的变电所和小型发电厂。4.2.2 单母分段接线1）特
28、点：充电器和浮充电器分别接到两段母线上，蓄电池组接在一段母线上。直流负荷双回电源分别接在不同的分段上，以提高供电可靠性。接线较单母线复杂，但灵活性很好。2）适用范围:适用于设有一组蓄电池和两套充电装置的大型变电所或机组较多的小型发电厂。本站即选取单母分段接线方式。示意图如下：直流系统由1组蓄电池、1组整流器组成。正常运行时，充电装置经充电直流母线对蓄电池充电，同时向两段直流母线提供经常负荷电流。蓄电池的浮充或均充电压即为直流母线正常的输出电压。该系统方案的任一段直流母线故障时，均可将环形供电的负载切换到正常母线段。4.2.3 互联的单母接线这种接线用于两组蓄电池的直流系统。其接线特点如下：1）
29、单母分段接线，每段接一组蓄电池、一套浮充电装置。正常时两端母线解列运行。2）两组蓄电池设一套公用充电装置，该充电装置可兼作任一套浮充电装置的备用。3）两段母线之间设联络开关。为防止两套直流系统误并列，应设置闭锁装置。4）对于分期装设二组蓄电池的直流系统和两套直流系统不在一起布置的大型变电站或大中型发电厂，使用上比较方便。5）上图是互联母线的一种基本接线方式。图中、段母线间，经两把刀开关实现联络，这样可以防止误并列。因为，一般情况下误合上一把刀开关可能容易发生，但在同一时间内误合两把打开关的可能性则很小。虽然用了两把刀开关，但整个系统接线简单。根据火力发电厂和变电所直流系统设计技术规定发电厂和变
30、电站的直流系统采用单母分段接线，单母接线用于110kV以下变电站，单母分段接线可靠性较高，任一段出现故障或检修都不影响供电。建议110kV，220kV和500kV变电站采用单母分段接线。本站为110kV变电站，故采用单母分段接线方式。第五章 系统工作电压强电直流采用110V的优点：1）蓄电池个数少，降低了蓄电池组本身的造价，减少蓄电池室的建筑面积，减少蓄电池组平时的维护量。2）对地绝缘的裕度大，减少直流系统接地故障的机率，在一定程度上提高直流系统的可靠性。3）直流回路中触点的断开时，对连接回路产生干扰电压，直流用110V时，能降低干扰电压幅值。4）对人员较安全，减少中间继电器的断线故障。强电直
31、流采用110V的缺点：1）变电站占地面积大，电缆截面大，给施工带来困难。2）一般线路的高频保护的收发信机输出功率大小与直流电压有关，对长线路的保护不利。3）交流的220V照明电源和110V的直流电源无法直接切换，需增加变压器和逆变电源，增加事故照明回路的复杂性。4）在站内有大容量直流电动机的情况下，增大电缆截面，增加投资。基于技术和经济上的考虑，当变电站规模较小或全户内的220kV变电所情况下，控制电缆长度较小时，强电直流系统的工作电压宜选用220V。本站选用系统工作电压为220V。第六章 计算并选择蓄电池容量6.1 直流负荷统计（系统工作电压220V）序号负荷名称装置容量(kW)负荷系数计算
32、电流(A)经常电流(A)事故放电时间电流（A）随机或事故末期(A)初期 01min160min60120min1经常负荷30.68.188.182事故照明21.09.099.093通信DC/DC转换器0.848484断路器合闸1.0445断路器跳闸0.64.56UPS140.638.238.26.2阀控铅酸蓄电池的选择阀控铅酸蓄电池组电池个数的选择。蓄电池个数按以下条件选择。蓄电池正常按浮充电方式运行，为保证直流负荷供电质量，考虑供电电缆压降等因素，将直流母线电压提高5Un，蓄电池个数N为 (6-1)式中 N蓄电池个数； 直流系统的额定电压；单体蓄电池的浮充电电压，阀控蓄电池浮充电电压为2.2
33、32.27V，一般取2.25。蓄电池放电终止电压校验。在确定蓄电池的个数以后，还应验算蓄电池在事故放电末期允许的最低端口电压值不应低于蓄电池放电终止电压（1.751.8V）。根据有关规定，动力负荷母线允许的最低电压值不低于87.5。考虑直流母线到蓄电池间电缆压降在事故放电时按1计算，因此，对于动力负荷专用蓄电池组，事故放电末期允许的最低端口电压值 （6-2） 对于控制负荷与动力负荷合并供电的蓄电池组，事故放电末期允许的最低端口电压 （6-3）6.3 蓄电池容量的选择用电压控制法计算蓄电池容量：根据变电站的直流负荷特点，计算出事故停电时所需的蓄电池持续放电容量。根据事故放电时间以及要求的蓄电池最
34、低放电电压，将事故放电容量换算成蓄电池的额定容量，即是铅酸蓄电池10h率的放电容量 （6-4）式中蓄电池10h放电率计算容量，Ah； 可靠系数，取1.4； 事故全停状态下持续放电时间x（h）的放电容量； 容量系数。容量系数是以额定容量C10为基准的放电容量的标么值。持续放电时间和电池最低电压端电压值由图31可查得。选择于计算容量相近并大于计算容量得制造厂标准蓄电池容量作为选择容量。在蓄电池可能出现得各种运行状态下，校验直流母线电压是否满足要求。首先校验事故放电初期(1min)承受冲击放电电流时蓄电池所能保持的电压 （6-5）式中事故放电初期（1min）冲击放电电流值A； 事故放电初期（1min
35、）冲击放电系数； 蓄电池10h放电率标称电流，A。计算出的在图3-2中的“0”曲线查出的单体电池放电电压值，计算蓄电池组出口端电压为 (6-6) 式中 蓄电池组的单体电池个数； 承受冲击放电时的单体电池的放电电压，V。然后校验任意事故放电阶段末期，承受冲击放电电流时，蓄电池所能保持的电压。由 （6-7） （6-8） 式中 任意事故放电阶段，10h放电率电流倍数，即放电系数； -x事故放电容量； x任意事故放电阶段时间，h； t事故放电时间，h； x事故放电末期冲击放电系数； x事故放电末期冲击放电电流值，A；计算出的放电系数和冲击放电系数，在图3-2中可根据值查出相应的曲线，在该曲线上再用值（
36、图3-2中）查出单体蓄电池放电电压值，计算蓄电池组出口端电压为 （6-9）式中在任意事故放电阶段的蓄电池组出口端电压，V； 在任意事故放电阶段的单体电池放电电压，V。由式（6-6）和式（6-9）计算出的端电压值应不小于负荷允许的要求值。如不能满足要求，将蓄电池的容量加大一级，继续校验，直到母线电压满足为止。6.4 蓄电池参数选择参考数值表如下：表6-1 铅酸蓄电池组的单体2V电池参数参考表系统标称电压（V）系统电压220V(V)浮充电压均充电压蓄电池个数浮充时母线电压均充时母线电压放电终止电压母线最低电压2.252.35103231.751101.8787.55注：表示对系统标称电压的百分比。
37、表6-2 阀控式密封铅酸蓄电池(贫液)(单体2V)的容量选择系数表放电终止电压1.87V(放电时间1h)容量系数和容量换算系数0.5200.5206.4.1 容量计算（1）个数：按浮充电运行时，根据式（6-1）计算 =102.67 取整数103 （2）均衡充电电压：对于控制负荷与动力负荷合并供电（3）根据式（6-3）计算蓄电池放电最低端电压满足大于蓄电池的要求。（4）持续事故放电容量由事故持续1h及放电到最低电压1.87V查表6-2得0.52 所以选择蓄电池的额定容量300Ah。6.4.2 电压校验1）校验事故初期（1min）承受冲击放电电流时蓄电池所能保持得电压，根据查图3-2的“0”曲线得
38、到单体电池电压值2.05V即1032.05211.15（V），为额定电压的96%。2）校验事故放电末期（1h）承受冲击放电电流时蓄电池所能保持的电压，根据查图3-2中，由3.8和0.15查得单体电池电压值1.83V，即V，为额定电压的85.7，不符合要求。因此，将容量加大一级继续校验。选择蓄电池的额定容量为400Ah。1）校验事故初期（1min）承受冲击放电电流时蓄电池所能保持得电压，根据查图3-2的“0”曲线得到单体电池电压值2.01V即1032.01207.03（V），为额定电压的94%。2）校验事故放电末期（1h）承受冲击放电电流时蓄电池所能保持的电压，根据查图3-2中，由2.85和0.
39、11查得单体电池电压值1.95V，即V，为额定电压的91。满足要求，故选取蓄电池容量为400Ah。第七章 直流充电模块的选择7.1高频开关充电模块工作原理高频开关充电模块由交流输入滤波、整流单元、高频逆变单元（DC/AC）、直流输出滤波、PWM脉宽调制单元和监控单元等组成。交流电输入到模块后首先进入输入滤波电路，去除交流电上的干扰，然后经过全波整流电路交换成高压直流电（500V左右），再由DC/AC高频逆变电路变换成20kHz可调脉宽的高频脉冲电，经过主功率变压器的降压，再由高频整流电路整流成直流电，最后经过滤波处理输出稳定的直流电。PWM脉宽调制电路根据输入交流电、输出直流电和负载的变化情况
40、，自动调节高频开关的脉冲宽度，使输出电压稳定在允许的范围内。同时PWM脉宽调制电路执行监控单元的控制信号。交流检测电路检测输入交流电的情况，如果交流电异常，它立即送出控制信号关闭脉宽调制电路，同时将异常信息送监控单元处理和显示。前馈信号试试跟踪交流电的变化，并将变化信息送PWM脉宽调制电路，使它能及时根据输入交流电调整输出电压，提高模块的响应速度。直流检测电路检测输出直流电的变化，将电压和电流信息反馈到监控单元和脉宽调制电路。如果直流电出现异常，它立即送出控制信号给脉宽调制电路，并将异常信息送监控单元处理和显示。监控单元一方面采集充电模块工作状态和参数，将这些信息通过串口上送SCADA/DCS
41、,同时在面板上显示输出电压和电流；另一方面接受SCADA/DCS或面板控制开关的指令，对充电模块进行控制：开、关机、均、浮充转换，限流点设置，输出电压调整。模块面板上有控制开关、状态指示灯和数码管显示，它们是充电模块与人交流的窗口，显示充电模块的输出电压或电流值，指示均、浮充状态和各种保护告警状态。通过控制开关来设置、控制充电模块的工作方式和地址，调整其输出电压。充电模块的外部发生短路时，充电模块能自动降低输出电压和电流，使输出电流限制在4A左右。该特性可以有限防止外部事故损坏充电模块和事故的进一步扩大。充电模块的输出电压一旦超过充电模块内部设置的过压保护点，充电模块便自动关机，锁死输出，只有
42、重新开机才能启动输出。因为过电压可能会损坏用电设备，所以一旦发生过电压，应该检查过压的原因并排除故障后，才能重新开机。7.2 充电装置的选择7.2.1 充电装置额定电流选择（铅酸蓄电池）满足浮充电要求：A满足初充电要求：满足均衡充电要求：注：为直流系统经常负荷电流；为铅酸蓄电池10h放电率电流；为充电装置额定电流。故选定充电装置的额定电流为50A。7.2.2 充电装置输出电压选择为充电装置的额定电压；为充电末期单体蓄电池电压。7.2.3 回路设备选择表7-17.2.4 充电装置高频开关电源充电模块数量选择每组蓄电池配备一组高频开关电源模块，其模块选择方法如下：基本模块数量：附加模块的数量：式中
43、为铅酸蓄电池10h放电率电流，A；为经常负荷电流，A；为单个模块额定电流，A；为高频开关电源模块选择的数量，当模块数量不为整数时，可取临近值，但模块数量宜3。 ，取整数4n=4+1=5故选取单个模块额定电流为15A的充电装置，一共需要5个模块。第八章 UPS不间断电源的选择8.1 变电站设交流不断电电源的必要性交流不间断电源系统的英文缩写为UPS(Uninterrupted power supply)，以下简称为UPS系统。在现代变电所二次系统中越来越多的采用由静态电路构成的设备。如变电站的计算机监控装置、远动装置装置、微机保护、各种变送器、脉冲电度表等等。这些设备对交流工作电源的质量和供电联系性要求都很高。例如，标准计算机要求电源在下列范围内变化：电压在2%，频率在1%，波形失真不大于5min。目前变电站的所用电系统提供的380/220交流电源，不能满足这一要求。因此，在现代大中型变电站中应设有不间断电源系统（UPS），供计算机及其他静态电路构成的设备之用。8.2 对UPS系统的基本要求(1)保证在变电所正常运行和事故停电状态下为电子计算机,自动化仪表,继电保护等设备,提供不间断的交流电源.(2)在变电所全停电的情况下,UPS满负荷,连续供电的时间不得少于一小时.(3)UPS的负荷侧与其交流电源间应设有抗干扰的隔离