變電站直流系統分析與設計畢業論文(編輯修改稿)

　

【文章內容簡介】 外，在交流系統發生故障，充電整流器斷開情況下，蓄電池組轉入放電狀態，承擔全部直流系統負荷。交流電恢復后，充電整流器給蓄電池組充好電在轉入浮充電狀態。這種連續浮充電方式，又稱為全浮充電方式。 為了避免由于控制浮充電流不準確，造成硫酸鉛沉淀在極板，影響蓄電池的輸出容量和降低使用壽命，規定每三個月進行一次核對性放電，放出蓄電池容量的50%～60%，；或進行全容量放電，～，放電后應立即進行一次均衡充電（亦稱過充電）。使各個蓄電池電解液的密度、容量、電壓等都達到均衡一致的良好狀態。 采用浮充電方式運行，不僅可以減少維護工作量，而且可以提高直流系統的工作可靠性，蓄電池的使用壽命較充電放電工作方式延長1～2倍。所以，全浮充電方式在發電廠和變電所中得到廣泛應用。 為了能及時發現直流系統的接地故障，母線上裝設有絕緣監察裝置（其表計部分為兩段母線共用；信號部分各自一套）。為了能及時發現母線電壓高于或低于規定值，每段母線上各裝設一套電壓監察裝置；為了反映斷路器的位置信號，每段母線上各裝設一套閃光裝置。 采用端電池后，不但使直流系統的接線復雜，而且使蓄電池組的運行維護工作量增加。在全浮充電運行中，正常工作時根本不需要調整蓄電池組的端電壓。因此在大型發電廠和變電所中，單直流系統有兩組及兩組以上蓄電池時，蓄電池組可以不設端電池，并采用全浮充電運行方式。這樣的直流系統典型接線一般采用單母線兩分段，每段接一組蓄電池和一臺充電整流器，另有一臺備用整流器，可接于兩段母線。當一組蓄電池進行核對性放電時，該段母線的直流負荷由另一組蓄電池供給。 二、其它直流系統 國內制造廠生產和提供成套鎘鎳蓄電池直流屏，是一種高性能直流不停電電源。它具有可靠性高、適應性強、使用壽命長、電壓穩定、放電倍率高、維護簡單、占地面積小、無污染等特點。適用于110KV及以下電壓等級的變電所，容量在100AH以下的場所。 硅整流電容儲能直流系統與蓄電池系統相比，具有壽命長、投資省、維護簡便、占地面積小等優點，在中小型變電所中得到廣泛應用。尤其是35KV及以下變電所應用更廣。但硅整流電源是一種非獨立式電源，與一次交流系統的運行工況有關。 三、直流供電網絡 變電所的直流供電網絡是由直流母線引出，供電給直流負荷的中間環節，它是一個龐大的多分支閉環網絡。直流網絡可根據負荷類型和供電路徑，分為若干相互獨立的分支供電網絡，例如，控制、保護、信號、供電網絡、斷路器合閘線圈供電網絡及事故照明供電網絡。為了防止某一網絡出現故障時影響一大片負荷供電，也便于檢修和故障排除，不同用途負荷由單獨網絡供電。 為簡化設備，220KV變電站直流系統一般采用環形供電網絡，在變電站內將動力母線和控制母線合一，在各直流負荷之間形成環形供電網絡，每個環的電源回路接到母線上。第二節 確定系統工作電壓 在確定變電站直流系統額定電壓時，應根據變電站的具體情況，找出影響直流系統額定電壓選擇的主要因素。以往設計的220KV及以下電壓等級的變電站，大多為帶電磁操作機構的斷路器，需要直流動力合閘電源，在這種情況下，滿足直流動力回路電壓的要求，降低直流動力電纜的投資成為影響直流系統額定電壓選擇的主要因素。因此，以往設計的變電站中多數采用了220V的直流系統。20世紀80年代以來，在220～500KV變電站中，110KV及以上電壓等級的斷路器多數采用氣動或液壓操作機構，10KV斷路器采用彈簧操作機構，這樣就不需要直流系統提供動力合閘電源了。因此，滿足直流動力回路電源的要求就不再是確定直流系統額定電壓的主要因素。 一般來說，當直流電壓為220V時，若控制電纜長度在500m以內，電纜截面積不大于4mm2就不會給電纜的接線帶來困難。當直流電壓為110V時，若電纜長度超過250m，就要選用截面積為6mm2或10mm2的電纜，一般端子排只能連接截面積不超過6mm2的電纜芯，要連接截面積大的電纜芯必須采用特殊的連接方式，這給施工和維護都帶來困難；另外，220KV變電站的控制對象多，距離遠，直流電壓采用110V，加大了控制電纜的截面積，必然大幅增加有色金屬的消耗，增加在控制電纜方面的投資。基于上述技術和經濟上的考慮，在220～500KV變電站采用集中控制的情況下直流系統額定電壓宜選220V。 所以，此次設計的220KV有人值班的變電站站，直流系統電壓宜選220V。 第三章 計算與選擇 在變電站直流系統的分析與設計中，有許多數據需要計算，比如蓄電池的容量。也有許多模塊需要進行選擇，如蓄電池的充電模塊。本章重點介紹蓄電池容量的計算與選擇、直流充電模塊的選擇、UPS不停電電源的選擇、通信電源的設計與選擇和直流系統中各自動開關額定容量的選擇。第一節 計算并選擇蓄電池容量 一、蓄電池的電氣特性 電池的容量是表示蓄電池的蓄電能力，充足電的蓄電池放電到規定終止電壓時，其所放出的總容量，稱為電池的容量。若蓄電池以恒定放電電流If放電，到達規定終止電壓的時間為tf，則對應容量為 C=Iftf（AH） 容量的單位為安時，蓄電池的實際容量并不是一個固定不變的常數，它受許多因素的影響。主要有放電率、電解液比重和電解液溫度。 ①放電率：放電率是反映蓄電池放電到終止電壓時間的快慢，簡稱為放電率，常用時率和倍率表示。 時率是以放電時間表示放電速率，即以某電流放電至規定終止電壓所經歷的時間，如放電率為1h。對于鉛酸蓄電池是以10h放電率為正常放電率。 倍率是指電池放電電流的數值為額定容量數值的倍數。（C20表示放電時間為20h的電池容量），對于一個60AH的電池，60電流放電；3C20意指180A的電流放電。 ②蓄電池的額定容量是指在規定條件下所能輸出的電量。對于鉛酸蓄電池，額定容量是指電解液溫度為25℃時，以10h放電率對應的容量。 蓄電池組一般有兩種運行方式，即充放電運行方式和浮充電運行方式。 ①充放電運行方式 蓄電池組通過放電，向直流負荷進行供電。放電結束后，將蓄電池接到充電裝置上，進行充電。 ②浮充電運行方式 正常時，蓄電池組和整流設備并接在直流母線上，整流設備一方面向直流負荷供電，一方面以較小的充電電流向蓄電池浮充電，以補充蓄電池的自放電。當交流系統或整流設備故障時，甚至全所停電，由蓄電池維持向直流負荷連續供電，保證供電不中斷。 ③均衡充電對于一組浮充運行的蓄電池，雖然蓄電池的全組電池都處同樣的條件下，但由于某種原因，有可能造成全組電池不均衡。在這種情況下，應采用均衡充電的方法來消除電池之間的差別，以達到全組電池的均衡。均衡充電是用小電流進行1—3h的過充電過程，均衡充電不能頻繁進行。二、蓄電池個數的確定此次設計的220KV變電站采用控制母線與合閘母線合一的形式。在此模式下，每組蓄電池閥控密封鉛酸蓄電池個數需綜合考慮