直流系统的介绍和操作
直流系统的简介与操作
一、直流系统的作用
直流系统是给信号设备、保护、自动装置、事故照明、应急电源及断路器分、合闸操作提供直流电源的电源设备。直流系统是一个独立的电源，它不受发电机、厂用电及系统运行方式的影响，并在外部交流电中断的情况下，保证由后备电源—蓄电池继续提供直流电源的重要设备。直流系统的用电负荷极为重要，对供电的可靠性要求很高。直流系统的可靠性是保障变电站安全运行的决定性条件之一。
二、控制回路用直流为什么比用交流可靠
1、输出电压稳定。
2、单个直流屏有二路交流输入（自动切换），加上蓄电池，相当于有三个电源供电。
3、假如用交流电源，当系统发生短路故障，电压会因短路而降低，使二次控制电压也降低，严重时会因电压低而使断路器跳不开！
三、直流系统的组成
直流系统主要由两大部份组成。一部份是电池屏，另一部份是直流充电屏（直流屏）。电池屏就是一个可以摆放多节电池的机柜。电池屏中的电池一般是由2V-12V 的数节电池以串联方式组成，对应电的电压输出也就是110V或220v。目前使用的电池主要是阀控式密封免维护铅酸电池。直流屏主要是由机柜、整流模块系统、监控系统、绝缘监测单元、电池巡检单元、开关量检测单元、降压单元及一系列的交流输入、直流输出、电压显示、电流显示等配电单元组成。
1、整流模块系统：电力整流模块就是把交流电整流成直流电的单机模块，通常是以通过电流大小来标称（如2A模块、5A模块、10A模块、20A模块等等），按设计理念的不同也可以分为：风冷模块、独立风道模块、自冷模块、智能风冷模块和智能自冷模块。它可以多台并联使用，实现了N+1冗余。模块输出是110V、220V稳定可调的直流电压。模块自身有较为完善的各种保护功能如：输入过压保护、输出过压保护、输出限流保护和输出短路保护等。
2、监控系统：监控系统是整个直流系统的控制、管理核心，其主要任务是：对系统中各功能单元和蓄电池进行长期自动监测，获取系统中的各种运行参数和状态，根据测量数据及运行状态及时进行处理，并以此为依据对系统进行控制，实现电源系统的全自动管理，保证其工作的连续性、可靠性和安全性。监控系统提供人机界面操作，实现系统运行参数显示，系统控制操作和系统参数设置。
3、绝缘监测单元：直流系统绝缘监测单元是监视直流系统绝缘情况的一种装置，可实时监测线路对地漏电阻，此数值可根据具体情况设定。当线路对地绝缘降低到设定值时，就会发出告警信号。直流系统绝缘监测单元目前有母线绝缘监测、支路绝缘监测。
4、电池巡检单元：电池巡检单元就是对蓄电池在线电压情况巡环检测的一种设备。可以实时检测到每节蓄电池电压的多少，当哪一节蓄电池电压高过或低过设定时，就会发出告警信号，并能通过监控系统显示出是哪一节蓄电池发生故障。电
池巡检单元一般能检测2V-12V的蓄电池和巡环检测1-108节蓄电池。
5、开关量检测单元：开关量检测单元是对开关量在线检测及告警干节点输出的一种设备。比如在整套系统中哪一路断路器发生故障跳闸或者是哪路熔断器熔断后开关量检测单元就会发出告警信号，并能通过监控系统显示出是哪一路断路器发生故障跳闸或者是哪路熔断器熔断。目前开关量检测单元可以采集到1-108路开关量和多路无源干节点告警输出。
6、降压单元：降压单元就是降压稳压设备，是合母电压输入降压单元，降压单元再输出到控母，调节控母电压在设定范围内（110V或220V）。当合母电压变化时，降压单元自动调节，保证输出电压稳定。降压单元也是以输出电流的大小来标称的。
7、配电单元：配电单元主要是直流屏中为实现交流输入、直流输出、电压显示、电流显示等功能所使用的器件如：电源线、接线端子、交流断路器、直流断路器、接触器、防雷器、分流器、熔断器、转换开关、按钮开关、指示灯以及电流、电压表等等。
8、蓄电池：它既能够把电能转换为化学能储能起来，又能把化学能转变为电能供给负载。工作原理：蓄电池的正负极板插在电解液中时，发生化学反应，由于正负极板材料不同，电位也不同，会产生电位差。在外电路没有接通时，正负极板之间的电位是蓄电池的电势，在外电路与负载接通时，有电流流过负载，既蓄电池向负载放电。当蓄电池放电后将负载断开，使其与直流电源相连。当电源电压高于蓄电池的端电压时，就把电能转换为化学能储存起来。如此循环进行，实现为直流负荷供电的目的。
四、直流系统的基本概念
1、直流母线：直流电源屏内的正、负极主母线。
2、直流馈线：直流馈线屏至直流小母线和直流分电屏的直流电源电缆。
3、均衡充电：用于均衡单体电池容量的充电方式，一般充电电压较高，常用作快速恢复电池容量。
4、浮充电：保持电池容量的一种充电方法，一般电压较低，常用来平衡电池自放电导致的容量损失，也可用来恢复电池容量。
5、正常充电：蓄电池正常的充电过程，即由均充电转到浮充电的过程。
6、定时均充：为了防止电池处于长期浮充电状态可能导致电池单体容量不平衡，而周期性地以较高的电压对电池进行均衡充电。
五、我厂直流系统简介
1、每台机组设一段220V 直流系统，单母线供电方式。配有两台高频开关充电柜和一组蓄电池组。并配置一套直流电源系统监控装置、一套交流配电监控模块、，一套蓄电池巡检仪，母线配置一台绝缘监视仪。蓄电池组采用免维护GFMZ-2400AH 型铅酸蓄电池，蓄电池数量为104 个。
2、每台机组设两段110V 直流系统，单母线供电方式。两段母线经联络刀闸互为备用。配有三台高频开关充电柜和两组蓄电池组。每段直流系统配置一套直流电源系统监控装置、一套交流配电监控模块、，一套蓄电池巡检仪，母线配置一台绝缘监视仪。蓄电池组采用免维护GFMZ-600AH 型铅酸蓄电池，蓄电池数量为51 个。
3、 220V 直流系统供事故照明、事故动力负荷和UPS 等负荷。110V 直流系统供机组控制、电气6KV、400V 系统控制、保护、测量、信号及其它热工控制负荷。
4、 500KV、110KV 升压站设两段110V 直流系统，采用单母线供电方式。两段母线经联络刀闸互为备用。配有三台高频开关充电柜和两组蓄电池组。每段直流系统设有微机直流接地绝缘监察装置。每组蓄电池采用免维护GFMZ-500AH 型铅酸蓄电池，共52 只。
5、辅助厂房设有输煤、水源地、化学各一段110V 直流，脱硫系统每两台炉设一段110V 直流，均采用单母线接线。
6、110V、220V 直流采用辐射式方式供电。
六、直流系统运行方式
1、110V 直流系统正常运行方式为：A、B 段分别运行，联络刀闸在断开位置。
2、110V A 组蓄电池和A 充电器运行在A 母线，A 充电器正常带A 段母线上的负荷及对A 组蓄电池浮充。110V B 组蓄电池和B 充电器运行在B 母线，B 充电器正常带B 段母线上的负荷及对B 组蓄电池浮充。
3、#3 110V 充电器正常情况下应处于良好备用状态。
4、220V 系统每台机组充电器正常运行在本机组直流母线上，带本机负荷及对蓄电池进行浮充。备用充电器正常应处于良好备用状态。
5、两台机220V 直流母线联络刀闸应在断开位置。
七、直流系统运行规定
1、220V 直流母线电压正常应保持在225～235V 范围内。110V 直流母线电压正常应保持在110～120V 范围内。
2、所有浮充机在正常运行情况下，均应工作在自动方式。
3、外围镉镍电池屏正常运行在浮充电方式，其浮充机一般不允许空载运行。外围镉镍电池屏两路充电机用交流电源互为备用，并优先选择第一路电源作为正常浮充电源。
4、蓄电池采用浮充电方式运行，浮充装置应和蓄电池并联运行，蓄电池经常处于满充电状态。
5、蓄电池组之间或浮充机之间不宜长期并列运行。
6、需要并列运行的两组直流母线不得同时有接地现象，否则，禁止将两组母线并列运行。当集控某一段蓄电池退出运行时，应将该段母线与另一组蓄电池并列运行，不允许浮充机单独带直流负荷。
7、直流母线分段运行时，在负荷侧并环前，应先合上母线联络开关（或刀闸）。
8、当任一组蓄电池需停电时，应适当选择两组母线先并列运行，然后退出需要停电的蓄电池。
9、#1～#4 机组直流蓄电池浮充运行超过3 个月、500KV、110KV 升压站直流蓄电池浮充运行超过100 天，将定时对蓄电池组自动进行3 小时均衡充电。
10、在25℃下，哈尔滨九洲蓄电池的单体浮充电压为，温度补偿系数为-3mV/℃只。
八、直流系统的操作
1、浮充机的投入
1) 检查浮充机符合运行条件
2) 装上浮充机各电源保险FU2-FU8
3) 检查浮充机控制面板开、关按钮在“关”位置
4) 合上浮充机交流侧空气开关1QK、2QK
5) 检查稳压、稳流切换按钮在“稳压”位置
6) 将浮充机自、手动切换按钮置于“自动”位置
7) 将浮充机控制面板开、关按钮置于“开”位置
8) 检查充放电控制触发板上＋24V，OK、RUN 及LED1-6 共9 只脉冲指示灯亮，其它指示灯熄
9) 调整稳压调节旋钮使浮充机输出电压与直流母线电压基本一致
10) 合上浮充机直流侧开关
11) 调整稳压调节旋钮使浮充机略有输出电流，调整直流母线电压正常
2、浮充机的退出
1) 将浮充机控制面板开、关按钮置于“关”位置
2) 检查浮充机输出电流为零
3) 拉开浮充机直流侧开关
4) 拉开浮充机交流侧空气开关1QK、2QK
5) 取下浮充机各电源保险FU2-FU8
3、110V直流双母线正常运行时退出一组蓄电池操作（以#1机110V直流#1蓄电池组为例）
方法一：
1）检查#1机110V直流1A、1B段母线无接地现象
2）检查#1机110V直流1A、1B段母线电压一致
3）将#1机110V直流1A段母线上双向刀闸由#1蓄电池组切至1B母线
4）检查#1机110V直流1A、1B段母线并环正常
5）断开#1机110V直流#1浮充机直流输出开关
6）停运#1机110V直流#1浮充机
7）断开#1机110V直流#1浮充机各充电装置交流输入开关
8）断开#1机110V直流#1浮充机交流输入总开关
9）检查#1机110V直流1A、1B段母线电压正常
方法二：
1）检查#1机110V直流1A、1B段母线无接地现象
2）检查#1机110V直流1A、1B段母线电压一致
3）断开#1机110V直流#2浮充机直流输出开关
4）检查#1机110V直流1B段母线由#2蓄电池组供电正常
5）将#1机110V直流1A段母线上双向刀闸由#1蓄电池组切至1B母线
6）检查#1机110V直流1A、1B段母线电压正常
7）停运#1机110V直流#2浮充机
8）断开#1机110V直流#2浮充机各充电装置交流输入开关
9）断开#1机110V直流#2浮充机交流输入总开关
备注：方法一操作是将直流的2组浮充机并列运行，方法二操作不需要将浮充机并列，但停运的是另外一段母线的浮充机。
220直流蓄电池组停运与110V直流蓄电池组停运操作类似，操作时将#1、#2级220V直流2段母线看做为单母线分段母线即可。
4、110V直流退出一组蓄电池的恢复操作（以#1机110V直流#1蓄电池组为例）
一、#1浮充机与#1蓄电池组退出时的投运操作：
1）检查#1机110V直流1A、1B段母线由#2浮充机供电正常
2）合上#1机110V直流#1浮充机交流输入总开关
3）合上#1机110V直流#1浮充机各充电装置交流输入开关
4）启动#1机110V直流#1浮充机
5）调整#1机110V直流#1浮充机输出
6）合上#1机110V直流#1浮充机直流输出开关
7）检查#1机110V直流1A、1B段母线并环正常
8）将#1机110V直流1A段母线上双向刀闸由1B母线切至#1蓄电池组
9）检查#1机110V直流#1蓄电池组浮充正常
10）检查#1机110V直流1A、1B段母线电压正常
二、#2浮充机与#1蓄电池组退出时的投运操作：
1）检查#1机110V直流1A、1B段母线由#1浮充机供电正常
2）将#1机110V直流1A段母线上双向刀闸由1B母线切至#1蓄电池组
3）检查#1机110V直流#1蓄电池组浮充正常
4）检查#1机110V直流1B段母线由#2蓄电池组供电正常
5）合上#1机110V直流#2浮充机交流输入总开关
6）合上#1机110V直流#2浮充机各充电装置交流输入开关
7）启动#1机110V直流#2浮充机
8）调整#1机110V直流#2浮充机输出
9）合上#1机110V直流#2浮充机直流输出开关
10）检查#1机110V直流1B段母线由#2浮充机供电正常
11）检查#1机110V直流#2蓄电池组浮充正常
5、110V直流双母线正常运行时退出一组浮充机操作（以#1机110V直流#1浮充机为例）
方法一与110V直流双母线正常运行时退出一组蓄电池操作方法一相同。
方法二：
1）检查#1机110V直流1A、1B段母线无接地现象
2）检查#1机110V直流1A、1B段母线电压一致
3）断开#1机110V直流#1浮充机直流输出开关
4）检查#1机110V直流1A段母线由#1蓄电池组供电正常
5）将#1机110V直流1B段母线上双向刀闸由#2蓄电池组切至1A母线
6）检查#1机110V直流1A、1B段母线电压正常
7）停运#1机110V直流#1浮充机
8）断开#1机110V直流#1浮充机各充电装置交流输入开关
9）断开#1机110V直流#1浮充机交流输入总开关
方法三：
1)检查#1机110V直流1A段母线运行方式正常
2)合上#1机110V直流#3浮充机交流输入总开关
3)合上#1机110V直流#3浮充机各充电装置交流输入开关
4)启动#1机110V直流#3浮充机
5)调整#1机110V直流#3浮充机输出
6)合上#1机110V直流#3浮充机出口至#1机110V直流#1蓄电池组刀闸
7)断开#1机110V直流#1浮充机直流输出开关
8)检查#1机110V直流1A段母线电压正常
9)停运#1机110V直流#1浮充机
10)断开#1机110V直流#1浮充机各充电装置交流输入开关
11)断开#1机110V直流#1浮充机交流输入总开关
备注：方法三是将备用浮充机投运，不常用。
6、110V直流退出一组浮充机的恢复操作（以#1机110V直流#1浮充机为例）
一、#1浮充机与#1蓄电池组退出时的投运操作与#1浮充机与#1蓄电池组退出时的投运操作相同
二、#1浮充机与#2蓄电池组退出时的投运操作
1）检查#1机110V直流1A、1B段母线由#2浮充机供电正常
2）将#1机110V直流1B段母线上双向刀闸由1A母线切至#2蓄电池组
3）检查#1机110V直流1A段母线由#1蓄电池组供电正常
4）合上#1机110V直流#1浮充机交流输入总开关
5）合上#1机110V直流#1浮充机各充电装置交流输入开关
6）启动#1机110V直流#1浮充机
7）调整#1机110V直流#1浮充机输出
8）合上#1机110V直流#1浮充机直流输出开关
9）检查#1机110V直流1A段母线由#1浮充机供电正常
10）检查#1机110V直流#1蓄电池组浮充正常
三、#1浮充机退出，#3浮充机投入时的恢复操作
1）检查#1机110V直流1A段母线上双向刀闸在“#1蓄电池组”位置
2）断开#3浮充机直流输出开关
3）检查#1机110V直流1A段母线由#1蓄电池组供电正常
4）合上#1机110V直流#1浮充机交流输入总开关
5）合上#1机110V直流#1浮充机各充电装置交流输入开关
6）启动#1机110V直流#1浮充机
7）调整#1机110V直流#1浮充机输出
8）合上#1机110V直流#1浮充机直流输出开关
9）检查#1机110V直流1A段母线由#1浮充机供电正常
10）检查#1机110V直流#1蓄电池组浮充正常
11）停运#1机110V直流#3浮充机
12）断开#1机110V直流#3浮充机各充电装置交流输入开关
13）断开#1机110V直流#3浮充机交流输入总开关
7、#1机110V直流#1蓄电池组充电
该操作是在蓄电池进行定期放电试验之后对蓄电池组进行充电
1）检查#1机110V直流1A段母线双向刀闸在“1B母线”位置
2）合上#1机110V直流#3浮充机交流输入总开关
3）合上#1机110V直流#3浮充机各充电装置交流输入开关
4）启动#1机110V直流#3浮充机
5）调整#1机110V直流#3浮充机输出
6）合上#1机110V直流#3浮充机出口至#1机110V直流#1蓄电池组刀闸
7）测量#1机110V直流#1蓄电池组充电电流正常
九、流系统异常运行及处理
1、直流母线电压高的处理
1) 检查蓄电池浮充电流是否过大，如过大应降低充电柜输出电流。
2) 检查若为充电柜异常引起，及时倒换至备用充电柜运行。
2、直流母线电压低的处理
1) 检查若为充电柜异常引起，及时倒换至备用充电柜运行。
2) 若因直流母线负荷过大引起，则调整充电柜的输出，维持母线电压正常。
3) 检查蓄电池出口保险是否熔断，将该段母线倒至联络供电，更换保险。
3、直流系统接地
1) 现象
(1) 直流系统接地报警
(2) 发生接地的母线绝缘检测装置接地报警。
2) 处理
(1) 就地检查母线对地电压，确定接地极性及接地程度。
(2) 根据绝缘检测装置报警信息，确定母线哪一负荷接地。
(3) 用移动式直流系统监测仪查找具体接地点。
(4) 通知相关检修处理。
备注：机组正常运行期间及，原则上不允许通过拉负荷的方式查找接地点。
4、直流母线电压消失：
1) 象征：
(1) 警铃响，“控制回路断线”、“直流充电设备故障”、“直流系统故障”信号发出。
(2) 失压母线电压指示到零。
(3) 整流装置跳闸，输出电流到零。
(4) 失压母线负荷指示灯熄灭。
2) 处理：
(1) 拉开失压母线所有刀闸，检查母线。
(2) 如母线有明显故障，应立即切除故障点，恢复各路负荷供电，也可将全部负荷切至正常母线。
(3) 停用故障母线浮充机和蓄电池。
(4) 查出故障点交检修处理。
(5) 如母线无明显故障，应做如下处理：
a) 开启浮充装置，将失压母线恢复电压
b) 试送各路负荷，恢复送电
c) 投入蓄电池运行
d) 对试送不成的馈线分段试送
(6) 未断开故障点，不得试送蓄电池出口保险；
(7) 直流母线电压消失后，若不能马上恢复，应将有关失去保护或拒跳开关手动打闸。