变电站直流系统分析与设计设计.doc
《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《变电站直流系统分析与设计设计.doc(50页珍藏版)》请在咨信网上搜索。
1、精选资料分类号郑州电力高等专科学校毕 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,
2、系统电压确定,蓄电池容量计算,直流充电模块选择,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 substati
3、on. DC power has internal 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
4、system voltage,the 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
5、技术分析- 7 -第三章 蓄电池技术分析- 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、-6.1 直流负荷统计(系统工作电压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
7、交流不断电电源的必要性- 34 -8.2 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 -
8、10.6 蓄电池放电回路的断路器- 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、
9、房地产等),为信号设备、保护、自动装置、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
10、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。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
11、封式铅酸蓄电池和高频开关整流电源(本设计中应有到)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
12、极管应用于直流电源上,并应用磁饱和控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
13、再发生另一点接地,则容易产生寄生回路,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
14、为稀硫酸。放电时正极板的二氧化铅()、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
15、过充电时产生的气体达到开阀压力时,经过节流阀泄放,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
16、终止电压的快慢称为放电率放电率可用时率(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
17、效物质很快就形成了硫酸铅,它堵塞了极板的细孔,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
18、电池浮充时,为核对电池的容量,需要对电池进行放电。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
19、放电特性表示在某一放电终止电压下,蓄电池放电初期或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
20、电压变化曲线。从图3-2中可以看出,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:
21、为补偿蓄电池在使用过程中产生的电压不均匀现象,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
- 配套讲稿:
如PPT文件的首页显示word图标,表示该PPT已包含配套word讲稿。双击word图标可打开word文档。
- 特殊限制:
部分文档作品中含有的国旗、国徽等图片,仅作为作品整体效果示例展示,禁止商用。设计者仅对作品中独创性部分享有著作权。
- 关 键 词:
- 变电站 直流 系统分析 设计
1、咨信平台为文档C2C交易模式,即用户上传的文档直接被用户下载,收益归上传人(含作者)所有;本站仅是提供信息存储空间和展示预览,仅对用户上传内容的表现方式做保护处理,对上载内容不做任何修改或编辑。所展示的作品文档包括内容和图片全部来源于网络用户和作者上传投稿,我们不确定上传用户享有完全著作权,根据《信息网络传播权保护条例》,如果侵犯了您的版权、权益或隐私,请联系我们,核实后会尽快下架及时删除,并可随时和客服了解处理情况,尊重保护知识产权我们共同努力。
2、文档的总页数、文档格式和文档大小以系统显示为准(内容中显示的页数不一定正确),网站客服只以系统显示的页数、文件格式、文档大小作为仲裁依据,平台无法对文档的真实性、完整性、权威性、准确性、专业性及其观点立场做任何保证或承诺,下载前须认真查看,确认无误后再购买,务必慎重购买;若有违法违纪将进行移交司法处理,若涉侵权平台将进行基本处罚并下架。
3、本站所有内容均由用户上传,付费前请自行鉴别,如您付费,意味着您已接受本站规则且自行承担风险,本站不进行额外附加服务,虚拟产品一经售出概不退款(未进行购买下载可退充值款),文档一经付费(服务费)、不意味着购买了该文档的版权,仅供个人/单位学习、研究之用,不得用于商业用途,未经授权,严禁复制、发行、汇编、翻译或者网络传播等,侵权必究。
4、如你看到网页展示的文档有www.zixin.com.cn水印,是因预览和防盗链等技术需要对页面进行转换压缩成图而已,我们并不对上传的文档进行任何编辑或修改,文档下载后都不会有水印标识(原文档上传前个别存留的除外),下载后原文更清晰;试题试卷类文档,如果标题没有明确说明有答案则都视为没有答案,请知晓;PPT和DOC文档可被视为“模板”,允许上传人保留章节、目录结构的情况下删减部份的内容;PDF文档不管是原文档转换或图片扫描而得,本站不作要求视为允许,下载前自行私信或留言给上传者【胜****】。
5、本文档所展示的图片、画像、字体、音乐的版权可能需版权方额外授权,请谨慎使用;网站提供的党政主题相关内容(国旗、国徽、党徽--等)目的在于配合国家政策宣传,仅限个人学习分享使用,禁止用于任何广告和商用目的。
6、文档遇到问题,请及时私信或留言给本站上传会员【胜****】,需本站解决可联系【 微信客服】、【 QQ客服】,若有其他问题请点击或扫码反馈【 服务填表】;文档侵犯商业秘密、侵犯著作权、侵犯人身权等,请点击“【 版权申诉】”(推荐),意见反馈和侵权处理邮箱:1219186828@qq.com;也可以拔打客服电话:4008-655-100;投诉/维权电话:4009-655-100。