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    直流電源系統的工作原理

    發布時間:2021-09-28

    ? ? ? ?1.直流母線硅堆降壓回路的設置(自動調壓裝置)
    ? ? ? ?過去變電站的斷路器多為電磁機構,合閘電流較大。另外,蓄電池在充放電過程中的電壓變化較大,為滿足對直流母線電壓水平的要求,一般在合閘母線與控制母線之間設置硅堆降壓裝置。降壓硅堆采用多個二極管串聯而成,分組控制投切,使接線和布置復雜化,而且硅元件容易發生擊穿和開路。目前,變電站的斷路器多采用彈簧和液壓機構,合閘電流較小,采用閥控式鉛酸免維護蓄電池,在充放電時電壓變化范圍小,可以不設硅堆降壓裝置,把合閘母線與控制母線合二為一。

    ? ? ? ?2.直流絕緣監測系統

    ? ? ? ?變電站直流系統是一個十分龐大的多分支供電系統,其常見的故障是一點接地故障。在一般情況下,一點接地并不影響直流系統的運行。但如不能迅速找到接地故障點并予以修復,又發生另一點接地故障時,就可能造成繼電器或保護裝置的誤動作,釀成重大事故。過去,變電站直流系統一般選用電磁型繼電器構成的絕緣監測裝置,它是利用電橋平衡的原理,主要存在以下問題:

    ? ? ? ?(1)當直流系統正負極絕緣電阻同等下降時,電橋未失去平衡,絕緣監測裝置不能發出報警信號。

    ? ? ? ?(2)絕緣監測裝置發出報警信號后,運行人員需要通過拉路的方法確定接地支路,費時費力且存在安全隱患。在無人值班條件下,要求直流系統配置微機型直流系統故障監測裝置。其基本功能是在線監測直流系統的母線電壓和對地絕緣電阻,顯示母線電壓值和正負母線對地絕緣電阻值。當母線電壓過高、過低或對地絕緣電阻過低時發出相應的告警信號,告警門限參數可手工設置。另外,監測裝置具有支路巡檢功能,可以在線監測各饋線支路的絕緣電阻,通過RS485或RS422串口,監測裝置可以將直流系統正負母線對地的絕緣電阻值上傳至系統監控單元。

    ? ? ? ?目前,微機型接地選線裝置的原理分以下幾種:

    ? ? ? ?(1) 利用直流傳感器來檢測各直流支路的對地漏電流來判斷支路是否發生接地。它是將直流供電系統的某一支路的正負極同時穿人高靈敏度的直流傳感器中,當支路對地絕緣正常時,穿過直流傳感器的電流大小相等,方向相反,即總的電流為零,直流傳感器的輸出也為零。當支路的某一極對地絕緣電阻下降到一定程度時(也稱為接地時),這兩極的電流會出現一個差值,也就是出現對地漏電流,直流傳感器就會產生輸出;以此來判明該支路是否發生接地故障。

    ? ? ? ?存在的問題:該方法比較理想化,不需要向直流系統注人信號,且不受線路對地電容影響弓直接采樣對地漏電流,利用歐姆定律直接計算接地線路的接地電阻。若直流傳感器采用磁平衡原理,做成有源傳感器,當有電流變化或有沖擊電流時,易發生剩磁變化。若直流傳感器做成無源傳感器,受電流沖擊后剩磁變化更大。這種剩磁變化會造成電流電壓放大器及數模轉換器的直流偏移,只有及時調節裝置的零點及傳感器特性,才能保障選線裝置的精度及穩定性。這種做法給現場帶來極大的不便和麻煩,且造成選線裝置的不準。
    ? ? ? ?(2)在直流母線上注人低頻交流信號。它是將直流供電系統的某一支路的正負極同時穿人高靈敏度的交流傳感器中,當直流系統接地時,裝置自動產生低壓低頻交流信號(一般電壓為lov左右,頻率為10 Hz左右),經電容注人母線,接地支路的交流傳感器二次側就會檢視J到低頻交流信號,以此來判明該支路是否發生接地故障。

    ? ? ? ?存在問題:影響該方法選線正確性的主要問題是線路對地電容的影響,為了去掉電容電流的影響,一般采用以下三種方法:

    ? ? ? ?① 用功率方向原理去掉電容無功電流;

    ? ? ? ?② 用硬件鎖相方法去掉電容電流電流;

    ? ? ? ?③ 用軟件鎖相方法去掉電容電流。

    ? ? ? ?對于方法①和②,由于注人的低頻信號電壓較低,當接地電阻較大時,交流傳感器一次電流很小,要將傳感器二次側電流轉換為計算機可分析的信號,放大器放大倍數很大,輸人電路任何元件參數的微小變化都會影響計算的準確性,用硬件鎖相方法,不僅調試工作量大,而且裝置的適應能力極差。用軟件鎖相的基本思想是用軟件自動跟蹤設備參數及回路對地電容的變化,從而較好地彌補了用硬件鎖相方法的缺陷。
    ? ? ? ?3.電壓監測裝置

    ? ? ? ?直流系統在變電站承擔著向控制、保護、自動裝置、信號及直流電機等的供電任務,這些設備對工作電壓都有著嚴格的要求。因此,直流系統必須設電壓監測裝置,一旦電壓過高或過低,便發出異常信號,通知值班員處理。

    ? ? ? ?4.直流配電開關的選擇

    ? ? ? ?過去的直流配電系統一般都采用負荷開關加熔斷器的形式,存在著防護等級低、占用空間大、維護不便等問題,F在,隨著國內外直流專用斷路器的出現,直流系統的配電可以集中布置,節省空間和屏位,而且也容易接線,如采用正面開啟式結構,更容易進行更換和維護。目前,國外生產的小型直流斷路器,直流分斷能力可達DC250 V/10 kA,完全可以滿足控制負荷饋電;大容量的直流斷路器,直流分斷能力可達DC250 V/50 kA,可以滿足動力負荷饋電用。另外,這些直流斷路器可以方便地加裝輔助觸點和故障報警觸點。
    ? ? ? ?5.環形供電網絡

    ? ? ? ?變電站具有一個龐大的多分支的直流供電網絡。對于重要負荷,為了提高其供電的可靠性,一般采用分段環形供電法,正常開環運行,并且按照負荷的種類和路徑,分成各自獨立的供電網。例如控制回路、信號回路和不同電壓等級配電裝置的斷路器合閘回路,都各自形成一個獨立的由直流母線引出的環形供電網絡。這樣,當其中某一個網絡出現故障時,不致影響其他部分的供電,而且便于檢修和排除故障。對于接在直流母線上的不十分重要的負荷或正常只處于備用狀態的負荷,例如主控制室的經常照明燈、電氣試驗室的試驗電源、通訊備用電源及事故照明電源等,一般采單回路供電。對重要直流負荷用環形網絡供電,并在適當地方分段,對于處理直流系統最常見的故障—一點接地是個很有利的條件0當絕緣監測裝置發出直流系統接地故障信號之后,值班人員可以根據當時的運行方式、操作情況以及氣候影響等,初步判斷可能的接地場所。根據先信號和照明回路后控制回路、先室外部分后室內部分的原則,采用分段拉閘試驗的方法,可以很快地將故障段劃分出來,加以檢修,而不致影響正常部分的繼續工作。

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