第四篇直流及UPS.docx
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第四篇直流及UPS
第四篇直流系统及UPS
发电厂中都设有操作电源。
它可采用交流电源,也可采用直流电源。
操作电源的作用主要是在发电厂正常运行时,对断路器的控制回路、信号回路、自动装置等设备供电;在一次回路故障时,给继电保护、信号设备、断路器的控制回路供电,以保证它们能可靠动作;在交流厂用电源中断时,给事故照明、直流油泵及交流不停电电源等负荷供电,以保证事故保安负荷的工作。
所以操作电源十分重要,必须充分可靠,具有独立性。
目前大多电厂都采用直流操作电源,因为直流电能可通过蓄电池储存,可看成是与发电厂一次电路无关的独立电源;另外可使操作和保护用的电气结构简化。
我公司所有的断路器及其控制、信号、保护、自动装置采用110V直流电源,事故照明及直流油泵采用220V直流电源,另外热工、电气的重要交流电源采用交流电源不间断装置供电,即UPS供电。
第一章直流系统
第一节充电装置基本技术参数
高频充电机技术要求
1电气参数
1.1名称
1)主厂房110V高频开关直流电源屏及直流馈线分屏(1台机2套共4套)
2)主厂房220V高频开关直流电源屏(1台机1套共2套)
3)网控110V高频开关直流电源屏(2台机共用2套)
1.2型号:
GZDW
1.3电气参数
·交流额定输入电压:
380V±10%,频率为50Hz±2%
·直流额定输出电压:
主厂房110V变化范围:
85%~110%。
主厂房220V变化范围:
87.5%~112.5%。
网控110V变化范围:
85%~110%。
1.4充电装置额定直流输出电流:
1)主厂房110V:
Ic=300A高频开关电源模块为20A,模块数量按(N+2(1,N≤6;2,N≥7))冗余配置,最大输出电流340A。
2)主厂房220V:
Ic=180A高频开关电源模块为20A,模块数量按(N+2(1,N≤6;2,N≥7))冗余配置,最大输出电流220A。
3)网控110V:
Ic=180A,高频开关电源模块为20A,模块数量按(N+2(1,N≤6;2,N≥7))冗余配置,最大输出电流220A。
1.5浮充电压稳定调节范围:
1)主厂房110V及网控110V:
110~120V;
2)主厂房220V:
220~240V;
1.6均衡充电电压稳定调节范围:
1)主厂房110V及网控110V:
115~130V;
2)主厂房220V:
230~260V。
1.7充电电压调节范围:
1)主厂房110V及网控110V:
99~130V;
2)主厂房220V:
198~260V。
1.8直流输出电流调节范围:
额定值的0%~100%。
1.9稳压精度:
输出电压稳压精度:
≤±0.5%
1.10稳流精度:
稳流精度:
≤±1%
1.11波纹系数:
≤0.2%。
1.12均流不平衡度:
在多个模块并联工作状态下运行时,各模块承受的电流应能做到自动均分负载,实现均流;在2台及以上模块并联运行时,其输出电流为50%以上额定值时均流不平衡度不大于±5%额定电流值;模块输出电流为额定电流10%~50%时,均流不平衡度不大于±10%。
1.13功率因数:
功率因数应大于0.9;效率
1.14谐波干扰、电磁兼容等指标应满足GB/T17626中有关标准。
1.15接线方式:
1)主厂房110V及网控110V直流系统分别为单母线分段接线,两组阀控铅酸蓄电池每组各配一组智能高频开关整流器。
设置充电母线,以便断开馈电母线给蓄电池充放电。
断开一组充电器前,两组蓄电池允许短时并列,保证每段母线不断电。
不允许两段母线长时间并列运行。
2)主厂房220V直流系统为单母线接线,两台机直流母线之间设联络开关,两组阀控铅酸蓄电池每组各配一组智能高频开关整流器。
设置充电母线,以便断开馈电母线给蓄电池充放电。
断开一组充电器前,两组蓄电池允许短时并列,保证每段母线不断电。
不允许两段母线长时间并列运行。
2直流系统设备技术条件
2.1交流电源输入特性为:
1)输入电压:
AC380V±10%,三相三(或四)线。
2)输入电流:
0~12.6A(220V/单台模块);0~6.1A(110V/单台模块),满负载
3)输入交流电压频率:
50±10%Hz
4)额定短时耐受电流:
20/40kA(直流/交流)
5)5、功率因数:
≥0.9
6)6、效率:
≥95%
2.2输出特性
1)主厂房110V及网控110V直流系统:
输出电压具有主充、均充、浮充三种状态。
整个电压稳定调节范围:
99~130V连续无级可调。
2)主厂房220V直流系统:
输出电压具有主充、均充、浮充三种状态。
整个电压稳定调节范围:
198~260V连续无级可调。
2.3保护特性
1)短路保护:
具有电流回归式保护功能,故障去除会自动恢复工作。
2)输出过压保护:
3)输出欠压告警:
4)输入过压保护:
AC418V±5V,可自动恢复,回差电压:
AC5V~15V。
5)输入欠压告警:
AC323V±5V,可自动恢复,回差电压:
AC10V~20V。
6)缺相保护:
可恢复
7)过热保护功能:
当散热器温度过热时,关机保护,降温后可自动恢复。
2.4监控接口:
通过模块内置监控板实现,设有与远方计算机系统的通讯接口(RS422/RS485)及开放的通讯协议;同时也可经过硬接线与远方计算机系统的接口,反应开关状态和报警信号。
1)遥信:
将输入过欠压,缺相,输出过压保护,输出欠压告警及过热保护信号传递给监控单元。
2)遥控:
通过监控单元,实现开/关机、均/浮充转换及10%~100%限流。
监控器可对全参数进行遥测、遥信、遥控及遥调功能。
并提供与主机相同的通讯协议。
2.5均流功能:
具有均流功能及均流接口。
2.6面板功能:
1)具有LED信号指示。
2)具有调节均充、浮充电压和限流点调节功能。
3)具有进行自主/受控转换、均/浮充转换、开机/关机转换功能。
4)LED数字表头显示输出电流、电压。
2.7环境适应:
高温试验、低温试验、恒定湿热试验、振动试验、冲击试验等均满足GB2423中的规定。
2.8模块采用带电插拔方式。
2.9绝缘电阻:
试验电压DC500V,充电模块的交流输入端子对机壳、对直流输出以及直流输出对机壳的绝缘电阻:
≥10MΩ。
2.10绝缘强度:
交流输入端子对壳体、直流输出对壳体,承受50Hz有效值2000V的交流电压1min,无击穿、无飞弧现象,漏电流≤30mA。
交流输入端子对直流输出端子承受50HZ有效值3000V的交流电压1min,无击穿、无飞弧现象,漏电流≤30mA。
2.11爬电距离、电气间隙、接地线电流、防火要求、温度要求等均应满足《电力操作电源安全规范和EMC的要求》。
2.12辐射:
按照《电力操作电源安全规范和EMC的要求》
传导干扰:
EN55011
辐射干扰:
EN55011
谐波:
EN6100-3-2CLASSA
2.13抗干扰度:
静电放电;快速瞬变电脉冲群;浪涌冲击(防雷);电压暂降、短时中断、电压变化等按照《电力操作电源安全规范和EMC的要求》
2.14绝缘监察装置
1)主厂房110V直流主屏和直流分屏每段母线上装设一组绝缘监察装置。
2)主厂房220V及网控110V直流主屏每段母线上装设一组绝缘监察装置。
3)完成对直流母线电压和绝缘电阻的监视,当母线电压或绝缘电阻越限时引至系统监控模块报警。
4)在线检测直流馈线支路的绝缘电阻,并将母线电压、对地绝缘电阻及各馈线支路的绝缘电阻值送至系统监控模块进行显示。
5)设有微机型直流接地监测装置,引至系统监控模块报警。
当直流系统发生一点接地时,自动报出接地支路和支路接地电阻。
3直流柜
3.1直流柜结构标准:
1)直流柜采用封闭型结构,前后开门,后门为双扇门,前后门应嵌入门柜内,关门后扇面与柜面齐平,门拉手应为嵌入式电度抛光的弹簧式拉手;柜体两侧加侧板。
设备的柜架为垂直地面安装的自撑式结构。
2)柜体颜色:
待定,静电喷涂。
3)柜体尺寸:
2260×800×600mm(高×宽×深),含嵌入式柜门
4)防护等级:
不低于IP32,柜内设备自然对流冷却。
3.2直流柜应能承受20kA的短路电流,柜内母线采用绝缘铜母线。
柜内配线应排列整齐,做到横平竖直,配线长度留有适当裕度,截面要满足供电及短路要求。
配线的绝缘、耐压等要求符合相应的国标或部标。
3.3所有馈线开关采用人民电器直流专用塑壳断路器,塑壳断路器辅助触点引至系统监控模块,塑壳断路器报警触点和辅助触点通过通讯和硬接线至DCS及厂用电管理系统,用于监视其工作状态。
3.4直流柜柜架和外壳有足够的强度和刚度,能承受所安装元件及短路时所产生的动、热稳定,同时不因成套设备的吊装、运输等情况而影响设备的性能。
3.5柜内绝缘导线选用铜质多股绞线。
3.6端子排额定电压不低于500V,额定电流不小于10A,具有隔板、标号线套和端子螺丝,每个端子排均标以编号。
端子采用阻燃型端子。
3.7控制回路的导线均选用绝缘电压不小于500V、截面不小于1.5mm2的多股铜绞线。
导线两端均要标以编号,导线任何的连接部份不能焊接,对外引接电缆均通过端子排,出线端子采用压接式连线鼻子。
4蓄电池参数
4.1蓄电池为阀控密封式铅酸蓄电池。
4.2额定电压:
系统电压:
220V/110V,蓄电池电压:
2V/单只。
4.3额定容量:
a)主厂房110V:
10h额定容量800AH;
b)主厂房220V:
10h额定容量1200AH;
c)网控220V:
8h额定容量600AH。
4.4蓄电池个数:
a)主厂房:
主厂房110V:
两台机4组,52只/组;
b)主厂房:
主厂房220V:
两台机2组,103只/组;
c)网控110V:
2组,两台机2组,52只/组
5系统功能要求
5.1系统功能
1)要求系统具有微机管理功能,且控制方式具有自动和手动两套独立单元。
能全面满足阀控铅酸免维护蓄电池稳压或稳流充电、浮充电、均衡充电运行状态,并能自动管理,要求具备无级限流、电池温度补偿、电池监测、直流电源系统异常运行时异常情况处理等,能与单个整流模块、数据采集单元、蓄电池管理装置、绝缘检测装置和远方计算机通信功能。
2)主厂房直流充电装置采用高频开关电源模块结构N+(1,N≤6;2,N≥7)冗余并联方式,网控直流充电装置采用高频开关电源模块结构N+(1,N≤6;2,N≥7)冗余并联方式,模块为风冷智能型,具有稳压、稳流及限流性能,应为定电流、恒电压型充电设备。
每个模块具有独立的CPU,能适应上述多种充电方式的要求。
充电装置为长期连续工作制。
充电装置设备的工作方式:
i)补充充电;
ii)浮充电;
iii)均衡充电、浮充电自动转换;
iv)具有手动与自动两种调节方式。
手动调节方式在输出电压调节范围内连续可调。
在交流失电又恢复供电后自动可使整流设备自动投入工作,并根据蓄电池状态自动选择工作状态。
v)具有软起动功能。
3)具有系统告警和故障回叫功能。
当下级设备如充电柜、馈线柜、充电模块等产生告警信息,监控模块根据所存储的设置数据进行告警级别识别,发出告警信息。
告警分为一般告警和紧急告警。
所有的告警均由键盘设置成不告警、一般告警和紧急告警。
i)系统具有交流过、欠压告警功能,电压在AC380V+10%~-15%以外均告警。
ii)系统具有直流母线过、欠压告警功能,电压在±10%以外时,发出灯光、音响报警信号。
iii)系统具有绝缘电阻过低告警,绝缘电阻设置在2kΩ~50kΩ。
4)直流系统具有监控管理及通讯单元。
能采集柜内电压、电流等数字量和报警信息量外,还实现与柜内微机绝缘监测等装置通讯。
屏内安装监测、监控设备及信号采集等通讯接口,使直流屏具有智能监控功能。
此通讯接口对外为本系统总的通讯口,包含柜内所有装置的数据和告警信息,并满足监控系统通讯规约要求。
通过监控系统可实现对直流系统的:
i)遥信:
系统告警;馈线断路器位置状态;交流电源断路器位置状态。
ii)遥测:
交流输入电压;母线直流电压;蓄电池组电压、电流、充/放电电流,浮充电流,充电装置直流输出电流、电压。
并提供母线直流电压;蓄电池组电压、电流、充/放电电流,充电装置直流输出电流、电压的4~20ma直流输出。
iii)模块开/停机、均/浮充转换。
iv)遥调:
模块输出电压、电流。
5)监控系统具有自检功能。
5.2监控模块功能
1)显示功能
监控模块可实时显示各个下级设备的各种信息,包括采集数据、设置数据等。
通过监控模块的键盘和LCD,可以随时查看系统的运行状况:
系统电压、系统电流、电池的浮充状态等。
2)设置功能
系统的设置分为两个级别:
用户级和维护级。
用户级在监控模块运行中,可更改一些常用的参数,修改系统设置,并能立刻生效。
维护级设置重要的参数,除维护专人外不能擅自更改。
在修改维护级参数后,必须复位监控模块才能生效。
用户级和维护级设置都有密码保护功能。
3)控制功能
监控模块对所收集的数据处理和综合、判断,对下级设备执行相应的动作:
微调充电模块的输出电压、控制充电模块的限流点、控制充电模块的开关机等。
除监控模块自动进行控制外,用户通过密码检查也可在键盘上手动执行。
4)历史记录
能将系统运行过程中一些重要的状态和数据,根据时间等条件存储起来,以备后查。
最大存储量为200条,每一条包括告警类型、起始时间和结束时间,并保证断电后不会消失,用户可在LCD上随时浏览。
5)通讯功能
各分屏绝缘监测通过通讯口可传到主监控模块,通过通讯接口功能,确保在最短的时间内系统获取所有的实时数据和告警信息等,并实现数据上报。
通讯电缆由卖方供货。
各分屏绝缘监测装置报警接点也可硬接线引出。
6)其它功能
i)输入有效性检查
ii)实现浮动菜单
iii)强大的帮助功能
iv)丰富的提示信息
5.3馈电配电单元功能(馈电输出回路配置以施工图为准)
5.3.1主厂房110V直流系统(每台机两段母线):
每台机馈线柜4面:
共有馈线回路:
10x2回,回路额定电流100A;30x2回,回路额定电流40A。
直流分屏回路:
进线2回(手动切换),开关200A,馈线回路额定电流32A;40回。
直流分屏每台机6块(6kV主厂房每段1块每机共2块,汽机PC、锅炉PC、保安PC每机1块、公用PC每段1块。
)直流分屏能采用电缆上进或下进方式。
5.3.2主厂房220V直流系统(每台机一段母线):
每段母线馈线柜回路:
2回,回路额定电流400A;馈线柜回路:
3回,回路额定电流225A;馈线柜回路:
9回,回路额定电流100A;馈线柜回路:
12回,回路额定电流32A。
5.3.3网控110V直流系统(两段母线):
馈线柜回路:
8X2回,回路额定电流100A。
25x2回,回路额定电流32A。
5.3.4系统的监控和告警:
系统采用电压变送器分别对母线的电压及蓄电池的电压进行检测。
同时采用霍尔器件检测蓄电池的电流和馈电柜总电流,并将检测信号通过转接板送至监控板。
由监控模块完成系统各部分工作点的显示;同时将信号进行处理与设定值比较,发出告警信号。
5.3.5各直流输出回路采用直流断路器,各回路配有合闸指示灯,各回路断路器均配有故障告警接点,向监控板提供告警信号。
5.3.6对均浮充电压进行温度补偿
5.3.7每台机的直流交流电源,应具有短路、过载、断相、过压保护等功能,并当该单元及交流电源侧出现异常或故障提供报警信号,手动或自动位置状态应能送至远方控制室。
第二节蓄电池
一、概述
SUPERFMGFM系列阀控密封铅酸蓄电池是在研究传统的“铅一硫酸-二氧化铅”电化学的基础上,应用气体再化合原理,采用新型材料、新技术设计制造而成,产品采用国际IEC,日本JIS和我国电力、邮电等行业标准制造,按国际最先进的IS09001管理模式建立质量保证体系,并被有效运行,对产品容量、开路电压、浮充电压均衡性、密封性能、安全阀开启压力以及极性等性能l00%在线检测,因而具有很高的可靠性和稳定性。
二、密封原理
1、铅酸蓄电池实现密封免维护的难点就是充电后期水的电解,SUPERFMGFM系列蓄电池采取了以下几项重要措施,从而实现了密封性能。
2、采用铅钙合金板栅,提高了释放氢气电位,抑制了氢气的产生,从而减少了气体释放量,同时使自放电率降低。
3、SUPERFMGFM系列蓄电池利用了负极活性物质海绵状铅的特性,这种物质在潮湿条件下活性很高,能与氧快速反应,阴极吸收氧气,抑制了水的减少而无需要补充水。
4、在充电最终阶段或在过量充电情况下,充电能量消耗在分解电解液的水份,因而正极板产生氧气,此氧气与负极板的海绵状铅以及硫酸起反应,使氧气再化合为水。
同时一部分负极板变成放电状态,因此也抑制了负极板氢气产生。
与氧气反应变成放电状态的负极物质经过充电又恢复到原来的海绵状铅。
5、为了让正极释放的氧气尽快流通到负极,采用了新型超细玻璃纤维隔板,其孔率可达90%以上,贫液紧装配设计使氧气易于流通到负极再化合为水。
6、从正极板产生的氧气在充电时很快与负极板的活性物质起反应并恢复成水,由于损失极少,故此使蓄电池成为密封式电池。
当充电电流超过一定值或充电温度低于特定的温度,正极产生的气体可能不会被负极全部吸收,这种情况下,内部压力就要升高,在特定的压力下(10—49Kpa)安全阀就要开启。
7、一定要注意:
当安全阀开启时,电解液就要消耗,就会引起电池性能的降低,为了防止这一情况,充电时一定要遵照有关规定的充电要求进行操作。
三、技术规范:
序号
项 目
生产厂家
江苏金海达科技发展有限公司
(威海文隆电池有限公司)
型式
厂家保证值
1
25℃时蓄电池浮充寿命(年)
15
2
蓄电池气体复合效率(%)
98%
3
外壳材料
阻燃ABS
4
外壳厚度(mm)
8
5
外壳最大承受压力(kPa)
50kPa
6
每月自放电率(%)
<1.2%
7
电池盖材料
阻燃ABS
8
电池盖厚度(mm)
8
9
电池盖密封工艺
环氧粘接+铅封
10
极柱密封工艺
环氧粘接+铅封
11
电池开路电压差(mV)
20
12
电池浮充电压差(mV)
50
13
电解液比重(/cm3)
1.260
14
电解液吸附系统方式
AGM隔板
15
单体电池额定电压(V)
2
16
单体电池浮充电电压(V)
2.25(25℃)
17
单体电池均衡充电电压(V)
2.30~2.35
18
蓄电池正常浮充电电流(mA)
<1mA/AH
19
蓄电池均衡充电电流(A)
恒压:
<0.25C10
恒流:
0.01C10
20
蓄电池均衡充电时间(h)
<12h
21
蓄电池开阀压力(kPa)
14-16
22
蓄电池闭阀压力(kPa)
8-10
23
蓄电池内阻(mΩ)
0.11
24
蓄电池间连接板电阻(uΩ)
6×10-6
25
正极板材料成分
Pb,PbO2,PbSO4,短纤维
26
正极板结构型式
涂膏式
27
正极板面积(长×宽)(mm)
250×145
28
正极板厚度(mm)
4.0mm
29
隔板平均孔径
16um
30
隔板孔率
93%
31
负极板材料成分
Pb,PbSO4,腐植酸,炭黑,短纤维
32
负极板结构型式
涂膏式
33
负极板面积(长×宽)(mm)
250×145
34
负极板厚度(mm)
4.0mm
35
单体正极板数量
36
36
单体负极板数量
38
37
单个极板容量(AH)
33
38
浮充电时电池温升(K)
1K
39
均充电时电池温升(K)
3K
40
事故放电温升(1h率放电)(K)
5K
41
1h率放电容量(AH)
>0.55C10
42
3h率放电容量(AH)
>0.75C10
43
10h率放电容量(AH)
>C10
44
单体蓄电池外形尺寸(mm)
400×351×380
45
单体蓄电池重量(kg)
113
46
型式试验报告
有
47
连接片的材质
铜
四、技术特点
1、免维护操作
在整个寿命期间无需加酸加水和检查电解液密度,对内部无需维护。
2、密封无泄漏
采用特殊AB密封胶粘接壳体,端子极柱采用多层密封防渗漏技术,无爬酸漏液现象。
3、极低的自放电
采用电化学方法制作的特殊铅钙合金制造板栅和高纯材料制造电池,自放电很低,在20摄氏度环境温度下,自放电每天低于额定容量0.l%(每月小于3%)
4、安全防爆
设有防火安全阀,当内部产生气体过多时自动放气,然后关闭。
同时防止腐蚀性气体放出和外部火花向内部引爆。
五、充电特性
无论用户使用状态如何,SUPERFMGFM系列蓄电池要求采用限流一一恒电压方式充电,即充电初期控制电流(小于0.2C)一般采用恒流(0.IC),中、后期控制电压的充电方法。
充电参数见表一:
(注:
如1OOAH电池,则恒流充电电流I=(0.08~0.l)×100=8~lOA,注意:
蓄电池一般应在5~35℃范围内进行充电,低于5℃高于35℃都会降低寿命。
充电的设定电压应在指定范围内,如超出指定范围将造成蓄电池损坏,容量降低及寿命缩短)。
l、浮充电特性
25℃时2V蓄电池浮充电压采用2.24V,12V蓄电池浮充电压为13.5V。
浮充饱和时浮充电流一般每AH为1~2MA。
表一:
充电基本参数(25℃)
恒流充电电流(A)
恒压充电电压(V)
标准电流范围
最大允许范围
允许范围
设置点
浮充使用
0.08-0.10C
〈0.2C
2.232.25
2.24
循环使用
0.08-0.10C
〈0.2C
2.352.45
2.40
2、均衡充电特性
SUPERFMGFM系列蓄电池正常浮充使用时不需要进行均衡充电,当出现整组电池浮充电压偏差大于0.lV或个别单体电压过低(〈2.18V)以及严重过放等情况,需提高浮充的恒压电压给电池均衡充电。
充电电压为2.30V~2.4OV,一般采用2.35V(12V电池为14.lV)。
六、放电特性
1、恒流放电特性
蓄电池放出容量与放电电流有关,放电电流越大,放出容量越小。
SUPERFMGFM小型密封电池最大放电电流为l5倍率,固定密封电池最大放电电流为6倍率,最为有效的放电电流范围是0.05CA~1~OCA。
蓄电池过放会缩短使用寿命,应尽量避免。
2、放电时端电压不能低于终止电压,否则会发生过放电现象。
七、寿命特性
反复地大量放出蓄电池电量(深放电)将缩短电池寿命,另外在低温充电时,将产生氢气,使内压增高,电解液减少,电池寿命缩短。
最佳使用温度为15~25℃。
温度升高将加速电池组份的分解。
在恒压充电时,高的室温环境,充电电流将增大,导致充电过量,这样就缩短电池寿命。
八、使用与维护
SUPERFMGFM系列蓄电池为连续浮充电应用设计的,也可用于循环放电使用,充电方法必须采用限流一恒压方法按前述方法充电。
蓄电池在恒压充电时电流逐渐减少,并最终趋于稳定,如果降至0.O1C以下,并保持3~5小时基本不变时这表明电池已基本充
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- 第四篇 直流及UPS 第四 直流 UPS