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直流屏的电源系统蓄电池混联方案
时间:2021-06-08 09:13:37 点击次数:132

在各类发电厂、变电站中,为控制、信号、维护、自动设备以及某些操作执行机构供电的电源系统,一般称为控制电源。控制电源分为两类:直流电源;交流电源。直流电源由于独立于交流动力电源系统,不受交流电源系统事端的影响,具有安全可靠、运转维护便利等特色,得到了广泛应用。特别是关于高电压和可靠性要求较高的电力设备,直流电源几乎是专注可选择的控制电源,正由于如此,人们对直流电源十分重视。

一、直流屏电源系统的现状

现在,变电站的直流电源分为电力操作电源和通讯电源。通讯电源一般选用48V电源系统,电力操作电源一般选用220V/110V电源系统。这两种电源设备都是由系统监控设备、充电设备、串联蓄电池组和馈电回路4部分构成。其中,串联电池组是由单体电压为2V12V的蓄电池经串接而成,作为变电站交流事端停电后直流屏电源系统的后备电源。

由于操作电源和通讯电源一般独立配备蓄电池,这样就需要维护两套直流电源设备,运维办理成本很高。特别是电力操作电源,蓄电池串联的数量许多,更简略出现单体电池电压不均衡的现象,进而导致有的电池长时间过充电,有的电池长时间过放电,严重影响整个蓄电池组的使用寿命。一旦某一只电池出现毛病,整个电池组就发挥不了应有的效果,乃至有时需要把整组电池更换掉,形成不必要的浪费。

为了保障直流供电的可靠性,国网公司要求定时对蓄电池做核对性放电检验,把电压落后的电池换掉,这时就需要把电池组脱开直流母线来进行。关于110kV及以下变电站,大多只配置一组电池,电池组脱离直流母线会给电力系统的运转安全带来巨大危险。

由于直流系统标称电压为220V/110V,而蓄电池的单体电压多为2V12V,这就需要把许多电池串联起来才华满足要求。别的铅酸蓄电池的充放电特性使得电池在充电过程中,整组电池电压会升高,系统需要通过调压设备来维持直流母线电压的安稳。电力操作电源系统典型设计方案如图1所示。

 

1蓄电池串联型直流屏电源系统方案图

为处理单套直流电源中因单体蓄电池反常后整组蓄电池无法带载的问题,提及的一种并联型直流电源由若干个并联电池模块的高压输出端并联衔接组成。其中,每个电池模块均独立地配备12V蓄电池;使用时,电池模块一起接入AC220V沟通电源和12V蓄电池,当交丢失电时,电池模块将蓄电池的12V电压提升至DC220V/110V

这种并联型直流电源虽可处理因单节蓄电池损坏造成整组蓄电池功用反常的问题,却也存在着不足之处:

①因蓄电池的数量仍与传统的方案相同,并未减少,而带有智能监控和充电功用的电池模块的数量却需与蓄电池的数量相匹配,由于单只电池模块的价格远高于单节蓄电池的价格,使得整个直流电源的制作成本资金上升许多,不具有经济性;

②兼有充电和升压功用的电池模块是一种需将12V提升到220V/110V的大功率器件,如此数量众多的电池模块也会给组屏装置带来新的难题。

近十几年来,跟着智能一体化电源设备的推广应用,在传统直流屏的基础上,配备DC/DC转化模块,输出48V通讯电源。但这种方案没有改动传统直流屏的蓄电池串联数量,也不能改善原有设备的运转工况。跟着高压开关的技术进步,操作电源的冲击电流大大减小。220kV及以下变电站的常规负荷一般不会逾越20A,通讯电源的常规负荷也不逾越30A

现在变电站的直流电源设备配备大容量的蓄电池,不是由于负荷需求大电流,而是为了延伸应急供电时刻。因而,在沟通正常情况下,蓄电池组是处于备用状况,并不需求对外输出电能。

二、方案介绍

下面重点论述一种混联型直流屏电源系统方案的优越性,系统方案如图2所示。

基于蓄电池混联型直流屏电源系统架构是在原系统架构基础上的改善,其具有下列功用差异:

1、蓄电池采用混联结构,即共用电池组,每组电池串联节数大大减少,降低了设备维护成本资金。由于N个电池组并联使用,即使某一组退出,也不存在电池组脱离直流母线的风险。

2电力操作电源由变流设备直接输出,单只模块的输出功率可达2kW,可并联扩容,满意不同场合的需求。

 

2蓄电池混联型直流屏电源体系计划图

3、通讯电源直接来自共用电池组的输出,不需求任何转化,利用现有技能,线路老到可靠,组屏便当。

4、电力操作电源不再受蓄电池充放电特性的直接影响,能够撤销传统的调压设备,优化了直流系统装备。

5交流停电时,共用电池组自动输出给变流设备,以便把DC48V转化成DC220V/110V,满意电力操作电源的大功率需求。

6、系统监控设备通过交流电压传感器来判别交流电是否停电,并办理充电设备和变流设备的工作。一起,实现对电池组的自动充放电维护,延长蓄电池的运用寿命。

7、该方案不需求每组电池装备一套充电设备,几个电池组之间通过共用电池组内部的逆流设备并联工作,构成各自独立的充放电回路。当其间一组处于维护情况时,不影响另一组电池的工作,大大提高电源系统的可靠性。

8共用电池组中若有某一组电池出现毛病,只需替换该组的4节或24节电池,而传统直流屏需求换掉的电池为18节或104节,因而,替换电池的数量大大减少,这样在一定程度上就降低了资源的浪费。

三、系统方案特色

基于上述剖析,结合现在变电站直流屏电源系统的实践工作情况,笔者以为针对传统直流屏电源系统进行优化整合对错常有意义的。现提出一种将操作电源和通讯电源共用电池组的混合型直流屏电源系统处理办法,该系统方案主要由监控设备、充电设备、变流设备、N个串联电池组和馈电回路等构成。

其具有以下特色:

1在有交流电时,电力操作电源和通讯电源各自都能独立工作。电力操作电源选用变流设备直接整流后供给DC220V/110V直流母线,通讯电源选用充电设备经由逆流设备后供给-48V通讯电源母线,防止从DC220V/110V直流母线通过DC/DC二次电压改换。在交流停电时,电力操作电源和通讯电源共用蓄电池组。此时,通过逆流设备并联起来的蓄电池组,一方面能够经变流设备升压后供给电力操作电源,另一方面能够直接供电给通讯电源。

2传统的电力操作电源DC220V/110V的充电设备撤销,变流设备能够替代这种充电设备的整流功能。变流设备可多台并联输出,便当系统扩容;当有交流电输入时,变流设备把AC380V转化成安稳的DC220V/110V;当交流失电时,则把混联结构的电池组的DC48V转化成DC220V/110V

3混联结构的电池组,系统装备412V242VN个串联电池组,且这些串联电池组再以并联办法工作。

4充电设备选用48V等级,充电设备可多台并联输出,便当系统扩容;通过逆流设备将充电和放电回路分隔,一套充电设备能够给两组及以上蓄电池充电。

5、系统的组屏办法仍保存现在一体化电源设备的风格,盘面安顿和内部设备空间都不需求进行大的变化。与传统的系统方案比较后期维护成本资金改动不大。

6、系统共用电池组后,在进行单一蓄电池组的核容性放电或检修时,其他的电池组仍能正常工作,无需考虑交流电源遽然停电带来的危险。选用电池组混联型接线办法,改动了蓄电池组串联的传统结构,处理了直流屏电源系统因单体蓄电池反常后整组蓄电池无法带载的问题,极大改进了系统可靠性。可对单一的蓄电池组单独检修替换,提高了蓄电池利用效率。

7、正常工作时,变流设备和充电设备受系统监控设备操控,在系统监控设备毛病时,也能够各自独立工作在默认值情况。另外,相较于独立工作的电力操作电源系统和通讯电源系统,该混合型直流屏电源系统中蓄电池的运用数量也明显减少,从而大大降低了项现在期的投入成本资金。

四、总结

本文提出了一种选用蓄电池混联办法的直流屏电源系统的思路,处理了因单体蓄电池反常后整组蓄电池无法带载的问题。它整合了传统的电力操作电源系统和通讯电源系统,消除了蓄电池组在核容性放电或检修过程中,遇交流遽然停电导致直流电源瘫痪的危险,便当了变电站的直流屏电源系统的日常工作维护,从而极大地降低了直流屏电源系统的运维办理成本资金,进一步提高了直流屏电源系统的安全可靠性。

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