18-直流系统(2)

鉴于以上特点，采用高频开关电源的充电机一般不设置两台充电机互为备用，而是采用模块N+1的方式进行热备用，即上式计算出均充机额定电流，用该电流除模块的额定电流得出模块数，考虑一只模块损坏后输出电流仍然满足要求，所以实际配置的模块数应是计算出的模块数加1，称为N＋1。如计算的充电机需要输出的最大电流为18A，使用10A的模块，按负载需要配置模块2只，加一只备用，实际配置3只模块。使用高频开关模块的直流电源原理图见图18－1。

三、直流系统的基本组成（31）
使用高频开关电源不但使配置简化，可维护性好，而且使直流电源的各项技术指标大大提高。如交流输入的电压变化允许更大，一般波动达到±15％额定电压，允许输入交流的频率可达 ±10％额定频率或更高，有的设置可以交直流兼用。稳压稳流

精度达到0.5%，纹波系数不大于0.1％。与相控型充电机相比均有了很大的提高。

三、直流系统的基本组成（32）
二、蓄电池在变电所中，常用的蓄电池一般有镉镍电池、敞开式铅酸电池和阀控式铅酸电池等。敞开式蓄电池应用最早，由于该电池存放硫酸溶液的缸体不密封，充放电过程中产生的酸气对环境污染很大。硫酸溶液中的水份挥发后还会造成电解液的比重变化，影响电池容量，缩短电池寿命。所以这种电池需要经常测量端电压与内阻，还要测量电解液的比重，必要时需要补充蒸馏水。

三、直流系统的基本组成（33）
随着蓄电池制造技术的不断发展，新型防酸隔爆型蓄电池已经代替了敞开式的蓄电池。新型蓄电池不仅维护方便，寿命也长。

三、直流系统的基本组成（34）
近年来，也有的变电所采用了镉镍蓄电池、密封免维护铅酸蓄电池。下面对镉镍蓄电池和阀控型铅酸蓄电池的特性作简要介绍。

三、直流系统的基本组成（35）
镉镍蓄电池是目前国内能生产并可在工程上采用的碱性蓄电池。其正极板采用氧化镍，负极板为镉－铁；电解液为氢氧化钠或氢氧化钾的水溶液中加入适量的氢氧化锂组成；外壳为封闭型。按放电流Ｉ（Ａ）与蓄电池的额定容量Ｃ5（Ａh）的关系分类，可分为四种，即Ｉ＜ 0.5Ｃ5（Ａ），为低倍率型；Ｉ＝（0.5～3.5）Ｃ5（Ａ），为中倍率型；Ｉ＝（3.5～7）Ｃ5 （Ａ），为高倍率型；Ｉ＞7Ｃ5（Ａ），为超高倍率型，我们常用的为中倍率型和高倍率型。

三、直流系统的基本组成（36）
镉镍蓄电池的主要电气特性如下：（1）额定电压1.25V/只；（ 2 ）充电特性：镉镍蓄电池的充电状态有正常充电、浮充电、三种。 1）正常充电：一般以0.2C5（A）来充电，充电时间为6～8h，终止电压为1.6～1.8V/只。

三、直流系统的基本组成（37）
2）浮充电：浮充电电流为0.5～3mA/Ah。浮充电压，中倍率型为1.42～1.45V/只，高倍率性为1.36～1.40V/只。 3）均衡充电：充电电压，中倍率型为1.52～ 1.55V/只，高倍率型为1.47～1.48V/只。充电时间，中倍率型为12h，高倍率型为8h。

三、直流系统的基本组成（38）
（3）放电特性：镉镍蓄电池是以5h率放电、终止电压为 1.0V所放出的容量为额定容量。以其它放电率放电时，终止电压不同，放出容量也不同。制造厂可提供各种放电率放电时的放电特性曲线。对于变电所使用的镉镍蓄电池，使用者所关心的是事故放电1h后，再冲击放电，放电电流和端电压值。现在制造厂也能提供这种工况下的放电特性。实际上镉镍蓄电池的冲击放电特性比铅酸蓄电池好。例如，中倍率镉

镍蓄电池以0.67C5（A）持续放电1h后，还可以按3C5（A）冲击电流放电，端电压不低于1.0V/只。高倍率型冲击放电电流更大。

三、直流系统的基本组成（39）
（4）短路电流水平：短路电流大小与蓄电池内阻，电动势，外电路电阻有关。蓄电池内阻又与温度、蓄电池的运行状态有关。当外电路电阻为零时，镉镍蓄电池可供的最大短路电流，中倍率型为15.34A/Ah；高倍率型为58A/Ah。蓄电池的内阻由制造厂提供。

三、直流系统的基本组成（40）
采用镉镍蓄电池应注意如下问题。（1）由于镉镍蓄电池充电末期电压与放电末期电压相差较大，约为1.8～1.9倍，为保持直流母线电压不超过允许的变动范围，采用镉镍蓄电池组的直流电源应有较大的调压范围。

三、直流系统的基本组成（41）
（2）对充电装置的稳压精确度要求很高（一般不超过1％），对纹波系数要求低，要求纹波系数不超过1％。

三、直流系统的基本组成（42）
对稳压精确度要求高主要是镉镍蓄电池的浮充电压相对较高，如浮充电源电压不足，容易产生落后电池。在浮充电因负荷电流的变化，也能引起浮充电压的变化，如不及时调整也会影响浮充电压的稳定。对纹波系数要求低是因镉镍蓄电池的起始放电特性较软，当与浮充电源并联时，如交流分量大，可能造成在浮充电时产生过大的瞬时放电电流，影响蓄电池组的寿命。

三、直流系统的基本组成（43）
阀控型铅酸蓄电池是80年代末期从国外引进的一种新型铅酸蓄电池。它的工作原理、特性曲线、运行方式与敞开式铅酸蓄电池基本相同。

三、直流系统的基本组成（44）
不同之处主要有以下几点：（1）阀控型铅酸蓄电池的电解液有胶体与液体两种，液体的一般吸附在极板间由超细玻璃纤维制成的隔膜中，吸附比约为90％。阀控型蓄电池存储电解液的缸体是密封的，在缸体上装有一个安全排气阀，当内部气体压力超过规定值时，阀门自动排气，直到压力恢复正常自动关闭。无论电池立放或卧放，电解液都不会溢出。所以它不需要添加电解液，维护工作量小。

三、直流系统的基本组成（45）
（2）阀控型铅酸蓄电池的电解液比重比普通铅酸蓄电池高，因而其开路电压、浮充电电压、均衡充电电压均比普通铅酸蓄电池高。在相同直流母线电压情况下，所需的蓄电池个数也较少。（3）因该电池没有酸气溢出，所以对环境污染很小，不需要专门的电池室。

三、直流系统的基本组成（46）
一般铅酸蓄电池的电解液可以随时补充、更换，蓄电池的寿命主要取决于极板的寿命。阀控型铅酸蓄电池的极板经特性处理

，比较牢固，少有有效物脱落问题，其寿命主要取决于电解液。因电解液是一次性冲充入，在使用过程中不能补充，电解液耗尽了，蓄电池的寿命也就终结了。蓄电池设计尽管采取了措施，但要在电池绝对损失电解液是办不到的。

三、直流系统的基本组成（47）
选择蓄电池容量的大小主要取决于负载的大小与性质，一般要考虑。（1）满足全所事故停电时的放电容量；（ 2 ）在有冲击负荷时，应满足事故放电末期的最大冲击负荷所需的容量；

三、直流系统的基本组成（48）
（3）按最严重的事故放电方式，校验蓄电池的容量，应能满足直流母线电压最低允许值的要求。对于控制负荷，直流母线电压在直流系统额定电压的85%-110%范围内。动力负荷直流母线电压在直流母线电压在直流系统额定电压的87.5%-112.5%范围内。

三、直流系统的基本组成（49）
在计算蓄电池容量时，全部事故持续的停电时间按1ｈ计算，无人值班变电所按2h计算。对直流负荷的统计有一定的计算方法，过程较为繁复，这里不作详细介绍，需要时可以参照规程DL/T5120-2000《小型电力工程直流系统设计规程》，DL/T5044-1995《火力发电厂变电所直流系统设计技术规定》，实际应用中要考虑负载的增长并留有一定余量。

三、直流系统的基本组成（50）
三、降压稳压装置在直流电源系统中，为了兼顾蓄电池充电电压的变化与控制母线输出电压的恒定，一般在充电机出口设置合闸电压小母线，蓄电池就接在该母线上，当有电磁型操作机构时，合闸电源一般从该母线上引出，所以称为合闸小母线。

三、直流系统的基本组成（51）
在没有电磁型操作机构的变电所，该母线上不接其它负载。该母线由于接在蓄电池端口，母线电压将随着蓄电池充电方式的不同而变化。合闸母线通过一个降压稳压装置与控制母线连接。由于所有的保护装置与控制回路均接于该母线，要求该母线的电压保持相对的稳定，该电压的稳定由降压稳压装置来实现。

三、直流系统的基本组成（52）
降压稳压装置可以有多种方法实现，但常用的有硅链降压、斩波稳压与高频开关模块直供控制母线稳压三种。

三、直流系统的基本组成（53）
使用硅链降压最为简单、可靠，它通过在合闸母线与控制母线间串联硅二极管组来起到降压作用的，串连二极管的多少可以通过自动或手动方式调整，改变控制母线的电压，所以也能起到一定的稳压作用。其原理接线如图18－4 （a）,通过调节SA开关可以调整接入的硅二极管数量，从而达到调节控制母线电压的目的。如果用自动调节装置的继电器接点

来代替开关 SA，就能起到自动调节的效果。

三、直流系统的基本组成（54）
但是硅链降压稳压有其不足的一面，一是因为硅链降压有一定幅值，其调压不能做到很细；二是不同负荷电流在硅链上的压降有变化，当负载电流突然变化时，控制母线的电压有波动。在选择硅链的容量时，其调节电压要能满足调压范围需要，其电流要能承受最大负荷电流的需要，包括短时冲击性负载。

三、直流系统的基本组成（55）
需要控制母线的电压有较高的稳定性，可以采用斩波稳压器进行稳压，其接线如图18－4 （b）。斩波稳压是应用高频斩波原理来调节、稳定输出电压的，其稳压精度可以达到0.5%。但是斩波稳压器有额定输出电流的限制，一般配置的容量尽供正常负荷电流，过载能力差，当负载电流超过其额定电流时，其内部保护动作，输出电压会迅速下降，所以斩波常常配置硅链作为备用。

三、直流系统的基本组成（56）
硅链的降压值调整为比斩波稳压器略大，所以正常运行时硅链无电流通过，尽作为热备用，当负载电流增大超过斩波稳压器或斩波稳压器故障使控制母线下降时，硅链作为备用通道供给控制母线电源。