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直流系统及蓄电池浅谈

摘要：本文对电力系统中广泛应用的直流系统的配置及监控等方面做了分析说明，并对于蓄电池的维护题目进行了相应阐述。 　　直流系统为变电站的继电保护、控制系统、信号系统、自动装置、UPS和事故照明等提供电源。随着直流系统中阀控铅酸蓄电池、智能型高频开关充电装置等附属设备的技术性能日益优越，安全可靠性进步，促进了直流系统技术和设备的迅速发展。我分公司范围内的直流系统主要应用于变电所直流电源及UPS电源，此两种电源工作状况对于公司内的电气安全生产运行起着至关重要的作用，如何通过有效措施及维护手段保证特种电源的稳定是我们面临的一个关键题目。 　　电力系统中的直流电源部分由蓄电池组、充电设备、直流屏等设备组成。它的作用是：正常时为变电站内的断路器提供合闸直流电源；当厂、站用电中断的情况下为继电保护及自动装置、断路器跳闸与合闸、发电厂直流电动机拖动的厂用机械提供工作直流电源。它的正常与否直接影响电力系统的安全可靠运行。UPS不中断电源是一种含有储能装置、以逆变器为主要组成部分的恒压恒频的电源设备，是通讯设备、计算机控制系统等不得断电的系统不可缺少的外围设备之一，它的作用是在外界中断供电的情况下，UPS电源会自动切换，确保计算机、关键阀门、控制系统等设备正常工作不中断，以免重要数据的丢失及硬件的损坏，同时保证关键阀门及控制系统安全可靠工作。由此可以看出，这两种电源的直流部分是系统安全运行的一个关键环节，大家也越来越关注其工作状态的稳定性，并且探讨采取了一些积极有效的措施手段，力求电源的可靠运行。现就使用维护方面的几点感悟做一简析。 　　一、直流系统的配置 　　1．变电站的直流电源 　　变电站的直流系统应采用单母线或单母线分段接线。单母线接线简单、清楚，但可靠性与灵活性差；单母线分段接线可靠性较高，任一段母线出现故障或需要检验都不影响直流系统供电，建议变电站广泛采用单母线分段接线。        　　图一单母线接线 　　在以往的变电站中，10kV断路器多采用电磁操纵机构，需要直活动力合闸电源，其额定合闸电流较大，以CD10、CD-35、CD-25系列为例，合闸线圈电流为40～147A，所以事故放电末期承受冲击负荷时，确保直流母线电压在答应值范围内，是选择蓄电池容量的决定性因素。近年来，越来越多的10kV断路器采用弹簧操纵机构，这样就不需要直流系统提供动力合闸电源了，其合闸电流很小，则蓄电池的容量由全站的经常负荷和事故负荷决定，这样可大大减少蓄电池容量。目前使用中的个别直流电源配置方面有些过剩，可以考虑降低蓄电池容量，但是要留意统筹兼顾，不能简单的变动蓄电池的容量，蓄电池容量降低，直流电源的其他方面（如充电装置参数调整等）要做相应改动。 　　2．UPS电源 　　UPS电源的配置模式应根据负荷的具体情况区别对待。产业企业中，UPS电源一般为仪表工作电源，主要用于DCS系统、ESD系统、现场仪表、电磁阀等负荷。DCS是装置仪表控制的心脏。一般都有配置双回路冗余电源受电的产品。这些设备的冗余电源配置仅要求任何情况下不发生二回电源同时失电，设备就能够正常运行。ESD系统全部采用双回路冗余配置的电源，只需供给二回不同回路的电源即可，设备本身带有双电源调整器，任何时候只要有一回电源正常供电系统就能够正常工作。现场仪表一般对电源瞬间波动没什么影响，但对于参与联锁的信号可能有所影响。可以采用增加延时来消除电源短时中断所带来的影响。执行元件直接关系到阀门的打开或封闭动作，非常重要。采用双电源并联供电的方法解决。二台24V直流电源的电源部分分别由不同回路的二个AV220V电源供电，保证电磁阀、电气转换器等执行元件的正常运行。因此，建议采用以下方式对仪表电源供电。        　　图二仪表供电电源模式 　　UPS容量的选择是按大于设备容量的1.5倍来选择，没有按设备的计算负荷来配置电源容量。故在UPS电源投用后，经常会出现实际负荷仅有百分之十几甚至不超过百分之十的现象。目前我公司范围内大部分UPS电源容量严重过剩（其它企业也存在类似情况），存在资源浪费的状况，应该重新核算实际负荷，优化配置。以下是部分装置UPS电源负荷率统计：        　　表一部分装置UPS负荷情况

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专用电源三进单出KH-Z系列
产品信息
产品特点
高环境适应能力
●　电路板做“三防”涂覆处理，更适合隧道、广场等恶劣的环境
●　防尘过滤网设计，有效减少粉尘、汽车尾气等进入，净化机器内部环境，提升产品可靠性
●　防水顶盖等设计有能有效避免潮湿、滴水等对机器造成的问题
●　输入电压可以接三相，也可以单相接入，对电网环境适应性强

针对性的维护设计
●　占地面积小，可三面靠墙，节省摆放空间
●　整机可实现前端维护设计，既减少维护占地空间又方便特定环境在线维护
●　适合隧道、楼道空间狭小特点
●　模块化风机设计，方便在线维护

高可靠性设计
●　标配输出隔离变压器，具备良好的抗负载冲击和短路保护能力，工频设计更适应电力不稳的复杂电网环境
●　智能风机控制，延长风机的使用寿命和降低噪音
●　具有强制启动、手动/自动、实验等开关，能及时有效验证整机的切换性能及电池可靠性
●　具有年检、月检功能，实现电池的定期、自动管理
●　具备电池回路开关脱开告警：当电池回路开关断开，蜂鸣器告警同时LCD显示出现故障告警，避免应急时无法供电的致命问题

高性能设计
●　双MCU全数字化控制，整机精度高，运算速度更快
●　允许三相负载100%不平衡，负载适应性强，输出配电方便，尤为适用于交通、消防、工业应用等重要环境
●　宽范围电压输入设计，市电输入范围可达±20%，允许的市电频率可达45～55Hz，特别适用于隧道、广场恶劣的电网环境人性管理

维护简便
●　中/英文LCD液晶显示，可实时显示工作状态、参数信息等，方便用户管理
●　通过液晶，可以灵活设置月检、年检的日期与时间

完善的整机保护功能
●　逆变输出短路保护
●　市电输入高压保护
●　输出高低压保护
●　充电器短路保护
●　过温保护
●　过载保护

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工业用P系列