超实用直流电源系统技术规范书Word格式.docx
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月相对湿度平均值
≤90
4
海拔高度
m
≤2000
5
耐受地震能力
地震峰值加速度
m/s2
0.05g
1.4.执行标准
GB50054低压配电设计规范
GB50171电气装置安装工程盘、柜及二次回路接线施工及验收规范
GB50260电力设施抗震设计规范
GB/T2900.41电工术语原电池和蓄电池
GB/T4208外壳防护等级(IP代码)
GB/T7261继电保护和安全自动装置基本试验方法
GB/T17478低压直流电源设备的性能特性
GB/T17626电磁兼容试验和测量技术
GB/T19638.1固定型阀控式铅酸蓄电池第1部分技术条件
GB/T19826电力工程直流电源设备通用技术条件及安全要求
DL/T459电力用直流电源设备
DL/T637阀控式密封铅酸蓄电池订货技术条件
DL/T724电力系统用蓄电池直流电源装置运行与维护技术规程
DL/T781电力用高频开关整流模块
DL/T856电力用直流电源监控装置
DL/T1392直流电源系统绝缘监测装置技术条件
DL/T5044电力工程直流电源系统设计技术规程
DL/T5136火力发电厂、变电站二次接线设计技术规程
DL/T5137电测量及电能计量装置设计技术规程
2.技术要求
2.
2.1.通用要求
2.1.
a)直流电源系统接线:
两电两充双母线;
b)蓄电池组数:
2组;
c)蓄电池型式:
阀控式密封铅酸蓄电池;
d)蓄电池组容量:
300Ah;
e)蓄电池数量:
104只/组;
f)高频充电装置数量:
2套;
g)直流电源系统应配备:
监控装置、高频开关电源模块、48V通信电源模块、雷击浪涌吸收器、仪表、电压电流采集装置、绝缘监测装置、蓄电池管理单元等;
h)具备防雷保护功能并带有遥信报警信号;
i)应满足在运行中两段直流母线切换时不中断供电的要求。
切换过程中允许两组蓄电池短时并联运行;
j)两段直流母线采用断路器联络,每组蓄电池及充电装置应分别接入不同母线段。
充电装置由交流电源切换装置切换后供电。
如果有公用充电装置,则输出通过直流断路器分别接至两组蓄电池;
k)直流电源系统应选用直流断路器,上下级断路器应满足选择性配合要求,各断路器应配备跳闸报警及辅助信号触点并上传至监控装置,有信号灯指示其通断状态;
l)直流回路隔离电器应装有辅助触点,蓄电池组总出口熔断器应装有报警触点,信号应上传至后台监控系统。
直流电源系统重要故障信号应经硬接点输出至后台监控系统;
m)直流主母线及接头,应能满足相关规范要求的通流能力,母线应有阻燃绝缘套管;
n)设备应满足GB/T17626关于电磁兼容、抗干扰的要求[具体项目为静电放电抗扰度试验、电快速瞬变脉冲群抗扰度试验、浪涌(冲击)抗扰度试验、振荡波抗扰度试验等];
o)每段直流馈电屏及每面直流分电屏上应装设绝缘监测装置;
p)应装设专用的蓄电池放电试验回路;
q)柜内元件的布置应便于安装和维护。
2.2.高频开关电源模块
2.2.
a)应具有监控功能,且不依赖监控装置独立工作,应具备人机对话功能。
应支持与监控装置通信,接收并执行监控装置的指令;
b)应具有短路保护功能,短路排除后自动恢复输出;
c)应具有以下保护、报警功能:
过温保护、过电压保护、过电流保护、欠电压报警、过电压报警、交流欠电压报警、交流过电压报警、缺相报警、通信异常报警等;
d)整流模块支持带电热插拔;
e)冷却方式为智能风冷;
f)每套充电装置采用两路交流电源输入,两路交流电源应具有备用电源自动投切装置。
2.3.监控装置
监控装置是直流电源成套装置的监控、测量、信号和管理系统的核心。
监控装置通过RS-485通信口对整流模块、绝缘监测装置、电池巡检装置等下级智能设备实施数据采集和显示;
根据系统的各种设置数据进行报警处理、历史数据管理等;
同时对处理结果加以判断,根据不同的情况实行电池管理,输出控制等操作。
监控装置通过RS-485或RJ45网络接口与后台计算机通讯。
具体要求如下:
2.3.
2.3.1.显示功能
监控装置对下级智能设备上报的各种信息进行处理后实时显示,包括系统的交流工作电压、整流器输出电压和电流、蓄电池组电压和电流、直流母线电压和绝缘电阻、整流模块的电压和电流和电池组单体电池电压等。
通过监控装置的LCD触摸屏,可以随时查阅系统运行信息、历史信息和当前告警信息等。
在设置系统参数的过程中,能显示各种设置情况和动态的实时帮助信息。
装置应显示中文语言。
2.3.2.设置功能
将系统运行过程中需要的参数,通过LCD触摸屏输入到监控装置中去。
系统的设置也分为用户级和工厂级,用户级指在监控装置运行的过程中,用户仅可自行修改一些常用的参数,而且立刻生效;
工厂级可设置核心的、重要的参数,除工厂维护人员外,其他人不可擅自更改,而且在修改工厂级参数后,必须复位上电监控装置,这些参数才可生效。
用户级和工厂级设置均有密码保护功能,并且用户级密码可以随时修改。
2.3.3.控制功能
监控装置根据所采集数据,对下级设备执行相应的动作。
包括调节整流模块的输出电压、整流模块的限流点和控制整流模块的开关机等。
监控装置即可自动进行控制,用户也可在触摸屏上手动控制。
2.3.4.告警功能
下级设备产生的告警信息发送至监控装置中,监控装置会自动弹出告警屏并显示当前告警信息和告警图标提示。
在系统运行中,监控装置应根据所采集数据自行判断,并产生相应的告警信息。
在告警页面可浏览当前所有的告警信息,并可返回到系统原来的状态。
2.3.5.历史记录
系统运行过程中一些重要的状态和数据,应根据时间等条件存储起来,以备查询。
包括历史告警记录、历史事件记录、历史绝缘记录和电池测试记录等,同时应具有历史数据的清除和下载等维护功能。
历史告警信息的最大存储量为512条,每一条包括告警的类型、起始时间和结束时间,并保证掉电后不会消失,用户可在LCD上随时浏览。
历史事件信息的最大存储量为128条,每一条包括事件的类型(均充、放电或测试)、起始时间和结束时间,并保证掉电后不会消失,用户可在LCD上随时浏览。
电池测试记录是将每次电池组放电测试过程的每节电池的电压和内阻值记录下来,包括放电测试起始时刻和结束时刻共两组数据,同时输出电池性能分析结果,用户可以在LCD上随时浏览。
电池巡检周期数据记录是将巡检上送的单体电池电压和内阻信息记录下来,可保存10条。
历史数据的维护包括历史告警和事件记录的清除,可清除设备投运前,试验产生的历史记录。
可通过U盘下载历史绝缘和电池测试数据,供用户存档分析。
2.3.6.通讯功能
通讯包括与下级设备和后台的通讯。
与下级设备的通讯采用RS485方式,可实现每个串口处理多个下级设备;
与后台通过RS-485或RJ45网络接口实现远程通讯连接。
通讯功能是监控装置的主要功能,系统所有的实时数据和部分告警信息应通过该功能来获取。
应采用面向对象的编程方法将数据封装起来,利用并行处理和中断技术,确保系统在最短时间内得到数据,并响应后台的需求。
2.3.7.电池管理
电池管理是监控装置的核心功能,采用二级监控模式,对电池组的端电压、充放电电流、电池环境温度及其它参数作实时在线监测。
可准确地根据电池的充放电情况估算电池容量的变化,并能按用户设置的条件自动转入限流均充状态,可通过控制充电电压和电流来完成电池的正常均充过程。
可自动完成电池的定时均充维护,均/浮充电压温度补偿等工作,实现全智能化,不需要人工干预。
a电池管理的原则
Ø
防止过充电
在保证负载电流基本不变,以电池充电电流和总负载电流作为主要参考依据,通过调节整流模块输出电压及限流点,稳定负载电流,控制电池充电电压和电流,防止电池充电过流。
浮充转均充
以电池充电电流为依据,控制整流器由浮充转入均充。
均充转浮充
以充电电流,充电时间为依据,控制整流器由均充转入浮充。
温度补偿
电池的均/浮充电压应根据温度作适当补偿;
放电测试
通过降低整流器输出电压的方式控制电池组由浮充转入放电,通过调节放电负载控制放电电流,如果在设定的时间内蓄电池组端电压仍保持高于设定值,说明蓄电池容量符合要求。
当电池组输出电压低于预设放电结束电压,或放电持续时间到达预设时间长度,或整流器、电池组、直流母线有故障时结束放电。
放电结束后显示和记录放电测试结果。
通过以上管理措施,达到对电池充电过程的自动控制,实现全智能化,不需要任何人工干预,最大限度地延长电池的使用寿命。
b电池管理的功能要求
限流充电
整流器在对电池组充电(浮充或均充)的状态下,当电池的充电电流大于用户设定的充电限流值时,电池管理程序会根据负荷电流的大小,自动调节整流模块的输出限流点,使电池的充电电流限制在用户设定的范围内。
随着限流充电状态的进展,当电池组的端电压上升到用户设定的浮充或均充电压值后,电池管理程序自动调节整流模块的输出限流点到100%额定值,进入稳压浮充或均充状态。
自动均充
电池管理程序可自动记录均充和浮充的开始时刻。
监控装置在上电或复位初始、或者在交流恢复供电初始,会自动控制整流器对电池进行浮充。
在浮充状态下,若电池组因事故放电等原因使其充电电流大于用户设定的充电限流值,则进行限流浮充,当限流浮充时间达到15分钟后(用户可设定),电池管理程自动控制整流器对电池进行限流均充。
随着限流均充状态的进展,当电池组的端电压上升到用户设定的均充电压值后,电池管理程序自动控制整流器进入稳压均充状态。
自动均充转浮充
电池在均充状态下,如果均充时间超过用户设定的均充保护时间,电池管理程序则自动控制整流模块转入浮充状态;
或者当电池的稳压均充电流小于用户设定的转换电流值,且电池容量计算累加到100%标称值时,进入倒计时,当倒计时达到用户设定的转换时间后,电池管理程序同样会自动控制整流器转入浮充状态。
定期均充
电池管理程序可自动计算电池定期均充的时间,确定在何时启动定期均充,何时停止定期均充。
所有这些操作都是自动进行的,运行维护人员可以在现场通过监控装置上的显示来明确这一过程,也可在远程监控中心的主机上查看这一过程。
用户可选择对电池的均/浮充电压进行温度补偿控制,并可以设置温度补偿的中心点和温度补偿系数。
电池管理程序会根据电池的环境温度自动对电池的均/浮充电压进行微调。
用户可手动启动放电测试,或通过设定自动启动放电测试。
当满足以下任一条件时,自动终止放电测试。
电池组端电压小于装置预设放电终止电压;
放电持续时间达到装置预设放电终止时间。
当系统存在以下状态时,禁止启动放电测试,如果放电测试正在进行,则停止放电测试。
直流母线电压低于预设欠压门限;
电池组输出低于预设浮充欠压门限;
单体电池电压低于预设欠压门限;
整流器交流配电故障;
单体电池或电池组环境温度高于预设蓄电池过温门限;
电池出口断路;
电池巡检通信中断;
整流器通信中断;
母线电压表通信中断;
电池组电压表通信中断;
电池组电流表通信中断;
放电模块通信中断。
电池曲线显示
自动记录电池组放电过程中的端电压,并以曲线图的形式直观显示。
自动与手动相结合
监控装置可在“自动”和“手动”两种系统控制方式下工作:
在“自动”方式下,监控装置可自动完成上述的所有功能,完全不需要人工干预。
在“手动”方式下,电池的管理交给现场维护人员来完成,维护人员可通过菜单来选择对电池进行浮充或均充,通过调节整流模块的输出电压和限流点实现对电池的稳压限流充电,并且可对整流模块进行开关机控制。
手动方式下,监控装置只通过通信采集系统的实时数据,而不对电池作限流充电、自动均充以及均∕浮充电压温度补偿的控制,也不作充电过流、过压和欠压报警,但仍可对电池的容量进行估算。
由于长期均充可能导致电池寿命下降或损坏,为防止在“手动”方式下均充时间过长,监控装置应自动监视均充时间,当均充时间超过用户设定的均充保护时间时,应控制整流模块转入浮充。
异常处理
当直流电源系统出现异常时,为保证电池不因过充而损坏,同时兼顾到直流负载需求情况,监控装置会自动把电池置为浮充状态,直到系统恢复正常为止。
这些异常情况包括直流母线接地,直流母线过压,电池组均充过压,单体电池过压,单体电池过温,电池组环境温度过高,电池组出口断路,整流模块通信中断,母线电压、电池组电压和电流变送器通信中断,电池巡检模块通信中断。
专家维护系统
用户可根据本工程情况,设定电池的类型、容量和单体数量。
电池管理专家维护系统会按各类型电池的典型维护数据,自动计算并设置有关的运行参数,如均∕浮充电压值、充电限流值等,极大地方便用户管理,有效地防止不合理的设置参数造成电池寿命下降或损坏。
2.4.绝缘监测装置
2.4.
2.4.1.主要参数要求
项目
技术指标
母线电压检测精度
80%U≤Ub≤130%Un;
精度为±
1%
母线对地电压检测精度
10%Un≤Ud≤130%Un;
母线对地电容检测精度
3uF~270uF;
10%
母线接地电阻检测精度
10KΩ≤Ri≤60KΩ;
5%
60KΩ<Ri≤200KΩ;
支路对地电阻检测精度
Ri<
10KΩ;
精度为±
10KΩ≤Ri≤50KΩ;
15%
50KΩ<Ri≤100KΩ;
25%
交流窜入电压测量精度
10V≤Ua≤242V;
检测支路数目
每台装置≤128路
主机带从机数目
30台
同时监测母线段数
2段
2.4.2.主要功能要求
a)在线监测直流电源系统对地绝缘状况(包括直流母线和各个馈线回路绝缘状况),并自动检出故障回路,能监测母线正对地、母线负对地电压,能检测出每个支路的正对地电阻和负对地电阻;
b)应具有直流正负母线双极接地、两段直流混接,交流窜入、直流互窜、蓄电池接地等故障选线、测记和报警功能;
c)不应对直流电源系统注入交流信号;
d)绝缘监测装置应与成套装置中的监控装置或变电站监控系统通信;
e)被测母线及支路正极、负极对地绝缘电阻低于告警设定值时应发出报警信号,母线对地电压检测误差不大于±
1%,支路电阻检测误差满足DL/T1392相关要求
f)直流系统应具有交流窜电监测及报警功能,当直流系统发生有效值10V及以上交流窜电故障时,应能发出报警信号,并显示窜入交流电压的幅值
g)直流绝缘监测装置应具备绝缘降低预警功能,设备绝缘预警值为报警值的2倍
h)在绝缘监测过程中,因投切监测桥必然引起系统正负母线对地电压的波动,系统负极母线对地电压应小于系统额定电压的55%
i)直流绝缘监测装置应具有防止直流系统一点接地引起保护误动的功能。
j)绝缘监测装置的测量精度应不受直流母线运行方式的影响,绝缘监测装置应具备接地故障记忆及历史记录追忆。
k)进行绝缘监测时引起的直流对地电压波动不大于10%额定电压。
2.5.蓄电池巡检装置
应满足以下功能:
a)应与成套装置中的监控装置或变电站监控系统通信;
b)监测蓄电池单体电压、等运行工况;
c)蓄电池充、放电进行动态监测;
d)蓄电池温度进行实时测量。
降压装置应使用斩波调压与硅链调压互为备用的方式。
2.5.
2.5.1.斩波调压
a技术参数
参数
220V
110V
输入电压(VDC)
245V~280V
125V~145V
输入过压保护值(VDC)
290V±
5V
150V±
输入欠压保护值(VDC)
170V±
90V±
稳压精度
≤0.5%
纹波系数
6
音响噪声
<55dB
7
输出电压(VDC)
170V~230V可调
90V~115V可调
8
单模块最大输出电流(A)
21
9
输出过压保护值(VDC)
245V±
130V±
b工作原理
原理框图如下,直流电输入后,先经EMI滤波,然后斩波、滤波后输出直流电。
2.5.2.硅链调压
指标
备注
工作电压范围
80~150Vdc
160~300Vdc
电压调整级数
额定级差电压
4V
8V
动作值极限误差
≤1.0%
≤0.5%
报警触点容量
5A/250Vac(COSφ=1);
1A/220Vdc(T=0)
报警触点寿命
电气寿命为
次,机械寿命为5×
次
降压硅堆由多只大功率硅整流二极管串接而成,利用PN结基本恒定的正向压降作为调整电压,通过改变串入线路的硅管数量获得适当的压降,达到电压调节的目的。
降压硅堆均分为4节串联而成,在每节硅堆两端并联调压执行继电器的常闭触点,当驱动执行继电器动作,令其触点断开,使得该节硅堆被串入线路,降压单元的压降增大;
反之执行继电器返回,其触点闭合,使得串入线路中的硅堆数量减少,降压单元的压降减小。
应设置维护旁路开关,当硅堆降压单元维护更换时,为控制直流母线提供一个旁路直通回路,保证控制直流母线连续不间断供电。
2.5.3.功能要求
a)正常运行时斩波调压器工作,硅链调压器热备用,斩波调压器容量应满足通过最大负荷电流,并能承受要求的冲击电流;
b)在斩波调压器故障后自动无间断切换到硅链调压器工作,并且硅链调压器应带有自动/手动切换调节功能;
c)斩波调压器应具备可靠的防短路保护功能;
d)硅链调压器应具备可靠的防开路保护功能;
e)斩波调压器、硅链调压器应有独立的运行状态遥信触点信号输出。
2.6.蓄电池组
2.6.
2.6.1.主要技术参数:
a)单体电池标称电压:
2V;
b)单体电池浮充电电压:
2.23V~2.27V;
c)单体电池均衡充电电压:
2.33V~2.37V;
d)单体电池放电终止电压:
1.8V。
2.6.2.主要性能要求:
a)当环境温度在-10℃~+45℃条件下时,蓄电池性能指标应满足正常使用要求;
b)蓄电池在环境温度20℃~25℃时的浮充运行寿命不应低于10年;
c)蓄电池组10h率容量在第一次循环时应不低于0.95
,在3次循环内应达到1.0
;
d)蓄电池间接线板、终端接头应选择导电性能优良的材料,并具有防腐蚀措施。
蓄电池槽、盖、安全阀、极柱封口剂等材料应具有阻燃性;
e)蓄电池应采用全密封防泄漏结构,外壳无异常变形、裂纹及污迹,上盖及端子无损伤,正常工作时无酸雾溢出;
f)蓄电池极性正确,正负极性及端子应有明显标志。
极板厚度应与使用寿命相适应;
g)同一组蓄电池中任意两个电池的开路电压差,对于2V单体电池不应超过20mV,对于6V单体电池不应超过50mV,对于12V单体电池不应超过100mV;
h)蓄电池安全阀应在1kPa~49kPa的范围内可靠开启和关闭。
蓄电池开阀压力最高值与最低值的差值应不大于10kPa,蓄电池闭阀压力最高值与最低值的差值应不大于10kPa;
i)电池组间互连接线应绝缘,终端电池应提供外接铜芯电缆至直流柜的接线板;
j)蓄电池在以30I10电流放电3min后,蓄电池的开路电压应不低于其标称电压,端子、极柱及汇流排不应熔化或熔断,槽、盖不应熔化或变形。
k)按照GB/T19638.1规定试验方法,蓄电池存储180天后,其荷电保持能力不低于73%;
l)蓄电池组应考虑装设蓄电池巡检装置的位置。
2.7.测量仪表
直流电源系统应配备母线电压、蓄电池电压、蓄电池电流、充电装置输出电压和充电装置输出电流等表计,表计应采用数字表,精度0.5级。
分电柜应配置母线电压表。
2.8.技术参数表
参数名称
标准参数值
*交流输入电压
V
380±
15%
*交流电源频率
50±
*输入功率因数
≥0.92
*直流电压调节范围(220VDC系统)
198~260
*稳流精度
≤±
1%
*稳压精度
0.5%
*纹波系数
*效率
≥90%
*噪声(距离装置1m处)
dB
<
60
10
*高频充电模块并联工作时输出电流不均衡度
±
5%
11
蓄电池寿命
年
≥10
12
*温度系数
≤0.02%/℃
13
*设备的平均无故障时间
h
≥30000
2.9.其他要求
2.7.
2.8.
2.9.
2.9.1.屏体应满足以下要求:
a)屏体防护等级不应低于IP40,户外安装的屏体防护等级应不低于IP54;
b)屏体应有足够的支撑强度,应提供必要设施,以保证能够正确起吊、运输、存放和安装设备,且应提供地脚螺栓孔;
c)屏体下方应设有接地铜排和端子。
接地铜排的规格为5mm×
20mm,接地端子为压接型。
屏间铜排应方便互连;
d)屏内所安装的元器件应有型式试验报告和合格证,宜采用标准化元件和组件。
装置结构模式由插件组成插箱或屏柜。
装置中的插件应牢固、可靠,可更换。
屏体及包括所有安装在屏上的插件、插箱及单个组件应满足防震要求。
插件、插箱应有明显的接地标志。
所有元件应排列整齐,层次分明,便于运行、调试、维修和拆装,并留有足够的空间。
对装置中带有调整定值的插件,调整机构应有良好的绝缘和锁紧设施;
e)所有屏面应清洁,进行喷塑处理(不锈钢屏体除外),以防止在运输、仓储和运行中的腐蚀和锈蚀。
屏与屏的内外应清洁,应无灰尘、划痕及油污等;
f)对于必须按制造厂的规定才能运行更换的部件和插件,应有特殊的符号标出;
g)柜体应设有保护接地,接地处应有防锈措施和明显标志。
门应开闭灵活,开启角不小于90°
,门锁可靠。
门与柜体之间应采用截面不小于4mm2的多股软铜线可靠连接;
h)紧固连接应牢固、可靠,所有紧固件均具有防腐镀层或涂层,紧固连接应有防松措施;
i)元件和端子应排列整齐、层次分明、不重叠,便于维护拆装。
长期带电发热元件的安装位置应在柜内上方。
交流、直流接线端子应分置于屏柜不同层(侧)。
2.9.2.蓄电
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- 实用 直流电源 系统 技术规范