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关于变电站直流屏技术的分析研究
时间:2018-11-02 09:44:52 文章来源:www.bdrtdq.cn  作者:保定瑞通电气

直流屏是变电站正常运转的重要组成,其可以继续向变电站运送安稳的直流电源,满足了电力设备操作运转的用电需求。从实践运用状况来说,变电站蓄电池直流屏在运用寿数及电能供给方面的功用难以到达规范要求,约束了直流电源操作体系功用的发挥。研讨发现选用超级电容直流屏可有用处理直流电源供给难题,通过改进后的超级电容直流屏在功用、寿数、安稳等方面都有了很大的改进,其与蓄电池直流屏比较存在显着的优势。

直流电源操作体系简称“直流屏”,在变电站中向各种电力设备供给安稳的直流电源,也是现代变电站中心的电力操作电源。直流屏技能不只保护了电力体系的正常运转,关于其他元件的安稳操控也起到很好的保护效果。对变电站直流屏存在的问题进行深入剖析,可以确保继续性的直流电源供给,为电力设备及相关模块的正常操控发明有利的条件。电力职业积极引进直流屏技能可加速变电站的自动化、智能化开展,进步变电站设备运转的全体功率。

一、当时变电站直流屏存在的问题

国内变电站选用的直流屏由充电柜、充电模块、监控模块、电池组、降压硅链等结构组成,每一个模块都对直流电源供给发挥重要的效果。从职业开展趋势剖析直流屏,其归于数字化调控方式下运转的直流体系,对变电站直流电源供给具有调控、保护、管理、监测等多方面效果。现在,变电站选用直流屏技能具有了长途监测、调控等高档功用,便利了值班人员对电力体系运转的调控。但直流屏存在的一些问题也应该引起技能人员的重视,镉镍蓄电池、密封铅酸蓄电池是常用的直流屏,其主要问题如下:

(一)镉镍蓄电池直流屏

1.功用问题。变电站通过直流母线输出电能需求运用大批蓄电池模块,以此来坚持正常的直流电源操控。如:一般状况下,大型变电站直流母线输出220V,需运用200只左右的蓄电池组合模块。但镉镍蓄电池在出产处理期间,厂家无法确保每只蓄电池的充电、放电功用彻底一致,200只蓄电池组合起来会发作显着的特性差异。镉镍蓄电池直流屏在供给直流电源后所连接的充电电源一致,并且负荷放电的目标相同。这种特色导致局部镉镍蓄电池的功用削弱,下降了整个蓄电池组合模块的功用。

2.寿数问题。因为镉镍蓄电池组合资料的缺点,直流屏运转时本质上处于“浮充状况”,此时镉镍蓄电池直流屏的运用寿数取决于充电机。按照职业规范里的规则,厂家对镉镍蓄电池的确保命在10年以上,而详细运用的记载状况仅有5年左右的时刻。蓄电池直流屏寿数缩短的原因是由94于爬升电流超标会构成电解液中的水电解成氢、氧,这是构成蓄电池炸的根本原因,若选用镉镍蓄电池直流屏时未做特别处理,则很简单引起意外事故。因而,直流屏的运用寿数长短会遭到其他方面要素的约束。

3.氧化问题。变电厂镉镍蓄电池直流屏运用期间也会呈现氧化复原反响,使镉镍资料发作化学反响生成氧化镉,构成极板的有用面积不断减小。为了防止氧化复原反响的发作,变电站工作人员会定时对蓄电池进行“活化实验”剖析。在活化实验里需对蓄电池进行充放电处理,这一阶段的操作会发作极性反转而导致蓄电池作废。别的,氧化复原反响在损坏镉镍直流屏功用的一起,对变电站的安稳运转也会埋下安全隐患,如:若把蓄电池彻底设备于柜内,很简单引起焚毁、爆破等安全事故。

(二)密封铅酸蓄电池直流屏

在科学技能的推进下,国内变电站直流屏技能不断开展,许多新的蓄电池产品也在变电站中得到了遍及运用。依据镉镍蓄电池直流屏存在的缺乏,企业开端选用密封铅酸蓄电池,简称“阀控蓄电池”。这种产品在质量、功用、价格、保护等方面均优于镉镍蓄电池。如:阀控蓄电池无需进行过多的保护或加水处理,为变电站操作人员供给了很大的便利。但该直流屏处于“全密封”状况也引起了许多问题,尤其是在电池观测、查看等操作时,保护人员难以及时更新设备。别的,因为国内阀控蓄电池技能相对落后,产品运用于变电站时寿数无确保,并且关于阀控蓄电池直流屏的运转条件非常严厉,给变电站的正常出产构成了很大的困难。

二、影响阈控蓄电池寿数的要素

运用寿数是约束阀控蓄电池推行的重要因

素,各大、中、小型变电站选用这种电源设备均会考虑运用寿数的年限,以操控变电站的运转成本。经实验数据剖析,对阀控蓄电池运用寿数构成影响的要素集中在温度要素、放电要素、失水要素、腐蚀要素,等等。

(一)温度要素

虽然阀控蓄电池运用于变电站还存在显着的缺乏,但与镉镍蓄电池比较已经有了很大的改进,对变电站直流电源操作体系的运转发明了更好的条件。阀控蓄电池寿数对温度非常灵敏,出产厂家要求电池运转环境温为15℃~25℃,当环境温度超越25℃后,每升高10℃电池寿数就要缩短一半。

(二)放电要素

蓄电池被过度放电是影响蓄电池运用寿数的另一重要要素。当蓄电池被过度放电到输出电压为零时,会导致电池内部有很多的硫酸铅被吸付到电池的阴极外表,构成电池阴极的硫酸盐化。在阴极板上构成的硫酸盐越多,电池的内阻越大,阀控蓄电池的运用寿数会大大减短。

(三)腐蚀要素

板栅腐蚀是影响蓄电池运用寿数的重要原因。在开路状况下,铅合金与活性二氧化铅直接接触,并且一起浸在硫酸溶液中。在过充电状况下,正极因为析氧反响,水被耗费,H添加,然后导致正极邻近酸度增高。电池的栅板就会变薄,容量下降,会缩短运用寿数。

(四)浮充要素

变电站运用的蓄电池大多数都处于长时刻的浮充电状况下,这样会构成蓄电池的阳极极板钝化,使蓄电池内阻急剧增大,使蓄电池的实践容量(Ah)远远低于其规范容量,然后导致蓄电池所能供给的实践后备供电时刻大大缩短,削减其运用寿数。

(五)失水要素

蓄电池失水也是影响其运用寿数的要素之一,蓄电池失水会导致电解液比重添加,电池栅板的腐蚀,使蓄电池的活性物质削减,然后使蓄电池的容量下降而导致其运用寿数削减。当失水5.5%时,容量降到75%;失水到达25%时,容量根本消失。

三、超级电容用于直流屏的有关实验

为了证明超级电容用于变电站直流屏中的长处,列举了几个常见的实验事例,依据实验成果剖析超级电容直流屏技能的归纳功用特色。

(一)用超级电容对断路器合闸的实验

超级电容标称容量0.82F,耐压280V,用超级电容对断路器合闸的实验。实验方法:断开615柜合闸电源;将已充电的超级电容两出线端并接在合闸接触器触头上;模仿正常方法合闸,按下合闸接钮,记载合闸次数和电容端电压。共合闸15次,每次都合闸成功。成果:电容充电至10%额外电压95时,可对CD-Ⅱ型电磁组织牢靠合闸大于8次,每次合闸使电容端电压下降5V。

(二)超级电容充电时刻测验

超级电容的初充电,如不加限流电阻,相当于发作短路。出产厂家引荐运用1000W碘钨灯作限流电阻,其冷态电阻较热态电阻小近10倍,契合电容电压上升后宜减小限流电阻的要求。以下实验数据均是串入1000W碘钨灯实测的数据。成果:不同的充电电源对充电速度有影响,但不论什么电源电容由零伏充至额外电压时仅需3分钟。今后,长时刻浮充电流在0~10mA改变。

(三)超级电容自放电测验

将超级电容充至242V后,与负载彻底脱离,隔日同一时刻丈量电容端电压。成果:端电压下降速度与是否通过浮充有关,未经浮充开端几个小时达2~3V/h,即每小时下降2~3V,通过浮充半小时今后,自放电速度显着变缓,可能是电容内部电荷来不及散布均匀有关。在正常运用时,超级电容处在长时刻浮充状况,彻底断开负载后可坚持有用电压达3天(72小时)。

四、超级电容直流屏与蓄电池直流屏的功用比照

依据超级电容运用于直流屏的实验成果剖析,其不只摆脱了传统蓄电池直流屏存在的缺乏,也显着提升了变电站电力体系运转的功率,为操作人员的体系操控与改造供给了满足的直流电源。为了验证超级电容直流屏的许多优势,本文以运用功用为重点,从毛病、寿数、保护等方面,对超级电容直流屏与蓄电池直流屏进行归纳比照。

(一)毛病方面比照

变电站不论选用哪一类蓄电池,其在运用时都需求装备相应的放电设备,这是确保蓄电池继续供给直流电源的重要条件。参照实验成果判别,传统蓄电池直流屏选用的放电设备的毛病发作率显着高于超级电容直流屏,不利于变电站日常操作的安稳运转。而超级电容放电设备在结构方面更为简化,对其进行改造或放电愈加速捷。

(二)寿数方面比照

当蓄电池运用结束后需求进行充电才干正常运用,长时刻充电会导致蓄电池的运用寿数减短,一般要短于规范运用寿数的5~10年时刻,约束了蓄电池直流屏效果的安稳发挥。而超级电容直流屏的运用寿数更长,这是因为其不存在过充电、过放电问题,在出产期间限制zui高充电电压即可满足保护需求,有用防止了超级电容运用寿数减短。

(三)保护方面比照

从直流屏保护角度来看,变电站的日常保护工作量较大,不只要定时对蓄电池进行检测、更新,还要对电池内部的线路连接归纳监测,给工作人员构成了很大的难度。但超级电容直流屏用于变电站无需过多的保护,在设备初期对直流屏设备全面检测合格后即可长时刻运用。从功用康复来说,蓄电池放电后要通过几个小时的康复才干正常供电,超级电容仅需3~5分钟即可复原电能。坚持了变电站的正常供电。

五、结论

直流电源操作体系是变电站正常运转的根本确保,其可以及时将电流运送到各个电力设备中供给运用。伴随着社会现代化开展脚步的加速,我国变电站建造面临着新的改革优化,各种蓄电池直流屏逐步被其他方式的设备所取代,这关于变电站未来的改造开展大有协助。超级电容直流屏是变电站直流屏的先进技能,其在功用、保护、寿数、毛病等方面都显着优胜于传统的蓄电池直流屏,在电力职业中应得到全面推行运用。

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