硅整流电容储能直流解决方案

硅整流电容储能直流系统是通过硅整流设备，将交流电源变换为直流电源，作为发电厂和变电站的直流电源。当交流系统发生短路故障时，储能电容器仍然能保证控制、信号、保护及断路器跳闸回路的供电，使继电保护可靠动作，断路器跳闸切除故障元件。

一、硅整流电容储能直流系统

如图2-12所示，硅整流电容储能直流系统通常由两组整流器U1和U2、两组储能电容器CⅠ和CⅡ、隔离变压器T1和T2、刀开关QK1和QK2、二极管V1～V3及信号灯HL1～HL4等组成。

1号380V交流电源作为三相桥式整流装置U1输入电源，整流装置U1输出容量大。正常运行时，U1输出向断路器合闸电源母线Ⅰ供电；也兼向控制、信号及保护电源母线Ⅱ供电。2号380V交流电源作为单相桥式整流装置U2输入电源，整流装置U2输出容量小。正常运行时，U2输出向控制、信号及保护电源母线Ⅱ供电。

隔离变压器T1和T2通过对整流装置U1、U2输入电压的调整，维持直流母线电压恒定；另外，隔离变压器T1和T2也起到了交流、直流回路的隔离作用。

Ⅰ、Ⅱ组母线之间用串联电阻R1和二极管V3隔离。其中，V3为逆止元件，只允许合闸电源母线Ⅰ向控制、信号及保护电源母线Ⅱ供电，而不能反向供电，以保证Ⅱ母线供电的可靠性，防止在断路器合闸时，或Ⅰ母线发生短路时，引起Ⅱ母线电压严重降低；电阻R1用来保护V3，即当Ⅱ母线发生短路故障时，限制流过V3的电流。

FU1和FU2为快速熔断器，作为U1和U2的短路保护，在熔断时间上与馈线上的熔断器相配合。

图2-12　硅整流电容储能直流系统

信号灯HL1～HL4用来监视合闸、控制、信号及保护电源熔断器的完整性。若熔断器熔断，则相应信号灯熄灭。

直流母线正常情况下，整流装置U1和U2向Ⅰ、Ⅱ组直流母线供电，同时给储能电容器CⅠ和CⅡ充满电。在直流母线事故情况下，电容器CⅠ和CⅡ放电，将储存的电能作为继电保护和断路器跳闸回路的直流电源。在事故情况下，为了保证储能电容器CⅠ和CⅡ只向保护和断路器跳闸回路放电，而不向Ⅱ组直流母线放电，在电容器充电回路设置二极管V1和V2逆止元件。

二、储能电容器的容量及电压检查(www.xing528.com)

为了防止因储能电容器绝缘能力降低而击穿、电容器自放电加快而被烧毁以及电容器储能容量降低或电压下降，最终不能满足继电保护动作时间、先后或同时断路器跳闸的数量供电要求，应定期检查电容器的电压、泄漏电流和容量。其试验接线如图2-13所示。图2-13是检查图2-12中接于Ⅱ组直流母线上1号、2号保护回路储能电容器CⅠ和CⅡ的电压、泄漏电流和容量试验接线系统。其中，电压表PV和双投刀开关QK用来检查电容器CⅠ和CⅡ两端电压；毫安表PA1和按钮SB1用来检查电容器CⅠ的泄漏电流，毫安表PA2和按钮SB2用来检查电容器CⅡ的泄漏电流；按钮SB、时间继电器KT、过电压继电器KV、信号继电器KS、信号灯HL与转换开关SM相配合，检查电容器的容量。2-1。其中，SM有三个位置：“工作CW”位置、“检查CⅠ”位置、“检查CⅡ”位置。如图

图2-13　储能电容器容量、电压和泄放电流试验接线系统

（a）储能电容器容量、电压和泄放电流试验接线；（b）信号回路

表2-1　LW2-5、5、5、5/F4-X型转换开关触点图表

转换开关SM型号为LW2-5、5、5、5/F4-X，其触点图表见表2-13（a）所示，正常状态时，转换开关SM置于“工作CW”位置，检查电容器CⅠ和CⅡ两端电压及泄漏电流；转换开关SM置于“检查CⅠ”位置时，检查电容器CⅠ的容量；转换开关SM置于“检查CⅡ”位置时，检查电容器CⅡ的容量。

如图2-13所示，储能电容器容量、电压和泄放电流试验接线工作原理如下：

（1）电容器电压的检查。转换开关SM置于“工作CW”位置，其触点1-2、5-6和13-14均接通，则储能电容器CⅠ经触点1-2与1号保护控制母线（+、-）相连，同时储能电容器CⅡ经触点5-6和13-14与2号保护控制母线相连；将双投刀开关QK投入Ⅰ侧，其触点1-2、3-4接通，电压表PV接于电容器CⅠ两端，检查电容器CⅠ电压，正常指示值为直流母线额定电压；将双投刀开关QK投入Ⅱ侧，其触点5-6、7-8接通，电压表PV接于电容器CⅡ两端，检查电容器CⅡ电压，正常指示值为直流母线额定电压。

（2）电容器CⅠ容量的检查。将转换开关SM置于“CⅠ”位置时，其触点1-4、5-8、1-4、短接线13-16接通；1号保护控制母线“+”极经SM触点4-3及3-6与2号保护控制母线9-12和极相连，并经短接线1-8及SM触点5-8与电容器CⅡ正极相连；1号保护控制母线“-”极经短接线15-16、SM触点13-16及短接线13-14与2号保护控制母线“-”极相连，并与电容器CⅡ负极相连；此时，电容器CⅡ同时承担1号、2号保护控制母线上负载，而电容器CⅠ不带1号保护控制母线上负载运行，电容器CⅠ接入容量检查回路。电容器CⅠ正极经SM触点9-12、按钮SB2的常闭触点、按钮SB的常闭触点、时间继电器KT常闭触点及线圈与电容器CⅠ负极相连（电容器CⅠ对KT线圈放电）；时间继电器KT动作，其常闭触点打开，KT线圈经电阻R1自保持；经T秒延时后（T应比保护装置的动作时间大0.5～1s），KT延时动合触点闭合，过电压继电器KV励磁；KV常开触点闭合，启动信号继电器KS；KS常开触点闭合，信号灯HL亮，表明电容器CⅠ的电容量正常。如果时间继电器KT或过电压继电器KV不能动作，信号灯HL不亮，表明电容器CⅠ的容量不足或有开路现象，应及时检查并处理。

电容器CⅡ容量的检查。将转换开关SM置于“CⅡ”位置时，其触点2-3、6-7、10-11、14-15接通，此时电容器CⅠ承担1号、2号保护控制母线上的负荷；而电容器CⅡ则处于被检查的放电状态，工作原理同上内容。

（3）电容器泄漏电流的检查。正常时，毫安表PA1或（PA2）被按钮SB1（或SB2）短按，PA1或（PA2）毫安表指示值为零；检查电容器CⅠ泄漏电流时，按下按钮SB1，可以检测电容器CⅠ的泄漏电流；检查电容器CⅡ泄漏电流时，按下按钮SB2，可以检测电容器CⅡ的泄漏电流；若泄漏电流超过允许值，表明电容器绝缘电阻下降或自放电加快，检查原因并及时处理。