直流电源分类及应用场景分析

发电厂和变电站的直流电源分为独立和非独立操作电源两种。独立操作电源有蓄电池组和电源变换式直流电源两种。非独立电源有复式整流和硅整流电容储能直流电源两种。

1.蓄电池组直流电源

蓄电池组是一种独立可靠的直流电源，它由多节蓄电池串、并联组成。而蓄电池依据化学反应原理，在其充电时将电能转变为化学能储存起来；放电时，又将储存的化学能转变为电能送出，是一种可以重复使用的电源设备。

蓄电池组不受交流电源的影响，即使在厂（站）交流系统全部停电的情况下，一定时间内，仍能维持可靠供电。它是发电厂和变电站常用的直流电源。

2.电源变换式直流电源

电源变换式直流电源是一种独立式直流电源，其框图如图7-1所示。电源变换式直流电源由可控整流装置U1、48V蓄电池组GB、逆变装置U2和可控整流装置U3组成。

图7-1　电源变换式直流电源框图

正常运行时，220V交流电源经过可控整流装置U1变换为48V的直流电源，作为全厂（站）的48V直流电源；并对48V蓄电池GB进行充电或浮充电；同时经过逆变装置U2将48V直流电源变换为交流电源，再通过整流装置U3变换为220V或110V直流电源输出。

事故情况时，220V交流输入电源电压下降或消失，电源逆变装置U2由蓄电池组储供电，使可控整流装置U3继续输出220V或110V直流电源，从而保证了重要负载的连续供电，供电时间的长短取决于48V蓄电池组的容量。

一般电源变换式直流电源适用于中、小型变电站的弱电控制系统，为弱电控制系统提供操作电源。(www.xing528.com)

3.硅整流电容储能直流电源

硅整流电容储能直流电源是一种非独立式的直流电源装置。它由硅整流设备和储能电容器组成。

正常运行时，厂（站）用变压器输出的交流电源经硅整流设备变换为直流电源，作为电容器充电电源和全厂（站）的操作电源。事故情况下，可利用电容器正常运行储存的电能，向重要负荷（继电保护、自动装置和断路器跳闸回路）供电。

由于受到储能电容器容量的限制，事故时只能短时间向重要负荷供电。对于大型发电厂和变电站，此种电源装置很难满足复杂继电保护对操作电源的要求。因此，它只适用于35kV及以下电压等级的终端变电站。对于发电厂中远离主厂房的辅助设施，如水源地、二次灰浆泵房等的直流负荷供电，也可以采用硅整流电容储能直流电源装置。

4.复式整流直流电源

复式整流直流电源是一种非独立式的直流电源，适用于线路较多、继电保护较复杂的中小容量变电站。其框图如图7-2所示。

图7-2　复式整流直流电源框图

复式整流装置由电压源Ⅰ和电流源Ⅱ两部分组成。电压源I由电压互感器或变电站站用变压器TM供电；电流源Ⅱ由电流互感器TA供电。

在电力系统正常运行情况下，整流装置U1由变电站站用变压器TM或电压互感器供电；经U1整流输出直流电源向控制、信号和保护等操作电源供电。电力系统事故情况下，由电流互感器TA输出的二次电流通过铁磁谐振稳压器，经整流装置U2整流输出直流电源；铁磁谐振稳压器是维持操作电源母线电压恒定。而变电站的断路器合闸电源由站用变压器经整流装置供电。

另外，发电厂和变电站的直流电源按电压等级分为强电和弱电电源两种类型。一般直流电压等级为110V及以上称为强电电源；而直流电压等级为48V及以下称为弱电电源。本章重点讲解强电电源直流系统，而在本章第六节仅对弱电电源直流系统作简单介绍。