学习子情境7交、直流电源柜

时间：2023-08-22 理论教育版权反馈

【摘要】：学习目标明确交、直流电源柜的作用、结构及工作原理。明确交、直流电源柜在运行中的要求。了解交、直流电源柜在运行中和检修时的方法和注意事项。任务4：查阅各种资料了解微机控制高频开关直流电源柜主要故障产生原因及处理方法。第二部分：进行交、直流电源柜日常巡视任务6：完成蓄电池日常巡视表的填写。任务7：完成交、直流电源柜的巡视。

学习子情境7交、直流电源柜

学习任务书

小组编号：____________ 成员名单：____________

学习任务描述

通过本情境的学习，要求能够做到：了解交、直流电源柜的工作原理，熟悉微机控制高频开关直流电源柜的组成和各模块工作原理，熟悉微机控制高频开关直流电源柜正常运行步骤、主要故障产生原因及处理方法。

学习任务：交、直流电源柜的运行与维护

学习对象：交流电源柜、直流电源柜

工具：生产文件、工作工具、量具等

学习步骤：

（1）了解交流电源柜的工作原理及接线示意图。

（2）了解直流电源柜的组成。

（3）了解直流电源柜的型号。

（4）熟悉直流电源柜的各模块工作原理。

（5）了解微机控制高频开关直流电源柜正常运行步骤。

（6）熟悉微机控制高频开关直流电源柜主要故障产生原因及处理方法。

学习方法

资讯：接受学习任务，根据引导问题，通过学习查找资料、网络信息等，建立总体印象。

计划：与小组成员、老师、师傅讨论交、直流电源柜在变电所中的重大作用。

决策：与老师或师傅进行专业交流，确定本项目的工作步骤和涉及的工具，拟定检查、评价标准。

实施：按确定的工作步骤完成行动化学习任务，发现问题，共同分析，遇到无法解决的问题时请老师或师傅帮助解决。

检查：（1）生产文件准备好了吗？

（2）工具准备好了吗？

（3）安全事项有哪些？

评价：与同学、老师、师傅进行专业交流，有改进的建议吗？

学习目标

（1）明确交、直流电源柜的作用、结构及工作原理。

（2）明确交、直流电源柜在运行中的要求。

（3）熟悉交、直流电源柜的日常巡视内容、仪表、工具等。

（4）了解交、直流电源柜在运行中和检修时的方法和注意事项。

行动化学习任务

第一部分：进行交、直流电源柜知识的学习

任务1：查阅《牵引变电所运行检修规程》有关交、直流柜内部器件的巡视要求。

任务2：查阅各种资料了解交、直流电源柜的结构。

任务3：查阅各种资料了解微机控制高频开关直流电源柜的工作原理。

任务4：查阅各种资料了解微机控制高频开关直流电源柜主要故障产生原因及处理方法。

任务5：列出蓄电池组的日常巡视表。

第二部分：进行交、直流电源柜日常巡视

任务6：完成蓄电池日常巡视表的填写。

任务7：完成交、直流电源柜的巡视。

任务8：总结安全注意事项。

学习信息

一、交流电源柜

变电所的所用交流电源柜主要用来提供直流蓄电池的充电电源、一些电气设备的操作电源（如隔离开关的操动机构）、高压室及变压器的通风电源、变压器调压开关的控制及设备检修电源、所内的空调及照明电源等。这些设备所需的电源对变电所的安全运行有着至关重要的作用，因此变电所的所用交流电源柜必须安全可靠。

保证安全可靠而不间断地供电，是所用交流系统安全运行的首要任务。当一台所用变压器失去作用时，应有一个备用电源能立即替代工作，因此，变电所的所用交流电源柜应至少取用两个不同的电源系统，配备两台所用变压器。

我国电力行业标准《220 kV～500 kV变电所所用电设计技术规程》（DL/T 5155—2002）中关于所用交流电接线方式是这样描述的：“4.2.1 所用电低压系统应采用三相四线制，系统的中性点直接接地。系统额定电压380/220 V。4.2.2所用电母线采用按工作变压器划分的单母线。相邻两段工作母线间可配置分段或联络断路器，但宜同时供电分列运行。两段工作母线间不宜装设自动投入装置。4.2.3当任一台工作变压器退出时，专用备用变压器应能自动切换至失电的工作母线段继续供电。”

交流电源柜母线采用按所用变压器划分的单母线分段接线，即每台变压器各接一段母线。相邻两段工作母线间可配置分段或联络断路器，宜同时供电分列运行，并装设 ATS（Automatic Transfer Switcher）自动转换开关，ATS开关带有双断口，通过马达驱动，连杆机构采用跷跷板式的机械设计，实现电气机械双闭锁，从根本上杜绝两路电源并列运行的可能性。一个ATS开关可以代替两个接触器或空气开关。当任一母线所接的电源退出的情况下，仍可从相邻的母线段取得电源，保持供电的连续性，其接线如图3.7.1所示。

图3.7.1 110 kV、220 kV变电所采用AST开关交流电源柜接线示意

交流电源柜一般在投入运行后操作较少，由于有自投回路的存在，可以保证对外供电的可靠性与安全性。有些变电所对其监控的重点是测量两路进线的断路器的分合闸位置，不再对它们进行遥控操作，不再监测馈线开关的位置，将这些重点需要监测的模拟量和开关量接入公用测控装置中，不再设置专用的测控装置。

二、微机控制高频开关直流电源柜

微机控制型高频开关直流电源柜（GZDW）是一种智能型高频开关直流电源装置，可以提供对电源系统的“遥测、遥控、遥信、遥调”的支持，实现无人值守，能满足正常运行并能保障在事故状态下对继电保护、自动装置、高压断路器的分合闸、事故照明及计算机不间断电源等提供直流电源或在交流失电时，通过逆变装置提供交流电源。其主要应用于电力系统中的小型发电厂、水电所、各类变电所和其他使用直流设备的用户（如石化、矿山、电气化铁道等），适用于开关分合闸及二次回路中的仪器、仪表、继电保护和故障照明等场合。

（一）直流电源柜的发展历史

直流电源柜从直流发电机—磁饱和稳压—硅整流—晶闸管整流（相控）—微机控制高频开关整流直流电源（现广泛应用）。

（二）微机控制型高频开关直流电源柜的特点及型号

1. 特点

（1）高可靠性。采用开关电源的模块化设计，N＋1热备份；充电模块可以带电热插拔，平均维护时间大幅度减少；可靠的防雷和电气绝缘措施，选配的绝缘监测装置能够实时监测系统绝缘情况，确保系统和人身安全；系统设计采用IEC（国际电工委员会）、UL等国际标准，可靠性与安全性有充分保证。

（2）高智能化。监控模块采用大屏幕液晶汉字显示，声光告警；可通过监控模块进行系统各个部分的参数设置；模块具有平滑调节输出电压和电流的功能，具备电池充电温度补偿功能；备有多个扩展通信口，可以接入多种外部智能设备（如电池监测仪、绝缘监测装置等）；现代电力电子与计算机网络技术相结合，提供对电源系统的“遥测、遥控、遥信、遥调”的支持，实现无人值守；蓄电池自动管理及保护，实时自动监测蓄电池的端电压、充电放电电流，并对蓄电池的均浮充电进行智能控制，设有电池过欠压和充电过流声光告警。

2. 系统型号

如图3.7.2所示为微机控制高频开关直流电源装置的型号。

图3.7.2 微机控制高频开关直流电源装置的型号

如GZDW33-100Ah/220-M表示33接线方式、蓄电池容量为100 Ah、直流电压为220 V的阀控式铅酸蓄电池。

3. 充电模块型号

充电模块共有5种型号，可归为两类：20 A充电模块和10 A、5 A系列充电模块，如表3.7.1所示。

表3.7.1 充电模块型号

4. 微机控制型高频开关直流电源柜可根据用户要求配置系统

（1）大系统：蓄电池容量大于200 Ah以上，适用于35 kV、110 kV、220 kV、500 kV变电所及发电厂。

（2）小系统：蓄电池容量小于100 Ah及以下，适用于10 kV、35 kV变电所及小水电所等场所。

（3）壁挂式直流电源：适用于开闭所、配网自动化、箱式变压器等场所。

（三）微机控制高频开关直流电源柜的外观

GZDW系列智能高频开关直流电源装置分为标准一体柜系统、小型一体柜系统（以上两种充电、馈电在一个柜体中）和分屏柜系统（充电、馈电分离到多个柜体中）三种形式。图3.7.3所示为分屏柜系统的外观图。

（四）GZDW系列智能高频开关直流电源柜的组成和各模块工作原理

1. GZDW系列智能高频开关直流电源柜的组成

（1）按功能分：充电模块、微机监控模块、电压调整模块、绝缘检测模块、直流馈电回路、蓄电池组等。

（2）按屏分：充电柜、馈电柜及电池柜等。

2. GZDW系列智能高频开关直流电源柜的基本工作原理

如图3.7.4所示为智能高频开关直流电源柜的工作原理框图。

图3.7.4 直流电源柜工作原理框图

（1）系统交流输入正常时，两路交流输入经过交流切换控制选择其中一路输入，并通过交流配电单元给各个充电模块供电。充电模块将输入三相交流电转换为220 V或110 V的直流，经隔离二极管隔离后输出，一方面给电池充电，另一方面给合闸负载供电。此外，合闸母线还通过降压硅链装置与控制母线连接，提供控制母线电源。

系统中的监控部分对系统进行管理和控制，信号通过配电监控分散采集处理后，再由监控模块统一管理，在显示屏上提供人机操作界面，还可以接入到远程监控系统。系统还可以配置绝缘监测仪或绝缘监测继电器，监测母线绝缘情况。

（2）交流输入停电或异常时，充电模块停止工作，由电池供电。监控模块监测电池电压、放电时间，当电池放电到一定程度时，监控模块告警。交流输入恢复正常以后，充电模块对电池进行充电。

3. 充电模块的工作原理

充电模块分别由充电和控制高频开关电源模块组成，采用N＋1热备份。所谓N＋1热备份是指：若直流柜为满足正常工作需要3台直流输出电流为10 A的高频开关模块，实际该直流柜配置4台（N＋1），充电模块用备份的方式向蓄电池组进行均充或浮充电。控制模块也采用N＋1热备份，用备份的方式向经常性负荷（继电保护装置、控制设备）提供直流电源。这样当其中任一台模块出现故障后，不会影响装置的正常工作，使装置运行的可靠性大大提高。

（1）充电模块工作原理如图3.7.5所示。

图3.7.5 充电模块工作原理

三相交流电源经过EMI滤波器输入到整流电路，将交流整流为脉动的直流输出，通过无源功率因素校正（PFC）电路，将脉动的直流转换为平直的直流电源，DC/AC高频逆变器将直流转换为高频交流电源，通过高频整流电路将高频的AC转换为高频脉动的直流，此直流通过高频滤波输出。

其中DC/AC高频变换电路在脉宽调制（PWM）电路的控制下通过调整变换电路的脉冲宽度，以实现电压调整（包括稳压和电压整定）。

整个充电模块在微机系统的监控下工作，包括模块的保护、电压调整等，同时微机实现将充电模块的运行数据上报到监控模块和接受监控模块的控制命令。

（2）系统充电的工作状态有以下4种：

① 初充电状态。

此工作状态只是在使用传统铅酸蓄电池时，对蓄电池进行初充电的一种工作状态。使用前应将动力母线及控制母线负载全部断开，否则过高的电压会损坏直流系统的终端用电设备。初充电时，首先将微机监控模块均充电压设定值设置到所需初充电压，手动启动均充电状态，对蓄电池进行初充电，充电完毕后，再将均充电压设定值设回到所需均充电压值。

② 浮充电状态。

系统正常长期工作状态为浮充电状态。浮充电压一般取2.23～2.27 V乘上电池节数。

③ 均充电状态。

均充是在系统交流输入失电、蓄电池较大容量放电后，进行快速补充充电而采用的一种运行方式，同时也作为消除长期浮充电状态运行的蓄电池差异而采用的一种运行方式。均充电压一般取2.35～2.40 V乘上电池节数。

④ 核对性放电。

蓄电池在长期运行一定时间后，按相关运行维护规程应对其进行核对容量充放电试验。

浮充电状态、均充电状态是系统经常工作状态，此时蓄电池接于系统直流母线运行。通过微机监控模块自动按运行曲线控制或人为操作微机监控模块前面板，可以实现两种工作状态的转换。

（3）充电模块的工作方式。

充电模块投运时，其直流输出电压均调整在蓄电池浮充电压上。微机监控模块投入运行时，系统直流输出电压由微机监控模块自动控制；当微机监控模块因故障退出运行时，系统自动工作在浮充状态。调试时，应关掉微机监控模块，分别投入电源模块，通过调节模块前面板上的电位器，将其输出电压调节至蓄电池浮充电压。

（4）充电模块的外观如图3.7.6所示。

充电模块显示内容：充电模块的LED可以显示模块的输出电压和输出电流，其切换通过面板上的显示切换开关来切换。

图3.7.6 充电模块的外观

面板上的发光二极管分别指示模块输入电源正常（绿色）、模块保护（黄色）、模块故障（红色）。其中，模块保护包括交流过、欠压，过温、缺相，输出欠压等；模块故障包括模块输出过压。

模块面板上嵌入的电位器用来调整模块在手动状态下的输出电压，注意只有在手动方式下，调节该电位器才起作用。

充电模块地址及手动/自动拨码开关用来设置模块通信地址和选择手动功能。

自动：在自动工作方式下，模块的输出电压、限流点、开关机均由监控模块进行控制，人工无法进行干预，如果模块设计用作合闸模块对电池进行充电，一般应设置为自动工作方式。

手动：手动状态下，模块的输出电压有上述介绍的面板电位器进行调整，模块的输出电压、限流点和开关机等均不受监控模块控制，但可以将模块的运行参数上报给监控模块。如果模块连接到控制母线上，为单一稳定电压输出，应将模块设置为手动状态，调整电位器为需要输出的电压值，此时模块的限流点全部放开，为105%～110%。

调节电位器可使充电模块输出电压最高达到284 V/142 V，在系统正常时请勿随意调节该电位器。由于不同用户选择蓄电池的节数有差异，为安全起见，充电模块的输出在出厂时已整定在234 V/117 V浮充电压值上。

4. 监控模块的工作原理

监控模块在电源系统中，对充电模块、充电柜、馈电柜、微机电池监测仪、微机绝缘监测仪等下级智能设备实施数据采集并加以显示；也可根据系统的各种设置数据进行报警处理、历史数据管理等动作；同时，能对这些处理的结果加以判断，根据不同的情况实行电池管理、输出控制和故障回叫等操作；最后，监控模块还可以实现与后台机的通信。

监控模块通过 RS-485 通信口将各充电模块监控、充电柜监控、馈电柜监控、绝缘监测模块连接为一体，同时提供RS-232和RS-485/RS-422接口与后台计算机通信。通过对不同监控发出数据采集或各种控制命令，获得系统各种运行参数，实施各种控制操作，很好地实现电源系统的“四遥”功能——“遥测”“遥信”“遥控”“遥调”。

（1）监控模块功能。

如表3.7.2所示为监控模块功能表。

表3.7.2 监控模块功能表

监控模块汇集电源系统的各种数据、工作状态，通过整理、分析，实现对电源系统以及电池充放电的全自动管理。操作人员还可通过键盘对充电模块进行强制开启、关停、均浮充等控制，对充电模块的限流点和输出电压进行调节。

电源集中监控维护后台不仅可以实时显示当前电源系统的全部详细数据、状态，也可对电源系统发出限流、均浮充电压调节、充电模块开启、关停等各种控制命令。

（2）监控模块接口。

各种型号串口如图3.7.7所示。

图3.7.7 型号串口示意图

当串口用于RS485接口时，DB9的第1脚为DATA＋，2脚为DATA－，其他为空。

当串口用于RS422接口时，1～4脚分别对应TX＋、TX－、RX＋、RX－，其他为空。

监控模块在电源监控三级系统中处于上传下达的中间核心地位，除了负责收集、处理、上送各监控板的数据外，还可根据电源系统的当前数据实现电池管理等智能化管理功能，也能通过后台实现“四遥”功能。

监控模块面板上有执行操作的按键和显示信息的液晶显示屏及显示模块工作情况的电源指示灯和告警指示灯。

液晶屏能显示汉字，并且带有背光灯，保证在黑暗的环境中仍然能显示清楚。当在设置保护时间之内没有任何按键响应，背光灯将自动熄灭，以节能并延长其使用寿命。保护后按任意一个按键能唤醒背光灯重新点亮。

监控模块上有两个指示灯，绿色的用来指示电源，当发生告警时，红色指示灯点亮，同时模块内的蜂鸣器发告警音。

监控模块的按键主要有功能按键、方向键、数字输入按键以及用来对监控CPU进行复位的复位键等。

功能键对应显示屏右边的反白信息，按各功能键可进入相应的功能。

方向键的作用是用来选择菜单功能的，在同屏显示中，通过方向键来选择不同内容。

数字键的功能是配合确认键将各种参数直接输入，同时实现同屏中多项功能的唯一选择（如上述主菜单中选择“模块参数菜单”等）。

操作中的几点注意事项：

① 参数设置输入后，必须按“确认”键，显示“操作成功”方为有效。

② 参数设置输入在软件中随时对输入数据进行有效性检查，无效数据无法输入。但有些数据虽然能够输入却并不合理，输入参数时一定按使用条件和具体要求设置。

③ 在维护级设置完成后，必须对监控模块进行复位以保证参数设置的有效性。

④ 更改用户级密码请用方便易记的数字，防止遗忘，不要试图更改维护级密码。

5. 电压调整模块

因蓄电池组的均充、浮充电压分别为254 V和243 V，通常高于控制电压，为保证控制母电压为220（1±10%）V，需采用电压调整装置进行调压（采用103只、2 V/只蓄电池的直流柜，其均充、浮充电压分别为242 V和232 V，能满足控制母电压220（1±10%）V 的范围，故可不用电压调整模块）。

在直流柜中常用的调压方法有：硅链或硅降压模块及利用斩波无级降压的方法，本书重点介绍目前直流系统中应用最广泛的硅链或硅降压模块的降压方法。

（1）电压调整装置的工作原理图。

电压调整装置的工作原理如图3.7.8所示。

图3.7.8 7级硅降压模块电压调整装置原理

（2）调压原理。

硅链和硅降压模块调压原理相同，硅降压模块调压性能优于硅链，但价格较高。

在直流电源系统正常运行（当交流正常供电）时，调整硅降压模块加在逆止二极管 D1阳极上的电位低于控制高频开关电源模块输出的＋极电位，逆止二极管D1处于截止状态，硅降压装置不工作，控制电压由控制高频开关电源模块直接提供稳压精度为±0.5%的220 V的控制电压。

当控制模块故障或交流失电时，控制模块停止工作，控制母线＋WC的电压可通过蓄电池经降压单元来提供。蓄电池组的均、浮充电压通常高于控制电压，因此需采用电压调整装置进行调压，保证控制母电压为220（1±10%）V。

图中 K1、K2、K3是三个直流调压接触器，它们的常开接点分别与一个、二个和四个硅降压模块相连（每一个降压模块可降压5.6 V，7个降压模块最大降压值为39.2 V），它们的线圈可由自动降压控制器自动或通过调压万转开关手动控制。自动降压控制器由取样单元实时监测控制母线电压，当控制电压过高或过低时，自动降压控制器可根据电压的高低自动地分别使 K1、K2、K3三个调压继电器接通或断开改变串入降压回路的降压模块数量，从而使控制电压达到220（1±10%）V。

如当交流失电时，若蓄电池处于浮充状态，此时蓄电池组电压为 243 V，为保证控母电压为220 V则应降压23 V。此时，自动降压控制器自动接通K1和K2线圈，K1和K2的接点闭合短接3个降压模块，蓄电池经4个降压模块降压，降压值为4×5.6＝22.4（V），实际控制电压为243－22.4＝220.6（V），从而保证控制电压在220（1±10%）V 的范围内。

在正常运行时，调压万转开关应置于自动挡（0挡），调压万转开关的触点7-8接通，自动降压控制器电源接通，调压单元自动工作。当自动降压控制器故障时（直流电源系统发出声光报警，光字灯发出控母电压异常信号），此时可用手动调压并观察控制电压表使控制电压达到要求值。

目前电力系统中，由于高压断路器的220 V直流操作机构采用弹簧操作机构，分、合闸电流小，工作电压可在220（1±10%）V范围内正常工作。大系统直流电源装置中蓄电池采用103只，蓄电池的均充电压和浮充电压分别为242 V和232 V，因此，在大系统直流屏中可取消调压装置。

6. 微机绝缘监测模块

（1）功能及特点。(www.xing528.com)

微机绝缘监测装置是高频开关电源系统的组件之一，用于在线监测直流母线和各分支路的绝缘及分布电容状况。

绝缘监测仪的主要特点如下：实时监测和支路巡检相结合，保证监测的实时性；RS-485串行口，与监控上位机通信；可以设置告警限，适应不同地区的气候条件；可监测一段独立的直流母线或单母线分段等情况，对于母线电压等级无需额外设置；可以监测正负母线绝缘等值下降；装置内部具有自检功能，便于维护；支路分布电容高达20 μF时能准确测量。

（2）工作原理。

绝缘监测仪的基本原理结构框图如图3.7.9所示。

图3.7.9 绝缘监测仪的基本原理结构框图

系统工作时分为常规检测和支路巡检，常规检测是在系统正常运行时实时监测正负母线的对地电压，得到绝缘电阻值；在发生绝缘下降时发出报警信号，点亮故障灯，并将故障标志上送监控上位机，同时投入低频信号，进入支路巡检状态。

支路巡检是对各支路进行巡回检测，分别计算各个支路的接地电阻的分布电容。支路巡检方法是在正负母线平衡投入低频交流信号，利用每一支路穿套在正负母线上的互感器感应出此交流信号，此信号即反映了该支路的接地阻抗的大小，再从中分离出阻性和容性电流即可得出该支路的接地电阻值。

在绝缘监测中采用了特有的阻性和容性分离技术，使分布电容的影响减小到最少，在支路分布电容小于2 μF的情况下精度不受影响。在极少数情况下有分布电容大于2 μF的支路，只需要经过调整即可达到精度要求，并且不会出现误判和漏判支路的情况。

每台绝缘监测仪可以检测一段独立母线（包括单母线分段），48 个支路。系统可扩展，当系统只有一个馈电柜时，无需扩展；当有多个馈电柜时，通过扩展接口可以扩展从机，每台从机也可以检测48个支路，最多可以扩展4个从机。主机通过扩展接口实现对从机的控制和通信。

7. 直流馈电回路

（1）直流馈电回路的作用。

直流馈电回路是直流系统通过接在合闸母线和控制母线的专用直流断路器向负荷供电的回路，负荷种类一般包括经常性负荷、事故负荷和冲击负荷等。

（2）直流馈电断路器。

由于直流灭弧比交流灭弧困难得多，在直流柜中必须使用直流专用断路器，如5SX系列（西门子）、GM系列（北京人民）的断路器。使用时除额定电压、额定电流的选择外，还应注意开关的极性和上下进线方式不能接错，否则将烧坏开关。注意：西门子5SX系列直流空气断路器接方式是下进上出，其他品牌的空气断路器是上进下出。

8. 蓄电池组和电池管理

（1）蓄电池组的作用及种类。

① 根据不同电压等级要求，蓄电池组由若干个单体电池串联组成，是直流系统重要的组成部分。正常运行时，充电单元对蓄电池进行浮充电，并定期均充。当交流失电情况下，直流电源由蓄电池组提供。

② 电力系统常用蓄电池的种类为镉镍电池、防酸隔爆铅酸蓄电池、阀控式密封铅酸蓄电池。相比较前两种电池阀控式密封铅酸蓄电池自放电小，内阻小、输出功率高，具有自动开启、关闭的安全阀（当蓄电池严重过充，产生过量的气体使蓄电池内部压力超过正常值时，气体将通过自动开启的安全阀排出，安全阀上装有滤酸装置，以防酸雾排出。当压力恢复到正常值后，安全阀自动关闭），且在一般情况下，不需维护（无需补水、加酸）。目前电力系统广泛采用阀控式密封铅酸蓄电池。

（2）有关充放电的专用名词术语。

① 初充电：新的蓄电池在交付使用前，为完全达到荷电状态所进行的第一次充电。初充电的工作程序应参照制造厂家说明书进行。

② 恒流充电：在充电电压范围内，充电电流维持在恒定值的充电。

③ 均衡充电：为补偿蓄电池在使用过程中产生的电压不均匀现象，使其恢复到规定范围内而进行的充电。

④ 恒流限压充电：先以恒流充电方式进行充电，当蓄电池组端电压上升到限压值时，充电装置自动转为恒压充电。

⑤ 浮充电：在充电装置的直流输出端始终并接着蓄电池和负载，以恒压充电方式工作。正常运行时承担经常性负荷的同时向蓄电池充电，以补偿蓄电池的自放电，使蓄电池以满容量的状态处于备用。

⑥ 补充充电：蓄电池在存放中，由于自放电使蓄电池容量逐渐减少，甚至于损坏，应按厂家说明书定期进行充电。

⑦ 恒流放电：蓄电池在放电过程中，放电电流值始终保持不变，至放到规定的终止电压为止。

⑧ 蓄电池组容量试验：新安装的蓄电池组，按规定的恒流充电将蓄电池组充满容量后，再按规定的恒流放电至其中任一个蓄电池到终止电压为止。其蓄电池组的容量按下式计算：

C＝Ift

式中 C——蓄电池容量，Ah；

If——恒定放电电流，A；

t ——放电时间，h。

⑨ 蓄电池容量符号：

C10——10 h（10小时充电或放电率）额定容量，Ah。

⑩ 放电电流符号：

I10——10 h（10小时充电或放电率）放电电流，A。

（3）电池管理。

① 充电柜中电池参数设置。

电池组的标称容量指电源系统所挂的电池组的标称容量，设置标称容量时，应根据电池的实际情况加以修正，当电池使用时间过长时，可相应减小电池的标称容量值，此值的设置可使在循环使用电池时容量的计算更加准确。

充电效率出厂时设定为95%，此时若以10 A电流充电1 h，则电池容量可增加9.5 Ah。电池组的充电效率应根据电池的实际情况凭经验设置，此值将影响电池充电容量的计算。

电池充电过流点一般设为电池标称容量的20%，对于200 Ah的电池组，可设为40 A，当电池充电电流超过充电过流点时，系统将会产生电池电流过流告警。

设置电池充电限流点，可把电池充电电流限制在允许的范围内，通常此值设为电池标称容量的10%，对于200 Ah的电池组，可设为20 A。

传感器系数指检测电池电流的传感器放大系数，出厂值为 100，要视用户选用的传感器型号而定，传感器系数设置错误将引起电池电流测量值的严重误差。

② 电池管理参数设置。

均充、浮充电压要根据电池厂家的要求设置。设置的均充、浮充电压值是根据所用电池组节数以及电池厂家推荐的单体电池均充电压值、单体电池浮充电压值计算得来的。

定时均充周期是两次定时均充的时间间隔，出厂值为30天。定时均充时间指每次定时均充的持续时间，出厂值为24 h。电源系统在正常运行中，一直处于浮充状态，如电池长时期没有均充，为了补充电池的漏电损耗，监控模块可以每隔一定时间（定时均充周期）对电池实施一次均衡充电，均衡充电的时间长短由定时均充时间而定。

稳流均充电流通常为电池标称容量的1%，对于200 Ah的电池组，此电流值可设为2.0 A （出厂值），稳流均充时间的出厂值为 3 h。在均衡充电过程中，电池电流会慢慢减小，当充电电流小到某一值（稳流均充电流）时，开始倒计时，计时时间超过设定值（稳流均充时间），监控模块就控制充电模块自动进入浮充状态，转为正常工作状态。

转均充判据是自动电池管理中从浮充状态转到均充状态的依据。若电池组的剩余容量小于设定值（转均充参考容量），或电池充电电流大于设定值（转均充参考电流），则监控模块会自动控制充电模块进行限流均充。

③ 智能电池管理。

在变电所或电厂中，直流电源不仅要为二次设备提供不间断直流电源，还要向断路器分合闸线圈提供冲击电流。电池组在直流电源系统中的地位很重要，如何维护就成为非常重要的一个问题。智能高频开关电源具有电池管理系统。它采用二级监控模式，能对电池的端电压、充放电电流、电池房温度及其他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，还能在电池放电后按用户事先设置的条件自动转入限流均充状态，通过控制母线电压来完成电池的正常均充过程。并可自动完成电池的定时均充维护，均充、浮充电压温度补偿等工作，实现了全智能化，不需任何人工干预。

电池管理的基本思想是：以电池组剩余容量、电池充电电流为依据，控制电池由浮充转入均充；以充电电流，充电时间为依据，控制电池由均充转入浮充。如果系统配有温度传感器，其均充、浮充电压可根据温度作适当补偿。保证负载电流基本不变，以电池电流和总负载电流作为主要参考依据（主要输入基准），通过调节模块输出电压及限流点，稳定负载电流，控制电池电流及电压，防止电池充电过流，从而延长电池使用寿命。如图3.7.10为电池管理曲线图，监控模块可以实施对电池的全自动管理。为了实现此功能，各充电模块必须设置在“自动”工作状态。

图3.7.10 电池管理曲线（电池单体均充、浮充电压应根据电池实际要求决定，图中数据仅供参考）

9. 直流柜的主要参数及技术指标

如表3.7.3所示为直流柜的主要参数及技术指标。

表3.7.3 直流柜的主要参数及技术指标

（五）微机控制高频开关直流电源柜运行与维护

1. 开机步骤

连接好蓄电池和单体电池巡检线。按要求接入交流Ⅰ、Ⅱ路输入电源并检查交流输入电压是否符合在 380（1±15%）V 范围内。检查蓄电池开关应处于分闸位置。分别合上Ⅰ、Ⅱ路输入电源开关无异常后，合上高频开关模块电源开关（此时模块正常工作指示灯亮、模块的显示柜上有电压、电流等数字显示）。再合上监控电源开关，监控器开始工作，根据蓄电池种类、容量复核监控器的设置：均充电压、浮充电压、充电限流值、均转浮电流等（直流柜出厂时已按要求设置）。检查充电电压、控制电压等是否正常，检查声光报警系统是否正常。关闭控制模块交流电源开关，检查自动和手动调压是否正常。检查完毕后（监控充电设置为自动），合上电池开关，此时检查监控界面：检查充电方式并注意观察充电电压表、充电电流表和控制电压表的指示应与充电方式相对应的正常值、单体电池检测每组均有指示值。开启绝缘监察仪、合上控制、合闸馈电开关后，无任何报警，直流柜开始正常工作；在恒压充电过程中，隨蓄电池端电压增高、充电电流减小至0.1I10，经3 h后自动转为浮充工作状态。

2. 关机步骤

因大修等需退出运行时，应按标准作业化程序开好工作票，转移负载后，关断馈电柜的直流输出空气断路器、关断微机绝缘监察仪电源开关、关断蓄电池开关、关断监控器电源开关、关断所有高频开关电源模块的电源开关后，关闭交流进线开关（有双路电源进线时，应将两路进线开关全部关断）。

3. 主要故障及维护

（1）高频开关电源模块故障。

① 故障现象：模块故障光字灯亮，音响（电铃或蜂鸣器）报警；模块面板上的故障指示灯闪烁，显示柜上无电压、电流显示。

② 由于系统模块采用N＋1备份，因此，充电或控制模块中有一个模块发生故障时，不会影响系统的正常工作，若有备用模块可带电热拔插更换模块（注意：模块面板上的拨码开关的位置应一致），或通知生产厂家更换。

（2）微机监控器故障。

① 故障现象：音响报警、监控故障光字灯亮。

② 发现监控故障时，可关闭监控电源的开关重新启动，若故障仍未消除，应通知厂家维修。

③ 当监控器故障或关闭时，模块将自主工作，仍可维持直流柜的工作，此时，可通知厂家维修。

（3）调压单元故障。

① 故障现象：音响报警、控母电压异常的光字灯亮。

② 故障原因：自动降压控制器故障，无法自动调压。

③ 故障处理方法：应立即观察监控器显示的控母电压值或柜上的控母电压表的指示值，用手动调节调压万转开关的挡位并观察控母电压表，使控制电压达到规定值，及时通知厂家更换自动降压控制器。

4. 熔断器的维护

（1）熔断器的维护：直流柜中除二次回路配备熔断器外，最为关键的是蓄电池熔断器。注意：当熔断器上级蓄电池直流断路器因短路跳闸而熔丝未断，在检修消除故障后，也应将“＋”“－”极的熔断器换新（因短路电流已通过熔断器的熔丝，可能造成熔丝的局部熔化，造成熔断器的熔断电流减小，在冲击负荷电流下造成误动作）。

（2）熔断信号器：应在大修后检查熔断信号器微动开关动作是否正常和作报警试验。

5. 蓄电池的运行和维护

（1）维护标准：《电力系统用蓄电池直流电源装置运行与维护技术规程》（DL/T 724—2000）。

（2）阀控式密封铅酸蓄电池在运行中及放电终止时的电压值应符合表3.7.4 的规定。

表3.7.4 阀控式密封蓄电池在运行中及放电终止时的电压值的规定

新电池组可在运行2年后进行一次核对性放电，以后可每年进行一次放电。放电前应先对电池组进行均衡充电，以达到整组蓄电池性能的均衡。放电过程中如有一只达到放电终止电压时，应停止放电，继续放电须先排除落后电池后再放。核对性放电不是追求放出容量的多少，而是发现和处理落后电池，通过对落后电池的处理再作核对性放电实验，这样可防止事故和出现反极性蓄电池。

（3）在巡视中应检查蓄电池之间的连接片有无松动和腐蚀现象，壳体有无渗漏和变形，极柱和安全阀周围是否有酸雾溢出，绝缘电阻是否下降，蓄电池温度是否过高等。

（4）每月测试一次蓄电池组及单个电池端电压。应在断开交流充电模块，使其停止工作30 min后开始进行蓄电池电压的测量工作，以免测量的是充电模块加在电池的悬浮电压或是蓄电池的虚电。如在放电过程中发现蓄电池容量不足，影响直流系统的正常供电时，应立即投入充电模块。单个蓄电池电压的测量方法是打开万用表开关，将万用表挡位打至“直流电压20 V”，打开单个蓄电池正负极柱防护盖，用万用表（直流电压20 V挡位）对单个电池的两个极柱间电压进行测量（读数取小数点后一位）；蓄电池组电压的测量方法是打开万用表开关，将万用表挡位打至“直流电压500 V”或“直流电压200 V”，对蓄电池组1#电池正极极柱与18#电池负极极柱间电压进行测量，即为蓄电池组电压（读数取小数点后一位）。测试直流系统电压时，不得在直流柜内测试，必须在控制柜内控制开关处测试控制母线电压，在高压室断路器端子箱合母闸刀处测试合母电压。

（5）备用搁置的蓄电池，每1至3个月进行一次补充充电。

（6）阀控式密封蓄电池的温度补偿受环境温度的影响，基准温度25 °C时，每下降1 °C，单体2 V阀控式密封蓄电池浮充电压值应提高3～5 m V。

（7）根据现场实际情况，应定期对电池组做外壳清洁工作。

（8）阀控式密封蓄电池的故障处理。

蓄电池外壳变形，原因是充电电压过高，充电电流过大，内部有短路或局部放电、温升超标、安全阀阀控失灵等。处理方法是减小充电电流、降低充电电压、检查安全阀是否堵死。

运行中的浮充电压正常，一旦放电，蓄电池的电压很快下降到终止电压值，原因是蓄电池内部失水干涸、电解物质变质。处理方法是更换蓄电池。

资讯单

计划和决策单

计划和决策单见附录附表3.7.1。

实施

一、理论知识问答

1. 交流电源柜的主要任务是保证系统_______而不_______地供电。

2. ATS开关即_______开关，它带有双断口，通过_______驱动，连杆机构采用_______的机械设计，实现______________，从根本上杜绝两路电源_______的可能性。

3. 交流电源柜一般在投入运行后操作较少，由于有_______的存在，可以保证对外供电的_______与_______。

4. GZDW系列智能高频开关直流电源装置的组成形式有_______、_______、_______。

5. 充电模块将输入三相交流电转换为_______或_______的直流，经_______隔离后输出，一方面给_______充电，另一方面给_______供电。

6. 系统充电的工作状态有四种：_______、_______、_______、_______。

7. 监控模块通过对不同监控发出_______或_______命令，获得系统各种_______，实施各种_______，很好地实现电源系统的“四遥”功能即_______、_______、_______、_______。

8. 在直流柜中常用的调压方法有：__________和__________方法。

9. 微机绝缘监测装置是高频开关电源系统的组件之一，用于在线监测_______和_______的绝缘及_______状况。

10. 绝缘监测仪工作时分为_______检测和_______巡检。

11. 直流系统通过接在_______母线和_______母线的_______向负荷供电的回路，负荷种类一般包括_______、_______和_______等。

12. 新蓄电池组可在运行_______年后进行一次_______放电，以后可_______进行一次放电。

13. 备用搁置的蓄电池，每_______个月进行一次补充充电。

（14～23为名词解释）

14. 初充电：

15. 恒流充电：

16. 均衡充电：

17. 恒流限压充电：

18. 浮充电：

19. 补充充电：

20. 恒流放电：

21. 蓄电池组容量试验：

22. 蓄电池容量符号：

23. 放电电流符号：

24. 直流电源柜的发展历史是？