CN102074994B - 一种直流系统充电装置 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种直流系统充电装置，交流输入空开、充电机组、直流输入空开、分流器、馈线空开和蓄电池充电空开构成供电主回路，将交流电源转换成直流电供蓄电池组充电、为直流负载供电；交流电压监测报警装置、过欠压报警装置、绝缘报警装置、故障信号输出端子排以及直流输入空开、馈线空开、蓄电池充电空开的故障跳闸信号构成报警信号回路，异常状态时将告警通知远方。本发明所述的充电装置，小型化、多模块化，可灵活配置，满足现场使用环境及施工场地要求；产品综合考虑直流系统特点，可根据不同施工现场要求，灵活调节充电机容量，并配置合理的报警系统，在满足现场使用条件的同时，提高了直流系统改造的安全可靠性。
Description
技术领域
本发明涉及充电装置，具体说是一种直流系统充电装置。用于电力系统发电厂、变电站直流系统更换改造的直流系统充电装置，也可充当电力系统发电厂、变电站直流系统应急充电装置。
背景技术
变电站直流系统是变电站非常重要的一种二次设备。它的主要任务就是给继电保护、开关的分、合闸及控制提供直流操作电源，它的正常运行与否，关系到继电保护及开关能否正确切除故障，会影响全站乃至上级变电站的正常运行。但随着变电站直流系统运行年限较长，设备老化严重，缺陷较多，会严重影响变电站直流供电的可靠性，因此必须对老旧直流系统进行改造。变电站直流系统不停电更换改造工作中，由于市场上缺乏理想的专用设备，造成充当临时直流电源系统的设备不适应现场使用要求。
直流系统原屏位带电更换过程中，临时充电系统担任运行任务，故要求其设备具有很高的可靠性与灵敏度。目前市场上没有专门针对直流系统原屏位带电更换而设计的专业设备，造成临时充电系统难以满足现场的使用要求。主要存在问题如下：
1、采用整套直流系统作临时充电系统，因本身就是一套完整的直流系统，其可靠性、灵敏度等均可满足现场使用要求，但因施工场地等因素限制，很难合理组屏使用，由于组屏的放置位置不理想，造成改造过程中馈线电缆无法接入等。
2、采用临时充电机、馈线板等，组装临时充电系统，因其设备小，组装灵活，一般能满足现场的场地使用要求，但由于其结构简单，相关的监测、报警等功能薄弱，不太适应在直流系统带电更换的复杂施工环境下，担任临时充电系统的重要任务。
发明内容
针对现有技术中存在的缺陷，本发明的目的在于提供一种直流系统充电装置，主要面向电力系统发电厂、变电站直流系统不停电更换改造而开发设计，可充当直流系统改造中的临时直流电源系统，也可充当电力系统发电厂、变电站直流系统应急设备。
为达到以上目的，本发明采取的技术方案是：
一种直流系统充电装置，包括一体化的充电模块、报警模块和控制模块，其特征在于：
所述充电模块包括：充电机组5；
所述报警模块包括：交流输入空开1、防雷器2、交流电压测量熔丝3、交流电压监测报警装置4、直流输入空开6、分流器7、电流表8、直流电压测量熔丝9、电压表10、过欠压报警装置11、绝缘报警装置12；
所述控制模块包括：馈线空开13和蓄电池充电空开14；
交流输入空开1的输入端接三相工频交流电源控制其输入、输出，
交流输入空开1的输出端接防雷器2，
交流输入空开1的输出端同时接充电机组5输入端将交流电转换成直流电源，充电机组5输出端接直流输入空开6控制直流输入、输出，
交流输入空开1的输出端还同时接交流电压测量熔丝3输入端，交流电压测量熔丝3输出端接交流电压监测报警装置4的交流电压采集端，监测交流电压的工作情况，
直流输入空开6输出端接分流器7输入端，将采集的电流信号输送到电流表8，
分流器7输出端接馈线空开13供直流负载16使用，同时接蓄电池充电空开14供蓄电池17充电，同时接直流电压测量熔丝9输入端，
直流电压测量熔丝9输出端接电压表10监测直流电压，同时接过欠压报警装置11的直流电压采集端，同时接绝缘报警装置12的直流电压采集端。
在上述技术方案的基础上，交流电压监测报警装置4为在交流输入电压波动范围超-10％～15％时发出报警发信；且在交流输入电压不对称度超5％时发出报警发信的交流电压监测报警装置。
在上述技术方案的基础上，充电机组5包括两台并联高频充电机，并列运行。
在上述技术方案的基础上，欠压报警装置11为在直流电压波动范围超-10％～10％时发出报警发信的欠压报警装置；
绝缘报警装置12为在对地电阻小于25K欧姆时发出报警发信的绝缘报警装置，或为在对地电阻小于7K欧姆时发出报警发信的绝缘报警装置。
在上述技术方案的基础上，馈线空开13共10路馈线空开，分别选用6路20A直流专用B级空开，以及选用4路40A直流专用B级空开，每路空开均自带故障跳闸发信触点；
蓄电池充电空开14选用2路63A直流专用B级空开，每路空开自带故障跳闸发信触点。
在上述技术方案的基础上，所述报警模块还包括故障信号输出端子排15，
交流电压监测报警装置4在检测到异常时经故障信号输出端子排15将报警发信送至远方检测设备18，
直流输入空开6的故障跳闸信号输出端接故障信号输出端子排15，
馈线空开13的故障跳闸信号输出端接故障信号输出端子排15，
蓄电池充电空开14的故障跳闸信号输出端接故障信号输出端子排15，
直流电压异常时过欠压报警装置11经故障信号输出端子排15将报警发信送至远方检测设备18，
直流回路绝缘异常时绝缘报警装置12经故障信号输出端子排15将报警发信送至远方检测设备18。
本发明所述的直流系统充电装置，小型化、多模块化，可灵活配置，满足现场使用环境及施工场地要求；产品综合考虑直流系统特点，可根据不同施工现场要求，灵活调节充电机容量，并配置合理的报警系统，在满足现场使用条件的同时，提高了直流系统改造的安全可靠性。
附图说明
本发明有如下附图：
图1直流系统充电装置的结构示意图，
图2直流系统充电装置的原理图。
具体实施方式
以下结合附图对本发明作进一步详细说明。
如图1所示，本发明所述的直流系统充电装置，包括一体化的充电模块、报警模块和控制模块，
所述充电模块包括：充电机组5；
所述报警模块包括：交流输入空开1、防雷器2、交流电压测量熔丝3、交流电压监测报警装置4、直流输入空开6、分流器7、电流表8、直流电压测量熔丝9、电压表10、过欠压报警装置11、绝缘报警装置12、故障信号输出端子排15；
所述控制模块包括：馈线空开13和蓄电池充电空开14；
交流输入空开1的输入端接三相工频交流电源控制其输入、输出，
交流输入空开1的输出端接防雷器2以在雷击过电压时保护装备不受雷击过电压冲击而损坏，
交流输入空开1的输出端同时接充电机组5输入端将交流电转换成直流电源，充电机组5输出端接直流输入空开6控制直流输入、输出，
交流输入空开1的输出端还同时接交流电压测量熔丝3输入端，交流电压测量熔丝3输出端接交流电压监测报警装置4的交流电压采集端，交流电压监测报警装置4监测交流电压的工作情况，异常时经故障信号输出端子排15将报警发信送至远方检测设备18，
直流输入空开6输出端接分流器7输入端，将采集的电流信号输送到电流表8，监测直流回路的总输出电流，直流输入空开6的故障跳闸信号输出端接故障信号输出端子排15，
分流器7输出端接馈线空开13供直流负载16使用，同时接蓄电池充电空开14供蓄电池17充电，同时接直流电压测量熔丝9输入端，
馈线空开13的故障跳闸信号输出端接故障信号输出端子排15，
蓄电池充电空开14的故障跳闸信号输出端接故障信号输出端子排15，
直流电压测量熔丝9输出端接电压表10监测直流电压，同时接过欠压报警装置11的直流电压采集端，直流电压异常时经故障信号输出端子排15将报警发信送至远方检测设备18，同时接绝缘报警装置12的直流电压采集端，直流回路绝缘异常时经故障信号输出端子排15将报警发信送至远方检测设备18，
远方监测设备18供远方人员监控，异常状态时发信提示。
本发明中，交流输入空开1、充电机组5、直流输入空开6、分流器7、馈线空开13、蓄电池充电空开14，构成供电主回路，将三相工频交流电源转换成直流电源供蓄电池组充电，同时对直流负载供电，当三相工频交流电源因故停电时，将由蓄电池输出直流电源对直流负载供电。
交流电压监测报警装置4、过欠压报警装置11、绝缘报警装置12、直流输入空开6的故障跳闸信号、馈线空开13的故障跳闸信号、蓄电池充电空开14的故障跳闸信号、故障信号输出端子排15构成报警信号回路，异常状态时发信告警并通知远方。
在上述技术方案的基础上，交流电压监测报警装置4为在交流输入电压波动范围超-10％～15％时发出报警发信；且在交流输入电压不对称度超5％时发出报警发信的交流电压监测报警装置。
在上述技术方案的基础上，充电机组5包括两台并联高频充电机，并列运行，充电机组5满足以下技术参数：
直流输出额定电压：220V或110V；
直流输出额定电流：40A；
功率因数≥0.92；
效率≥94％；
稳流精度≤0.5％负载电流；
纹波系数≤0.05％；
稳压精度≤0.5％；
220V系列的浮充输出直流电压198～260V；
220V系列的均充输出直流电压220～286V；
110V系列的浮充输出直流电压99～130V；
110V系列的均充输出直流电压110～143V。
在上述技术方案的基础上，欠压报警装置11为在直流电压波动范围超-10％～10％时发出报警发信的欠压报警装置；
220V系列的绝缘报警装置12为在对地电阻小于25K欧姆时发出报警发信的绝缘报警装置，
110V系列的绝缘报警装置12为在对地电阻小于7K欧姆时发出报警发信的绝缘报警装置。
在上述技术方案的基础上，馈线空开13共10路馈线空开，分别选用6路20A直流专用B级空开，以及选用4路40A直流专用B级空开，每路空开均自带故障跳闸发信触点；
蓄电池充电空开14选用2路63A直流专用B级空开，每路空开自带故障跳闸发信触点。
本发明具体实施例的原理图如图2所示，图2中111为充电设备，112为HTDLA-I型直流系统综合报警装置，113为HTDLA-I型直流系统综合控制箱，
供电主回路：
工频三相交流电源经40A交流专用空开输至充电设备，由两台高频充电模块并联组成的充电设备，将输入的交流电转换为合格的直流电，经63A直流专用空开输至HTDLA-I型直流系统综合报警装置，再输至HTDLA-I型直流系统综合控制箱母线，HTDLA-I型直流系统综合控制箱设两回63A直流专用空开，供外接蓄电池专用，4回40A、6回20A直流专用空开，供负载使用。
辅助回路：
1、设交流电压监测报警回路、防雷回路，交流电压异常时发信报警，过电压保护。
2、设直流电压、电流监测回路，监测直流电压、电流情况。
3、设直流过、欠压报警回路，直流电压异常时发信报警。
4、设绝缘报警回路，监测直流绝缘情况，异常时发信报警。
5、设馈线故障报警回路，馈线跳闸时，发信报警。
6、设蓄电池空开跳闸报警回路，蓄电池专用空开跳闸时，发信报警。
7、设充电机直流输出空开跳闸报警回路，充电机直流输出空开跳闸时，发信报警。
图2所示具体实施例的主要技术参数及特点如下：
1、充电设备：
单只充电模块设计额定电流20A，正常情况下，一组充电设备配置两只充电模块，额定电流40A，一组充电设备最大可扩展至三只充电模块，额定电流60A。
2、HTDLA-I型直流系统综合报警装置：
直流空开：满足直流电压220V、110V等级要求。
电压表：满足直流电压220V、110V等级要求。
电流表：满足直流电流60A，电压220V、110V等级要求。
直流欠压继电器：满足直流电压220V、110V等级参数整定要求。
直流过压继电器：满足直流电压220V、110V等级参数整定要求。
直流绝缘报警装置：满足直流电压220V、110V等级要求。
3、HTDLA-I型直流系统综合控制箱：
单只控制箱，提供20A馈线回路6回，40A馈线回路4回，60A蓄电池专用回路2回。在需要的情况下，多个控制箱可以并列扩展使用，扩展情况下所有馈线回路最大输出工作总电流不得大于60A。
4、充电设备采用高性能的艾默生自冷充电模块，提高了可靠性和稳定性。回路空开均采用进口专用空开，系统设计直流电压、电流监测；交流输入异常、直流电压异常、充电机故障、绝缘异常、馈线跳闸、电池故障等告警信号，能更好的便于掌控现场安全稳定。产品小型化、多模块化，可简单灵活配置，能更好的解决施工现场的场地限制因数。可根据不同的系统参数，可灵活调节、扩展模块数量，大大提高了设备的使用范围。
通过参数设计，在必要的情况下，可以使装置在直流220V、110V两个不同电压等级系统中调换使用，以达到应急、互备及灵活应用的效果。
Claims (6)
1.一种直流系统充电装置，包括一体化的充电模块、报警模块和控制模块，其特征在于：
所述充电模块包括：充电机组(5)；
所述报警模块包括：交流输入空开(1)、防雷器(2)、交流电压测量熔丝(3)、交流电压监测报警装置(4)、直流输入空开(6)、分流器(7)、电流表(8)、直流电压测量熔丝(9)、电压表(10)、过欠压报警装置(11)、绝缘报警装置(12)；
所述控制模块包括：馈线空开(13)和蓄电池充电空开(14)；
交流输入空开(1)的输入端接三相工频交流电源控制其输入、输出，
交流输入空开(1)的输出端接防雷器(2)，
交流输入空开(1)的输出端同时接充电机组(5)输入端将交流电转换成直流电源，充电机组(5)输出端接直流输入空开(6)控制直流输入、输出，
交流输入空开(1)的输出端还同时接交流电压测量熔丝(3)输入端，交流电压测量熔丝(3)输出端接交流电压监测报警装置(4)的交流电压采集端，监测交流电压的工作情况，
直流输入空开(6)输出端接分流器(7)输入端，将采集的电流信号输送到电流表(8)，
分流器(7)输出端接馈线空开(13)供直流负载(16)使用，同时接蓄电池充电空开(14)供蓄电池(17)充电，同时接直流电压测量熔丝(9)输入端，
直流电压测量熔丝(9)输出端接电压表(10)监测直流电压，同时接过欠压报警装置(11)的直流电压采集端，同时接绝缘报警装置(12)的直流电压采集端。
2.如权利要求1所述的直流系统充电装置，其特征在于：交流电压监测报警装置(4)为在交流输入电压波动范围超-10％～15％时发出报警发信；且在交流输入电压不对称度超5％时发出报警发信的交流电压监测报警装置。
3.如权利要求1所述的直流系统充电装置，其特征在于：充电机组(5)包括两台并联高频充电机，并列运行。
4.如权利要求1所述的直流系统充电装置，其特征在于：过欠压报警装置(11)为在直流电压波动范围超-10％～10％时发出报警发信的过欠压报警装置；
绝缘报警装置(12)为在对地电阻小于25K欧姆时发出报警发信的绝缘报警装置，或为在对地电阻小于7K欧姆时发出报警发信的绝缘报警装置。
5.如权利要求1所述的直流系统充电装置，其特征在于：馈线空开(13)共10路馈线空开，分别选用6路20A直流专用B级空开，以及选用4路40A直流专用B级空开，每路空开均自带故障跳闸发信触点；
蓄电池充电空开(14)选用2路63A直流专用B级空开，每路空开自带故障跳闸发信触点。
6.如权利要求1或2或3或4或5所述的直流系统充电装置，其特征在于：所述报警模块还包括故障信号输出端子排(15)，交流电压监测报警装置(4)在检测到异常时经故障信号输出端子排(15)将报警发信送至远方检测设备(18)，
直流输入空开(6)的故障跳闸信号输出端接故障信号输出端子排(15)，
馈线空开(13)的故障跳闸信号输出端接故障信号输出端子排(15)，蓄电池充电空开(14)的故障跳闸信号输出端接故障信号输出端子排(15)，
直流电压异常时过欠压报警装置(11)经故障信号输出端子排(15)将报警发信送至远方检测设备(18)，
直流回路绝缘异常时绝缘报警装置(12)经故障信号输出端子排(15)将报警发信送至远方检测设备(18)。
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