CN2384358Y

CN2384358Y - 无环流并运铅免蓄电池成套直流屏

Info

Publication number: CN2384358Y
Application number: CN 99221860
Authority: CN
Inventors: 孙海裕
Original assignee: SHANDONG MINING COLLEGE
Current assignee: SHANDONG MINING COLLEGE
Priority date: 1999-08-03
Filing date: 1999-08-03
Publication date: 2000-06-21
Anticipated expiration: 2009-08-03

Abstract

电力系统用的无环流并联蓄电池直流屏,其特征是采用两套全自动充电机和双组免维护密封蓄电池,通过两个防环流调压通道使双组并联运行,解决了直流屏大电流供电问题和双组电池组安全并联运行问题,保证了在任何情况下不间断直流供电,为电力系统提供了新的直流电源成套装置。

Description

无环流并运铅免蓄电池成套直流屏

本申请属于电力系统用的直流屏

与本申请最接近的较好的现有技术是BZFM-28系列免维护铅酸蓄电池(以后简称铅免蓄电池)直流屏，它采用了高稳压高稳流的自动充电机和免维护密封蓄电池、技术性能可靠自动化功能强，广泛用于电力系统的变电所和发电厂，能基本满足正常或事故状态下的各种控制保护、信号、事故照明、通讯及各种操作的直流用电。其主要构造如图1所示。它有一条直流母线M和一条充放电母线CFM，装配有两台同型的互为备用的能主充和浮充的充电机1CDJ、2CDJ和一组蓄电池XDC(103只)，分别经双位开关1K、2K、3K相接在M和CFM上。在母线上连接出若干个开关和接线端子，便于接直流馈出线。正常浮充运行时，蓄电池、充电机和直流母线电压都均为230V。蓄电池活化充放电时通过3K退出直流母线接入充放电母线，其中一台充电机，仍接入直流母线进行浮充，供给直流母线负荷，另一台充电机接入充放电母线，做主充对蓄电池进行充电。它比原有铅酸蓄电池直流屏有了很大的改进。如取消了蓄电池寿命低的尾电池结构，又增设了充放电母线，使电池活化效果好。又配备了高性能的充电机和无腐蚀、无刺激性气味的铅免蓄电池，所以它已大量用于电力系统。但目前还存在以下主要问题：

1、单电源(一组电池)可靠性不足、双电源(两组蓄电池)不能并联运行：

现有的成套直流屏，都是单电源(设一组电池)。中小型电厂、高压变电所一般只采用一套设备，当蓄电池有故障，或蓄电池组退出充放电活化时，一旦发生交流停电，则电厂、变电所不能工作，可靠性严重不足。大型电厂及超高压变电所一般采用两套设备分列运行(或一套运行，一套备用)，一是成本高，二是当运行的一组电池一旦发生故障时供给的直流电源仍发生间断和波动，也就是说可靠性仍有严重不足。假设一套设备装两组电池实现并运，尚能解决上述问题。但是，由于铅酸免维护蓄电池允许的充放电电流倍率比较小，当两组并运电池电压不平衡时，会出现很大的环流可能同时损坏两组蓄电池，甚至还可能发生电池爆炸事故。所以目前因环流问题无法实现双组电池并联运行，上述问题也就根本得不到解决。

2、采用103只蓄电池无调压通道直流屏，在交流停电时，稳定直流供电电压仅在196±10V范围内；个别也采用9V小范围调压通道的107只蓄电池直流屏，交流停电时，直流输出电压只能达203±11V。因此，没有真正解决在交流停电时直流母线工作压低，波动很大的严重问题。

本申请的目的是解决上述直流屏的不足问题，提出一种新型的直流屏，从而大大满足电力系统交流停电时的各种直流供电的需要。主要达到以下目的：

1、实现双组蓄电池能安全可靠无环流并列运行，从而解决单电源直流屏的可靠性不足问题。

2、使一套无环流双半容量的直流屏(如2×100AH)的可靠性，接近于现有的两套全容量单电源直流屏的可靠性(如2套200AH)，同时成本降低接近一半。

3、解决一个全自动、大容量、高调压范围、低成本的母线调压通道，在交流停电时提供可靠的直流电压，以充分满足电力系统的要求。

本申请的技术方案是：在直流屏线路中设置两条直流母线1M、2M，浮充母线FM和充放电母线CFM；1M、2M的一端分别通过1FHD、2FHD和1MK、2MK接FM；两套互为备用的既能主充又能浮充的充电机1CDJ和2CDJ的直流输出口经过电抗器1DKJ、2DKJ和双位开关1K、2K分别连接在浮充母线FM和充放电母线CFM上。在1M、2M和FM之间分别连接有防环流调压通道1FHD和2FHD，1FHD和2FHD分别由串接的二级管构成，它们从串头(“一”极)至串尾(“十”极)分别有1-4号接线端子，其中1-2-3号接线端子之间各有一支二极管，3-4号端子之间各有40支二极管。有双组(每组114个蓄电池)蓄电池1XDC和2XDC通过双位开关3K、4K分别接入防环流调压通道1FHD、2FHD的2号端子和充放电母线CFM；两个3号接线端子之间连接有母线联接开关3MK；在直流母线1M、2M上通过双位开关4MK联有通道调压接触器1C、2C。通道调压接触器的控制电路由交流中间继电器ZJ、过电压继电器DJ、时间继电器SJ组成。其中1C、2C的两个接点分别并接在1FHD、2FHD的3、4号接线端子上，组成全自动一次切除的调压通道。另外在直流母线1M、2M上分别有若干单位开关和双位开关，以便连接各种需要的直流馈出线，以供各路控制、保护、信号、操作等负荷用电。

本申请的积极效果是：

一、由于采用了带防环流通道的双母线，可实现两组蓄电池无环流并联运行，从而解决了电力系统急需要解决的两大难题：

1、解决了大型电厂、超高压变电所采用两套单电源全容量直流屏分列运行仍存在的供电间断和波动问题。采用一套本实用新型上述问题不仅迎刃而解，而且还能节省几乎一半的投资。

2、解决了中小型发电厂、热电厂及多数高压变电所采用一套单电源直流屏可靠性不足的问题。如采用一套本申请的双半容量直流屏，电池总容量和投资基本不变，但问题可完全解决。因为在此时本屏起码有一组半容量的电池可保证全厂、全所正常工作。另外如果配备电池故障电脑检测器及不断电电池更换器，可在极短的时间内排除故障，投入运行。所以至使发生罕见的30～60分钟停电事故时，本屏的可靠性仍接近于两套全容量单电源直流屏的可靠性，其投资却节约了接近一半。

二、由于提供了大容量、高调压范围、低成本一次全自动切除的调压通道，从而大大改善了交流停电期间直流母线电压质量。由原来稳定的电压范围196±10V提高到217±12V。

三、另外由于直流母线和调压通道设有两路，不仅接线方便，而且便于维护、可靠性高。

现根据图2、图3详细说明其线路构造及工作原理。

图2是本申请的主电路图，图3是全自动一次切除调压通道的电路图，图中的各代表符号与技术方案的叙述相同。

图2所示，它设置两条直流母线1M、2M，一条浮充母线FM和一条充放电母线CFM。在1M、2M的电源端设有全自动一次切除的母线防环流调压通道1FHD、2FHD。浮充母线FM两端经母线开关1MK、2MK接入1FHD、2FHD的首端1号端子。有两台互为备用及能作主充，又能作浮充的充电机1CDJ、2CDJ；它的出口经电抗器1DKJ、2DKJ、双位开关1K、2K分别接入浮充母线FM和充放电母线CFM。这样使每台充电机，经双位开关1K、2K的切换，即可以通过FM、1MK、2MK，1FHD、2FHD向两组蓄电池1XDC、2XDC进行浮充，同时也对直流母线1M、2M负荷供电；又均可以经CFM母线对任意组蓄电池进行主充。有两组(每组114只)蓄电池1XDC、2XDC经双位开关3K、4K的切换，分别接入充放电线CFM和母线防环流通道1FHD、2FHD的2号接线端子。1FHD、2FHD的3号接线端子间接有母联开关3MK。当3MK合闸时，两组蓄电池可无环流安全并运。当任意组蓄电池需要活化充放电时，可有双位开关3K、4K切换到充放电母线CFM上进行。1FHD、2FHD的线路构造如图中虚线框中所示。它是在3、4号端子间分别接有40只串联的二极管组成的能调压26±2V的降压通道，同时通道调压接触器1C、2C的接点并联在3、4号端子上。在1FHD、2FHD的1、2、3号端子间各由一只二极管，两个3号端子间联有3MK构成了双向无环流器，合闸时能保证蓄电池无环流并列运行。图3所示，通道调压接触器1C、2C为自动切换接触器，其控制电路包括一只380V交流中间继电器ZJ，一只220V过电压继电器DJ和一只220V的时间继电器SJ。1C、2C的两个接点分别连接在3、4接线端子上；其工作原理是通过调整SJ的整定值保证交流停电时直流母线1M、2M下降到210V使1C、2C闭合、该时间一般不超过两分钟。闭合后的母线电压升到236V，然后随着用电而降低，交流电恢复时靠调整DJ的整定值使1M、2M的电压上升到236V，断开1C、2C，使1M、2M电压下降到210V，然后再逐渐回升到230V，从而保证交流停电期间母线1M、2M的稳定电压在217±12V的范围内。本控制电路是根据蓄电池的放电特性和电厂、变电所直流负荷特点而拟制的。所以能做到调压范围很高而成本很低，因为本电路能保证二极管通道只通过数值很少的一般几十安的正常直流负荷。交流停电时数值很大的事故直流负荷，主要通过调压接触器1C、2C接点，而通过二极管通道的时间一般不超过2分钟，所以二极管通道的额定电流可以大大下降，成本大大降低。另外调压通道接触器可用三相交流接触器取代，成本可进一步下降(此时只需要在接触器的控制线圈中串联一个适当的小电阻既可)。在图2中，两条母线分别接有若干双位开关和单位开关n₁k、n₂k……可接出几十条馈出线n₁、n₂、n₃、n_x……，以供各路控制、保护、信号、操作等负荷用电。另外通过单向开关6K接有事故照明自动切换装置zq。充电机的控制保护线路可采用高度集成化、全密封、带插头的现有控制器，取代结构线路复杂、维修调试困难的控制板，使调试维护更加方便。

Claims

1、电力系统用的无环流并运蓄电池成套直流屏，其待征在于：在直流屏线路中设有两条直流母线1M、2M，浮充母线FM和充放电母线CFM；两套充电机1CDJ和2CDJ的直流输出通过双向开关1K、2K连接在浮充母线FM和充放电母线CFM上；在1M、2M一端和FM之间分别连接有防环流调压通道1FHD、2FHD及母联开关1MK、2MK；1FHD、2FHD分别有1、2、3、4四个接线端子，1、2、3号端子间各有一只二极管，3、4号端子间有40只二极管；双组蓄电池1XDC和2XDC通过双位开关3K、4K一是分别与1FHD、2FHD的2号端子联接、二是和充放电母线CFM联接；两个3号接线端子之间连接有母线联接开关3MK；3、4号端子间并接调压接触器1C、2C，1C、2C的控制电路由交流中间继电器ZJ，过电压继电器DJ，时间继电器SJ组成；其中1C、2C的接点分别并接在1FHD、2FHD的3、4号间端子间；另外在直流母线1M、2M上联接上若干单位馈出线开关和双位馈出线开关，以便连接各种需要的直流馈出线。