风力发电厂及变电站电气设备应用与控制技术：发电厂、变电站的直流系统

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1、第五编!风力发电厂及变电站电气设备应用与控制技术#######################################第七章!发电厂、变电站的直流系统发电厂和变电站的电气设备分为两大类：一次设备和二次设备。二次设备互相连接而成的电路叫做二次回路。向二次回路中的控制、信号、继电保护和自动装置供电的电源称作操作电源。此外，在交流厂用电源中断时，直流操作电源还给事故照明、直流油泵等直流保安负荷及交流不停电电源等负荷供电，以保证其正确动作。因此，操作电源十分重要，必须充分可靠，具有独立性。操作电源一般采用直流电。因为直流电

2、能可通过蓄电池储存，是与发电厂和变电站一次无关的独立电源；另外可使操作和保护用的电器结构简化。第一节!直流负荷和直流操作电源类型一、直流负荷发电厂、变电站的直流负荷，按其用电特性可分为经常负荷、事故负荷和冲击负荷。经常负荷，指在正常运行时需要连续供电的负荷。例如：经常带电的继电器、信号灯、直流照明、自动装置、远动装置等。事故负荷，指事故照明、直流润滑油泵、交流不停电电源的备用电源及各种控制、保护、通信等。冲击负荷，指短时所承受的冲击电流，如断路器的合闸电流等。二、直流系统的电源的类型发电厂、变电站中的直流操作电源系统，常见

3、的有以下几种："）蓄电池组直流系统。#）硅整流电容储能直流系统。$）复式整流直流系统。蓄电池组直流系统是一种与电力系统运行方式无关的独立电源系统。在发电厂和变电站故障甚至交流电源完全消失的情况下，仍能可靠工作，因此它具有很高的供电可靠性。此外，由于蓄电池电压平稳，容量较大，因此可以提供断路器合闸时所需用的较大的短时冲击电流，并可作为事故保安负荷的备用电源。铅酸蓄电池组的缺点是运行维护工作量较大，寿命较短，价格昂贵，并需要许多辅助设备和专用房间。近年来由于阀控蓄电池的采用，上述缺点已有极大的改善。由于发电厂和变电站要求操作电

4、源有较高的可靠性，因此目前在发电厂和变电站中广泛应用蓄电池直流系统。·’&%·第五编!风力发电厂及变电站电气设备应用与控制技术#######################################此外，一些变电站中采用非独立的整流电源作为操作电源，主要有硅整流电容储能直流系统和复式整流直流系统。它们利用变电站一次电路作交流电源，经整流后供给控制信号和继电保护等用电。这样，省去了价格昂贵和运行维护复杂的蓄电池组，也省去了相应的专用房间，使造价降低。但是硅整流电容储能和复式整流直流系统，不能满足复杂的继电保护和自动装置

5、的要求，对保证重型断路器的控制也不很可靠甚至困难；同时，在一次电路交流电源完全消失时，它们将无法工作，为此必须另接其他交流电源向整流电源供电。所以，目前已极少采用。第二节!铅酸蓄电池的结构及工作特性发电厂直流系统的电压等级："）控制负荷专用蓄电池组（对于网络控制室可包括其他直流负荷）的电压采用""#$。%）动力负荷专用蓄电池组的电压宜采用%%#$。&）控制负荷和动力负荷共用的蓄电池组的电压宜采用%%#$。变电所直流系统的电压等级：对于强电回路，蓄电池组电压采用%%#$或""#$；对于’##($变电所弱电回路可以采用)*$。

6、&’+""#($无人值班变电所蓄电池组电压宜采用""#$或%%#$。铅酸蓄电池的结构及工作特性常用的蓄电池有酸性蓄电池和碱性蓄电池%种，但发电厂、变电站用得较多的是铅酸蓄电池。目前发电厂、变电站采用的铅酸蓄电池分为两大类：较早使用的是固定型防酸式铅酸蓄电池，随着阀控电池的发展，阀控式密封铅酸蓄电池近年来在新建的发电厂、变电站中开始广泛地采用。发电厂、变电站的蓄电池组，是由许多蓄电池相互串联组成的，串联的个数决定于直流系统的工作电压。一、固定型铅酸蓄电池的基本结构铅酸蓄电池的结构基本相同，主要由正极板组、负极板组、隔离器、耐

7、酸容器、安全通风塞和附件等组成。图,-"所示是蓄电池的结构示意图，铝酸蓄电池的正极板多做成玻璃丝管式结构，以增大极板与电解液之间的接触面积，减小内电阻和增大单位体积的蓄电容量。玻璃丝管内部充填有多孔性的有效物质，通常是铅的氧化物。负极板为涂膏式结构，即将铅粉用稀硫酸及少量的硫酸钡、腐植酸、松香等调制成糊状混合物涂填在铅质的格栅骨架上。为了增大极板与电解液接触面积，表面有凸起的棱纹。一般，正极板的有效物质是褐色的二氧化铅，负极板的有效物质是灰色的铅棉。蓄电池的极板总数通常为奇数，一般不少于&块。正极板的两侧都应有负极板，以保

8、证正极板在工作中两面的化学反应程度尽可能完全相同，避免发生翘曲变形。同极性的极板用铅条焊接成一组，正负两极板用耳柄分别挂在容器边缘上。为了防止正负极板·,*,·第五编$风力发电厂及变电站电气设备应用与控制技术#######################################图!"#$蓄电池结