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        直流屏系統的蓄電池并聯保護器的應用方案
        時間:2021-09-15 09:54:20 點擊次數:861

        以蓄電池組為中心的傳統變電站直流屏系統,在核容放電進程中會呈現蓄電池組并聯的情況,此操作難度大,簡略導致環流和誤操作的危險,嚴重威脅蓄電池的運用壽數。

        針對這一缺點,國網浙江省建德市供電有限公司的研究人員蔣國臻、王嘉斌、王森、毛榮、徐澤政,在2020年第5期《電氣技能》雜志上撰文,提出用蓄電池并聯保護器對蓄電池組進行獨立的充放電處理,支撐變電站直流屏系統的并聯運用,并提出了其在變電站直流屏系統的運用方案。若該技能得到大力推廣,則可以增強變電站蓄電池組的安全性,簡化蓄電池保護作業程序,下降變電站的保護成本,具有廣大的運用前景。

        變電站的直流屏系統在電力、通信、信息領域均具有非常重要的效果,可以為操控信號、繼電保護、自動裝置及事端照明等供應牢靠的穩定直流電源,為操作系統供應牢靠的操作?,F在,變電站的蓄電池是按必定的規范進行配備的:一般220kV變電站配備兩組蓄電池,接線辦法是一組蓄電池接一段母線,母線之間由開關操控,互為后備電源;一般110kV及以下等級變電站僅配備一組蓄電池。

        關于變電站,不管是配備一組蓄電池仍是兩組蓄電池,在核容放電進程中都需求接入備用電池,呈現兩組蓄電池直接并聯的情況。變電站直流屏系統操作規程中明確規定,兩組電池壓差小于2V時才華進行短時刻并聯切換,操作難度較大,對操作人員的要求和依賴性較高,存在誤操作的危險。

        本文經過對傳統變電站直流屏系統并聯辦法的剖析,提出了用變電站直流屏系統并聯保護器支撐變電站直流屏系統的并聯運用,然后簡化了直流屏系統之間備用切換的流程,下降了變電站的電力失效的危險,提高了電力系統的安全性。

        1傳統變電站直流屏系統的并聯辦法及存在的危險

        220kV變電站直流屏系統為例,傳統的配備為直流屏1#接蓄電池組1#,直流屏2#接蓄電池組2#,直流母線之間由開關操控,在呈現異?;虮Wo進程中互為后備電源,其配備如圖1所示。

        在將直流屏系統2切換為直流屏系統1備用時,為了防止蓄電池組1#放電后與直流屏1#或蓄電池組2#回路壓差,構成大電流對直流屏系統構成的損害,需求操控母線合閘,直流屏1#退出,蓄電池組1#退出,由直流屏2#承當直流屏系統1的后備電源供電的效果。

        放電完畢后,需求人工調理直流屏1#下降充電電壓,逐步提高直流屏的輸出電壓,對蓄電池組1#充電,充滿電后直流屏1#和蓄電池組1#從頭接入系統,使操控母線和電源母線斷開,恢復放電前原有系統的聯接。

         

        1220kV變電站直流屏系統傳統配置圖

        在備用接入和備用退出時均會呈現蓄電池直接并聯的情況,操作人員有必要保證直流屏系統的壓差小于2V時再進行短時并聯。當兩組直接并聯的電池端電壓存在壓差時,會呈現高電壓電池組向低電壓電池組放電,發生一個環流。蓄電池組內阻差異越大,電壓差異越大,環流也越大。即使只是短時刻的環流進程,也會嚴峻影響到蓄電池的運用壽數,乃至或許導致電池損壞。

        2直流屏系統蓄電池組并聯保護器及安全性剖析

        為消除傳統直流屏系統并聯時蓄電池組之間的環流問題,本文規劃一個并聯保護器對兩組電池進行徹底獨立的充電管理系統,其完結原理如圖2所示。

         

        2直流屏系統并聯技能完結原理圖

        將并聯保護器銜接至直流屏及蓄電池組之間,由直流屏提供直流輸入,由并聯保護器操控蓄電池組的充電電壓及充電電流。每組電池配備相應的操控系統進行獨立的充放電管理。為保證在外部溝通供電異常時,使蓄電池組可以及時對負載進行供電,在蓄電池與直流母線之間的銜接選用單向器材直接銜接,以防止放電環流的影響。

        并聯保護器是由CPU模塊作為中心處理器,外圍電路功能模塊包含充電功能模塊、放電功能模塊、接口模塊和電壓電流收集模塊。CPU模塊可以經過接口模塊輸入的電池信息,選用脈寬調制(PWM)電路智能調理充電模塊對電池的充電電壓和充電電流,CPU模塊可以對電壓電流收集模塊所收集的電流、電壓等信號進行處理,完結對電池充電電壓和充電電流的準確操控。

        1充電通道安全性剖析

        在并聯保護器中的直流屏與蓄電池組之間接入IGBT,經過PWM電路操控充電電壓和充電電流巨細,對充電電流進行約束。兩組蓄電池經過并聯保護器并聯銜接時,其充電通道并聯等效電路如圖3所示。

        當端電壓較低的蓄電池組充電電流較大時,操控系統會智能調理PWM1PWM2的脈沖頻率,降低對蓄電池組的電流輸入,阻止充電電流進一步增大,防止大電流充電對蓄電池形成損害。

         

        3充電通道并聯等效電路圖

        在進行充電約束之后,不論在何種條件下進行長期并聯,均不會呈現電池組大電流充電的情況。

        2放電通道安全性剖析

        在外部溝通供電異常時,蓄電池組由銜接在直流屏正極與蓄電池組正極之間的大功率二極管VD1/VD2無縫對負載進行供電。放電通道并聯等效電路如圖4所示。在電池組并聯時,即使兩組電池存在電壓差,高電壓蓄電池組與低電壓蓄電池組之間也不導通,不存在充電回路,故防止了環流現象的發生。

        3保護進程安全性剖析

        依據上述直流屏系統并聯技能,在變電站進行蓄電池保護進程中,可在直接進行母聯合閘后,將待保護直流屏系統中并聯保護器的充電回路斷開,使蓄電池在線進行放電。放電完結后再將電池組主動轉入充電情況,由并聯保護器操控系統對充電電壓和充電電流進行有用的調理。

        例如:對測試蓄電池組進行0.1C的恒流充電,在蓄電池組充電達80%后再轉為恒壓充電,終究進入涓流充電情況,防止了大電流充電對蓄電池組的損害;電池充滿電后直接斷開母聯,恢復正常銜接。本文介紹的并聯技能保證了蓄電池組在保護進程中直流屏系統的供電安全性,簡化了蓄電池組放電保護作業流程。

         

        4放電通道并聯等效電路圖

        3直流屏系統并聯保護器的運用

        1單組蓄電池的改善

        在僅配備單組蓄電池的變電站中,可以將原有的蓄電池組與直流母線之間接入1套并聯保護器,當需求對電池組進行保護時,斷開并聯保護器的充電回路即可進行在線核容放電實驗,放電過程中電池仍可作為直流屏系統的備用電池。關于單組電池變電站,可以運用本文并聯技能,別的增加1套并聯保護器和1組與原有蓄電池組電壓等級相同的蓄電池組接入直流母線。特別是關于面臨退役的蓄電池組,在蓄電池組更換過程中,可以由此新增蓄電池組作為后備電源,如圖5所示。一起,還可以一定程度上滿足變電站容量擴展的需求,或延伸變電站的供電時刻,為溝通供電的搶修爭奪更多的時刻。

        2雙組蓄電池的改善

        關于配備了兩組蓄電池的變電站,將原有的兩組蓄電池各增加1套并聯保護器。改善后的直流屏系統在互為備用、母線刀閘閉合時,直流母線的壓差即使超越2V也不會形成蓄電池組的損害,然后簡化了蓄電池組放電保護作業的過程,也增強了直流屏系統的安全性,如圖6所示。

        3擬擴容變電站的改善

        跟著社會的展開和電力需求的改變,變電站擴容,變壓器臺數隨之增加,變電站內的二次繼電保護和操控回路相應增加,對直流屏系統的容量需求不斷加大,蓄電池的容量也需求進行相應的增加。

        關于220kV的變電站,假如將原有的兩組蓄電池直接全部更換為更大容量的蓄電池組,將會形成蓄電池的巨大糟蹋。本文蓄電池并聯保護器的運用在完結擴容的一起充分運用了原有的蓄電池資源。變電站擴容改造方案如圖7所示。

         

        5雙組電池并聯應用方案

         

        6兩套直流屏系統備用并聯方案

         

        7變電站擴容改造方案

        將原有的兩組蓄電池經過本文辦法進行并聯運用,形成容量更大的蓄電池系統接入直流母線1將另一個大容量的新蓄電池組及相應的操控系統接入直流母線2。在運轉幾年后,待原有的兩組蓄電池到了運用壽數后,再更換成新的大容量的蓄電池組,將提高蓄電池組的利用率,降低電池收購成本。

        本文提出了對直流屏蓄電池并聯保護器的應用,將蓄電池經過大功率二極管無縫向直流母線供電,一起防止兩組電池并聯發生環流對蓄電池組形成損害;經過IGBT器材對蓄電池的充電電壓和充電電流進行操控,防止了蓄電池的大電流充電,在保護蓄電池充電安全的一起簡化了蓄電池保護過程,增強了變電站直流屏系統運轉過程中的安全性與牢靠性。

        本文所闡述的辦法可以在傳統電力系統的基礎上對不同等級的變電站進行簡略的升級改善,而不需求耗費大量的人力物力,改造成本很低,安全性能更高。該應用假如在電力系統中得以推廣,將可以增強蓄電池的安全性,簡化蓄電池保護作業程序,降低變電站的直流屏保護成本,故而具有寬廣的應用前景。

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