变电站直流系统分析与
设计毕业论文
目录
前言 ...................................................................................................... 1 第一章 变电站直流系统相关技术分析 .............................. 3
第一节 变电站直流电源技术分析 ........................................... 3 第二节 蓄电池技术分析 ........................................................... 5
第二章 确定直流系统的接线和工作电压 .................................. 9
第一节 直流系统的接线 ........................................................... 9 第二节 确定系统工作电压 ..................................................... 14
第三章 计算与选择 ...................................................................................... 16
第一节 计算并选择蓄电池容量 ............................................. 16 第二节 直流充电模块的选择 ................................................. 22 第三节 UPS不停电电源的选择 ............................................ 24 第四节 通信电源的分析与设计 ............................................. 26 第五节 直流系统中各自动开关额定容量的选择 ................ 28
第四章 结论...................................................................... 30 结束语 .................................................................................... 32 参考文献 ................................................................................ 33
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前言
随着电力工业的迅速发展，为提高电网的供电质量，使电网安全、经济运行，并实现电力系统的自动化，从而对电力控制系统的关键设备控制电源的要求也越来越高。变电站内的继电保护，自动装置，信号装置，事故照明和电气设备的远距离操作，一般采取直流电源，所以直流电源的输出质量及可靠性直接关系到变电站的安全运行和平稳供电。
在变电站中广泛采用的直流控制电源是由蓄电池组和充电装置等设备构成，是一种在正常和事故状态下都能保持可靠供电的直流不停电电源系统。交流控制电源通常是采用UPS不间断电源。通信电源是由模块化的通信专用DC-DC变换器，它是从站内直流控制电源系统的蓄电池组取得直流电，经高频变换输出满足通信设备要求的48V控制电源。
从90年代开始的变电站综合自动化技术的推广应用，对直流系统提出了更高的技术要求。近年来直流系统的技术和设备发展迅速，阀控铅酸蓄电池、智能型高频开关充电装置等，具有安全可靠、技术先进和性能优越等特点，促进了直流系统的发展。
然而，在电力系统中，由于直流电源系统设计不合理、设备选型不
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当或缺乏正确的管理方法而导致电力设施损坏、系统故障、事故波及范围扩大，甚至造成重大人身伤亡等事故屡有发生，给电力系统和国家财产造成巨大损失，所以要求电力系统设计、施工和运行部门必须对直流系统予以高度重视。
以下对变电站设计中直流系统设计有直接影响的因素和变电站直流系统设计方案的选择进行分析。
本文是以220KV变电站为例进行的变电站直流系统设计。220KV变电站数据资料为：某城区220千伏有人值班变电站为集控中心站，主变为4×240MVA，220千伏电气主接线为双母线单分段接线，出线10回；110千伏电气主接线为双母线双分段接线，出线16回；该所直流负荷统计如下：
经常负荷：8KW; 事故照明负荷：3KW; UPS不间断电源：10KW; 断路器合闸：220V,2A; 断路器跳闸：220V,2.5A;
通信电源（DC-DC）：48V, 40A, 6组；
该变电所继电器室布置在主控楼二层，设有专用蓄电池室，布置在主控楼一层，二者距离约30米。
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第一章 变电站直流系统相关技术分析
变电站中的控制、信号、继电保护、监控计算机、自动装置和断路器等的操作都需要可靠稳定的工作电源供电，该电源称为操作电源。操作电源可分为直流操作电源和交流操作电源，在变电所中主要采用的是直流操作电源。
变电站的直流系统是由直流操作电源、直流供电网络和直流负荷组成。变电站中的直流负荷极为重要，对供电可靠性的需求很高，直流系统的可靠性是保障变电站安全运行的决定性条件之一。本章重点介绍变电站直流电源技术和蓄电池技术。
第一节 变电站直流电源技术分析
变电站的直流电源系统一般有蓄电池直流系统和硅整流直流系统。
直流操作电源可分为独立式直流电源和非独立式直流电源。独立式直流电源有蓄电池直流电源和电源变换式直流电源；非独立式直流电源有硅整流电容储能直流电源和复式整流直流电源。
一、蓄电池直流电源
蓄电池是一种可重复使用的化学电源。通过充电，可将电能以化学能的形式存储在蓄电池内，通过放电，将存储的化学能转变成电能供电给直流负荷，这两种过程是可逆的。在变电站中一般采用蓄电池
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作为直流电源。这种直流电源不依赖于交流系统的运行，即使交流系统故障，甚至全所停电，该电源也能在一段时间内正常供电，以保证直流负荷正确动作，具有很高的稳定性和可靠性。
二、电源变换式直流系统
电源变换式直流系统也是一种独立式直流电源，其框图如下：
U2ACU1AC220VDCGBU3DC220VDC48V图1-1 电源变换式直流系统图
这种电源是由输入可控整流装置U1、48V蓄电池组GB、逆变装置U2和输出整流装置U3组成。正常运行时，由交流220V供电给U1，经U1可控整流后，输出直流48V，并向蓄电池组GB充电或浮充电；同时，经逆变装置U2变换成直流，在由输出整流装置输出220V的直流电，作为供电直流电源。当交流系统故障时，由蓄电池组GB直接向48V的直流负荷供电，同时经U2逆变和U3整流后维持向220V的直流负荷持续供电。
三、整流式直流电源
上述两种直流电源，直接或间接地采用了蓄电池作为直流电源，
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