專利名稱：無環(huán)流并運鉛免蓄電池成套直流屏的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本申請屬于電力系統(tǒng)用的直流屏與本申請最接近的較好的現(xiàn)有技術(shù)是BZFM-28系列免維護鉛酸蓄電池(以后簡稱鉛免蓄電池)直流屏，它采用了高穩(wěn)壓高穩(wěn)流的自動充電機和免維護密封蓄電池、技術(shù)性能可靠自動化功能強，廣泛用于電力系統(tǒng)的變電所和發(fā)電廠，能基本滿足正?；蚴鹿薁顟B(tài)下的各種控制保護、信號、事故照明、通訊及各種操作的直流用電。其主要構(gòu)造如

圖1所示。它有一條直流母線M和一條充放電母線CFM，裝配有兩臺同型的互為備用的能主充和浮充的充電機1CDJ、2CDJ和一組蓄電池XDC(103只)，分別經(jīng)雙位開關(guān)1K、2K、3K相接在M和CFM上。在母線上連接出若干個開關(guān)和接線端子，便于接直流饋出線。正常浮充運行時，蓄電池、充電機和直流母線電壓都均為230V。蓄電池活化充放電時通過3K退出直流母線接入充放電母線，其中一臺充電機，仍接入直流母線進行浮充，供給直流母線負荷，另一臺充電機接入充放電母線，做主充對蓄電池進行充電。它比原有鉛酸蓄電池直流屏有了很大的改進。如取消了蓄電池壽命低的尾電池結(jié)構(gòu)，又增設了充放電母線，使電池活化效果好。又配備了高性能的充電機和無腐蝕、無刺激性氣味的鉛免蓄電池，所以它已大量用于電力系統(tǒng)。但目前還存在以下主要問題1、單電源(一組電池)可靠性不足、雙電源(兩組蓄電池)不能并聯(lián)運行現(xiàn)有的成套直流屏，都是單電源(設一組電池)。中小型電廠、高壓變電所一般只采用一套設備，當蓄電池有故障，或蓄電池組退出充放電活化時，一旦發(fā)生交流停電，則電廠、變電所不能工作，可靠性嚴重不足。大型電廠及超高壓變電所一般采用兩套設備分列運行(或一套運行，一套備用)，一是成本高，二是當運行的一組電池一旦發(fā)生故障時供給的直流電源仍發(fā)生間斷和波動，也就是說可靠性仍有嚴重不足。假設一套設備裝兩組電池實現(xiàn)并運，尚能解決上述問題。但是，由于鉛酸免維護蓄電池允許的充放電電流倍率比較小，當兩組并運電池電壓不平衡時，會出現(xiàn)很大的環(huán)流可能同時損壞兩組蓄電池，甚至還可能發(fā)生電池爆炸事故。所以目前因環(huán)流問題無法實現(xiàn)雙組電池并聯(lián)運行，上述問題也就根本得不到解決。
2、采用103只蓄電池無調(diào)壓通道直流屏，在交流停電時，穩(wěn)定直流供電電壓僅在196±10V范圍內(nèi)；個別也采用9V小范圍調(diào)壓通道的107只蓄電池直流屏，交流停電時，直流輸出電壓只能達203±11V。因此，沒有真正解決在交流停電時直流母線工作壓低，波動很大的嚴重問題。
本申請的目的是解決上述直流屏的不足問題，提出一種新型的直流屏，從而大大滿足電力系統(tǒng)交流停電時的各種直流供電的需要。主要達到以下目的1、實現(xiàn)雙組蓄電池能安全可靠無環(huán)流并列運行，從而解決單電源直流屏的可靠性不足問題。
2、使一套無環(huán)流雙半容量的直流屏(如2×100AH)的可靠性，接近于現(xiàn)有的兩套全容量單電源直流屏的可靠性(如2套200AH)，同時成本降低接近一半。
3、解決一個全自動、大容量、高調(diào)壓范圍、低成本的母線調(diào)壓通道，在交流停電時提供可靠的直流電壓，以充分滿足電力系統(tǒng)的要求。
本申請的技術(shù)方案是在直流屏線路中設置兩條直流母線1M、2M，浮充母線FM和充放電母線CFM；1M、2M的一端分別通過1FHD、2FHD和1MK、2MK接FM；兩套互為備用的既能主充又能浮充的充電機1CDJ和2CDJ的直流輸出口經(jīng)過電抗器1DKJ、2DKJ和雙位開關(guān)1K、2K分別連接在浮充母線FM和充放電母線CFM上。在1M、2M和FM之間分別連接有防環(huán)流調(diào)壓通道1FHD和2FHD，1FHD和2FHD分別由串接的二級管構(gòu)成，它們從串頭(“一”極)至串尾(“十”極)分別有1-4號接線端子，其中1-2-3號接線端子之間各有一支二極管，3-4號端子之間各有40支二極管。有雙組(每組114個蓄電池)蓄電池1XDC和2XDC通過雙位開關(guān)3K、4K分別接入防環(huán)流調(diào)壓通道1FHD、2FHD的2號端子和充放電母線CFM；兩個3號接線端子之間連接有母線聯(lián)接開關(guān)3MK；在直流母線1M、2M上通過雙位開關(guān)4MK聯(lián)有通道調(diào)壓接觸器1C、2C。通道調(diào)壓接觸器的控制電路由交流中間繼電器ZJ、過電壓繼電器DJ、時間繼電器SJ組成。其中1C、2C的兩個接點分別并接在1FHD、2FHD的3、4號接線端子上，組成全自動一次切除的調(diào)壓通道。另外在直流母線1M、2M上分別有若干單位開關(guān)和雙位開關(guān)，以便連接各種需要的直流饋出線，以供各路控制、保護、信號、操作等負荷用電。
本申請的積極效果是
一、由于采用了帶防環(huán)流通道的雙母線，可實現(xiàn)兩組蓄電池無環(huán)流并聯(lián)運行，從而解決了電力系統(tǒng)急需要解決的兩大難題1、解決了大型電廠、超高壓變電所采用兩套單電源全容量直流屏分列運行仍存在的供電間斷和波動問題。采用一套本實用新型上述問題不僅迎刃而解，而且還能節(jié)省幾乎一半的投資。
2、解決了中小型發(fā)電廠、熱電廠及多數(shù)高壓變電所采用一套單電源直流屏可靠性不足的問題。如采用一套本申請的雙半容量直流屏，電池總?cè)萘亢屯顿Y基本不變，但問題可完全解決。因為在此時本屏起碼有一組半容量的電池可保證全廠、全所正常工作。另外如果配備電池故障電腦檢測器及不斷電電池更換器，可在極短的時間內(nèi)排除故障，投入運行。所以至使發(fā)生罕見的30～60分鐘停電事故時，本屏的可靠性仍接近于兩套全容量單電源直流屏的可靠性，其投資卻節(jié)約了接近一半。
二、由于提供了大容量、高調(diào)壓范圍、低成本一次全自動切除的調(diào)壓通道，從而大大改善了交流停電期間直流母線電壓質(zhì)量。由原來穩(wěn)定的電壓范圍196±10V提高到217±12V。
三、另外由于直流母線和調(diào)壓通道設有兩路，不僅接線方便，而且便于維護、可靠性高。
現(xiàn)根據(jù)圖2、圖3詳細說明其線路構(gòu)造及工作原理。
圖2是本申請的主電路圖，圖3是全自動一次切除調(diào)壓通道的電路圖，圖中的各代表符號與技術(shù)方案的敘述相同。
圖2所示，它設置兩條直流母線1M、2M，一條浮充母線FM和一條充放電母線CFM。在1M、2M的電源端設有全自動一次切除的母線防環(huán)流調(diào)壓通道1FHD、2FHD。浮充母線FM兩端經(jīng)母線開關(guān)1MK、2MK接入1FHD、2FHD的首端1號端子。有兩臺互為備用及能作主充，又能作浮充的充電機1CDJ、2CDJ；它的出口經(jīng)電抗器1DKJ、2DKJ、雙位開關(guān)1K、2K分別接入浮充母線FM和充放電母線CFM。這樣使每臺充電機，經(jīng)雙位開關(guān)1K、2K的切換，即可以通過FM、1MK、2MK，1FHD、2FHD向兩組蓄電池1XDC、2XDC進行浮充，同時也對直流母線1M、2M負荷供電；又均可以經(jīng)CFM母線對任意組蓄電池進行主充。有兩組(每組114只)蓄電池1XDC、2XDC經(jīng)雙位開關(guān)3K、4K的切換，分別接入充放電線CFM和母線防環(huán)流通道1FHD、2FHD的2號接線端子。1FHD、2FHD的3號接線端子間接有母聯(lián)開關(guān)3MK。當3MK合閘時，兩組蓄電池可無環(huán)流安全并運。當任意組蓄電池需要活化充放電時，可有雙位開關(guān)3K、4K切換到充放電母線CFM上進行。1FHD、2FHD的線路構(gòu)造如圖中虛線框中所示。它是在3、4號端子間分別接有40只串聯(lián)的二極管組成的能調(diào)壓26±2V的降壓通道，同時通道調(diào)壓接觸器1C、2C的接點并聯(lián)在3、4號端子上。在1FHD、2FHD的1、2、3號端子間各由一只二極管，兩個3號端子間聯(lián)有3MK構(gòu)成了雙向無環(huán)流器，合閘時能保證蓄電池無環(huán)流并列運行。圖3所示，通道調(diào)壓接觸器1C、2C為自動切換接觸器，其控制電路包括一只380V交流中間繼電器ZJ，一只220V過電壓繼電器DJ和一只220V的時間繼電器SJ。1C、2C的兩個接點分別連接在3、4接線端子上；其工作原理是通過調(diào)整SJ的整定值保證交流停電時直流母線1M、2M下降到210V使1C、2C閉合、該時間一般不超過兩分鐘。閉合后的母線電壓升到236V，然后隨著用電而降低，交流電恢復時靠調(diào)整DJ的整定值使1M、2M的電壓上升到236V，斷開1C、2C，使1M、2M電壓下降到210V，然后再逐漸回升到230V，從而保證交流停電期間母線1M、2M的穩(wěn)定電壓在217±12V的范圍內(nèi)。本控制電路是根據(jù)蓄電池的放電特性和電廠、變電所直流負荷特點而擬制的。所以能做到調(diào)壓范圍很高而成本很低，因為本電路能保證二極管通道只通過數(shù)值很少的一般幾十安的正常直流負荷。交流停電時數(shù)值很大的事故直流負荷，主要通過調(diào)壓接觸器1C、2C接點，而通過二極管通道的時間一般不超過2分鐘，所以二極管通道的額定電流可以大大下降，成本大大降低。另外調(diào)壓通道接觸器可用三相交流接觸器取代，成本可進一步下降(此時只需要在接觸器的控制線圈中串聯(lián)一個適當?shù)男‰娮杓瓤?。在圖2中，兩條母線分別接有若干雙位開關(guān)和單位開關(guān)n1k、n2k……可接出幾十條饋出線n1、n2、n3、nx……，以供各路控制、保護、信號、操作等負荷用電。另外通過單向開關(guān)6K接有事故照明自動切換裝置zq。充電機的控制保護線路可采用高度集成化、全密封、帶插頭的現(xiàn)有控制器，取代結(jié)構(gòu)線路復雜、維修調(diào)試困難的控制板，使調(diào)試維護更加方便。
權(quán)利要求1.電力系統(tǒng)用的無環(huán)流并運蓄電池成套直流屏，其待征在于在直流屏線路中設有兩條直流母線1M、2M，浮充母線FM和充放電母線CFM；兩套充電機1CDJ和2CDJ的直流輸出通過雙向開關(guān)1K、2K連接在浮充母線FM和充放電母線CFM上；在1M、2M一端和FM之間分別連接有防環(huán)流調(diào)壓通道1FHD、2FHD及母聯(lián)開關(guān)1MK、2MK；1FHD、2FHD分別有1、2、3、4四個接線端子，1、2、3號端子間各有一只二極管，3、4號端子間有40只二極管；雙組蓄電池1XDC和2XDC通過雙位開關(guān)3K、4K一是分別與1FHD、2FHD的2號端子聯(lián)接、二是和充放電母線CFM聯(lián)接；兩個3號接線端子之間連接有母線聯(lián)接開關(guān)3MK；3、4號端子間并接調(diào)壓接觸器1C、2C，1C、2C的控制電路由交流中間繼電器ZJ，過電壓繼電器DJ，時間繼電器SJ組成；其中1C、2C的接點分別并接在1FHD、2FHD的3、4號間端子間；另外在直流母線1M、2M上聯(lián)接上若干單位饋出線開關(guān)和雙位饋出線開關(guān)，以便連接各種需要的直流饋出線。
專利摘要電力系統(tǒng)用的無環(huán)流并聯(lián)蓄電池直流屏,其特征是采用兩套全自動充電機和雙組免維護密封蓄電池,通過兩個防環(huán)流調(diào)壓通道使雙組并聯(lián)運行,解決了直流屏大電流供電問題和雙組電池組安全并聯(lián)運行問題,保證了在任何情況下不間斷直流供電,為電力系統(tǒng)提供了新的直流電源成套裝置。
文檔編號H02J7/00GK2384358SQ99221860
公開日2000年6月21日 申請日期1999年8月3日 優(yōu)先權(quán)日1999年8月3日
發(fā)明者孫海裕 申請人:山東礦業(yè)學院