变电站直流系统技术改造的研究

摘要

直流电源设备是电力系统的重要设备.它主要用作发电厂和变电站中自动控制与动力保护装置、仪器仪表、信号、直流、事故照明等的电源.其性能和质量直接关系到电网的稳定运行和设备安全.该文对珠海供电分公司2003年度220kV凤凰站和南屏站的技术改造项目进行了深入的研究.首先,该文根据对直流系统的要求,对目前直流系统电源的接线和设备的发展情况进行了深入研究,针对社会对供电可靠性的要求日益提高和变电站无人值守方式推广应用的客观情况,提出了旧的变电站直流系统已经不适应目前运行的要求、必须刻不容缓的进行技术改造的观点.该文对珠海地区220kV凤凰站和南屏站现有的直流系统进行了具体分析,指出了其存在的问题,论述了其进行技术改造的必要性.然后,该文对于与变电站直流系统的设计有关的因素进行了研究,包括变电站直流系统的接线方式、额定电压、馈线网络、蓄电池种类、蓄电池的个数、蓄电池的容量、充电装置种类、绝缘监察装置种类、组屏方式、操作和保护电器的设计和选择依据等,并且结合220kV凤凰站、南屏站直流系统的实际情况,提出了该次技术改造的具体方案.该方案能使直流系统具有可靠性高、运行方式灵活、设备技术性能指标好、自动化程度高,运行维护工作量小等优点.进而,该文通过对阀控式密封铅酸蓄电池密封机理的分析,指出了其对运行和维护的严格要求,并通过对高频开关电源的工作原理、结构特点进行深入探讨,指出了它较普通相控电源的优越之处,并明确告诫,如果改造后的变电站仍然使用旧的相控电源对阀控式密封铅酸蓄电池进行充电管理,将满足不了阀控式密封蓄电池的运行要求,并且是导致许多阀控式密封铅酸蓄电池运行寿命远小于设计要求的主要原因.研究结果认为:在目前设备状况下,只有使用高频开关电源进行智能充电管理才能满足阀控式密封铅酸蓄电池对运行环境的要求,在旧变电站直流系统技术改造中如选用阀控式密封铅酸蓄电池,必须同时将直流电源更换为高频开关电源,才能更好地提高阀控密封铅酸蓄电池的使用寿命.该文还介绍了高频开关电源系统可靠性指标MTBF的计算方法,利用该法可以对技术改造方案所确定的和中标设备中列名的直流系统进行可靠性计算.

目录

文摘

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第一章绪论

1.1交直流控制电源

1.2对直流控制电源的基本要求

1.3直流控制电源系统的发展

1.4直流控制电源设备的发展

1.5直流系统改造的必要性

1.6本文的主要研究工作

第二章技术改造方案

2.1直流系统接线

2.2直流系统额定电压

2.3直流馈线网络

2.4蓄电池的选择

2.5蓄电池个数的选择

2.6蓄电池容量的选择

2.7充电装置的选择

2.8绝缘监察装置的选择

2.9保护和隔离(操作)电器

2.10直流屏的设置及其它

2.11本章小结

第三章高频开关电源技术在阀控式铅酸蓄电池直流系统的应用

3.1阀控式铅酸蓄电池的工作原理

3.1.1阀控式密封铅酸蓄电池的结构特点和工作原理

3.1.2阀控式密封铅酸蓄电池与温度的关系

3.2阀控式密封铅酸蓄电池的运行维护要求

3.3高频开关电源技术在阀控式铅酸蓄电池直流系统的应用

3.3.1高频开关电源系统工作原理

3.3.2高频开关整流模块

3.3.3监控系统

3.4本章小结

第四章可靠性预计

4.1可靠性计算方法

4.1.1电源装置硬件组成

4.1.2可靠性预计模型

4.1.3可靠性预计的依据和元器件质量等级

4.1.4应用环境类别及环境系数的确定

4.2可靠性预计计算

4.2.1元器件的失效率预计模型

4.2.2监控器各个模块的可靠性模型

4.2.3监控器及其各个组成模块的失效率及MTBF

4.2.4监控器平均无故障工作时间(MTBF)

4.2.5充电机可靠性分析和预计

4.2.6电源装置可靠性预计结果

4.3本章小节

结论

附录

附录1：蓄电池订货技术要求

附录2：充电装置的技术要求

附图1凤凰变电站直流系统负荷控制结线图

附图2南屏站220V直流系统配置图

附图3改造后直流系统原理图

参考文献

攻读学位期间发表的与学位论文有关的学术论文

致谢