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1、交直流屏运行维护培训,张宽发深圳地铁维修工程部供电车间2009年4月,目录,第一部份：交流屏的运行维护第二部份：直流屏的运行维护第三部份：蓄电池的运行维护,第一部份：交流屏的运行维护,一、交流屏的原理说明1、交流屏的用途,2、双电源投切,2.1.1 工作原理 深圳地铁I期工程交流屏进线电源分主、备用，系统默认I路进线为主用电源，II路进线为备用电源，即只要系统监测到I路电源正常，将会自动的投切使用I路进线电源，II路电源为备用状态。此种工作方式增加了对交直流屏设备的冲击，不利于设备的长期运行。因此对备自投功能进行改造，更换备自投模块内部芯片，并模拟进线失压或缺相等工况进行备自投功能测试。改造后
2、，要求两路进线互为备用，不分主次，即当使用中的线路发生故障时，能自动的切换到电压正常的备用线路，但故障线路电压恢复正常后不再进行投切。,二、交流屏的维护,第二部份：直流屏的运行维护,一、直流屏的总体介绍,二、什么是高频开关电源?,从交流电网经EMI防电磁干扰的线路滤波器，直接整流、滤波得到直流电压。经变换器将此直流电压变换为100kHz左右的变频方波电压，由高频变压器隔离、变压，再经高频整流、滤波输出直流电压。它的调节是经过在输出端取样、比较放大，从而得到偏差信号。由该信号通过驱动电路控制DC/AC高频变换器的输出脉宽，达到调整输出直流电压的目的。,三、直流系统组成,1、直流系统的基本接线方式
3、浮充电供电方式由整流器与蓄电池并联向负载供电,2、系统的主接线方式,深圳地铁所用直流系统的直流主母线采用单母线分段的接线方式。交流侧由所内低压配电柜引入两路三相交流0.4kV输入电源，两路进线电源互为备用，并设置进线电源自动投切装置。正常供电时，充电单元对蓄电池组进行充电或浮充电，同时为全所的经常性直流负荷提供电源，由蓄电池向冲击负荷供电。交流失电后，由蓄电池向所内全部负荷，包括经常性负荷、冲击负荷负荷供电。,3、直流系统的配置,直流系统由交流监控单元，智能高频开关充电模块，蓄电池组，直流母线自动（手动）调压装置，馈电单元，绝缘故障巡检单元、电池巡检单元、智能监控单元等组成。所有设备分别安装在
4、充电柜、馈电柜、电池柜。,、充电机容量,B型盘充电机配置了5块10安培的整流模块，充电机最大输出电流可以达到50安培。充电机的最大输出电压可以达到290伏左右。C、D型盘充电机配置了6块10安培的整流模块，充电机最大输出电流可以达到60安培。充电机的最大输出电压可以达到290伏左右。,5、单母线分段开关的配置,6、馈电回路的配置,四、直流系统电池管理,1、充电电压与环境温度的有关系，当温度上升时，应减小充电电压。反之,则应增加充电电压。标称充电电压：浮充电压2.252.30V(2V单体，25)均充电压2.302.35V(2V单体，25)环境温度补偿环境温度补偿就是充电机依据温度特性曲线调整其对
5、蓄电池的充电电压。均衡充电均衡充电就是在浮充电的基础上提高充电电压。,2、电池管理的重要性,电池组是直流系统中不可或缺的重要组成部分，对电池组良好的维护和监测显得尤其重要。GZDW智能高频开关直流系统具有先进的电池管理功能；监控电池的充电电压、充放电电流、环境温度补偿、维护性定期均充等。,3、充电功能,A、阀控式密封铅酸蓄电池正常充电程序 用0.1C10A（可设置）恒流充电，电压达到均充电压整定值（2.302.35）Vn（n为单体电池节数）时，微机控制充电浮充电装置自动转为恒压充电，当充电电流逐渐减小，达到0.01CA（可设置）时，微机开始计时，3h后，微机控制充电浮充装置自动转为浮充电状态运
6、行，电压为（）Vn。B、长期浮充充电程序 正常运行浮充状态下每隔1-3个月,微机控制充电浮充电装置自动转入恒流充电状态运行，按阀控式密封铅酸蓄电池正常充电程序进行充电C、交流电中断程序 正常浮充电运行状态时，电网事故停电，这时充电浮充电装置停止工作，蓄电池通过降压模块，无间断地向控制母线送电。当电池电压低于设置的告警限值时，系统监控模块发出声光告警。d、交流电源恢复程序 交流电源恢复送电运行时，微机控制充电装置自动进入恒流充电状态运行，按阀控式密封铅酸蓄电池正常充电程序进行充电。,五、监控系统,1、概 述 监控系统是整个直流系统的控制、管理中心；监控系统的主要任务是：对系统中各功能单元和蓄电池
7、进行长期自动监测、获取系统中的各种运行参数和状态、根据测量数据及运行状态实时进行处理，并以此为依据对系统进行控制，实现电源系统的全自动精确管理，从而提高电源系统的可靠性,保证其工作的连续性、安全性和可靠性。GZDW监控系统具有遥测、遥信、遥控、遥调四遥功能,配有标准RS-232及RS-485接口，可方便纳入后台监控系统。,2、监控系统主要功能,电源系统“遥信、遥测、遥控、遥调”的四遥功能是本装置具有的功能。因设计要求只提供遥测、遥信功能，所以本装置在出厂时将与后台通信的通讯口设置为RS485通信方式。若要使系统具有遥控、遥调功能，应将与后台通信的通讯口设置为RS232通信方式。监测双路交流供电
8、电压和交流接触器状态：当一路电网掉电、电网电压过高或过低、电网三相不平衡时自动将系统供电切换到另一路，并发出声光报警。检测整流模块的输出电流和故障状态：当模块有故障时，监控系统发出声光报警信号，并重新均分整流模块负载。对本地或远端控制整流模块的开/关机、自动控制电池充电均浮充转换。对本地或远端连续设置模块的输出电压、限流值。监测各直流馈电输出的电压、电流，各馈电输出开关状态、熔断器状态、绝缘状态和降压模块状态，当发生异常情况时发出声光报警。,监测电池电压及充放电电流。当市电中断由电池维持向负载供电时，如果电池电压降至低压告警值，监控模块发出声光报警；当市电恢复后监控系统可对电池进行自动均衡充电
9、管理；若电池长期处于浮充状态，为保养电池每隔一定时间进行一次均衡充电(时间由用户设定,默认为720小时)，以保持电池容量。另外当用户认为有必要对电池进行均充电时，亦可通过按键操作进行手动均衡充电。具有电池巡检，分组电池监测具有过压、欠压和差压报警功能，准确查找故障电池。具有母线分段支路绝缘监测，支路绝缘阻值过低报警。采用电力部标准通讯协议，支持1200BPS、2400BPS、4800BPS、9600BPS波特率。,3、监控系统构成,监控系统基本配置由主监控、交流监控单元、直流监控单元、开关量I/O单元、电池巡检单元、绝缘支路检测单元组成。以上配置涵盖直流系统所有的监测控制功能；系统原理框图如下
10、：,4、主监控器,提供人机接口，通过大屏幕LCD 显示屏和触摸屏，实现系统运行参数显示、系统控制操作和系统参数设置。提供RS485与监控单元通讯，读取监控单元参数。提供RS232或RS485与上位机或自动化系统通讯，提供直流系统工作参数。具有实时时钟，提供准确时间。系统参数具有掉电保护功能。监控掉电后系统设置及控制参数不会丢失。,5、GJJ-B交流监控单元,6、GZJ-B直流监控单元,7、GKJ-B开关量监控单元,提供40路开关量检测，可扩展。检测内容已分类定义，也可以按用户要求定义。提供7路继电器输出，其中6路可由用户自己设置输出内容，可作为硅链控制和故障分类干接点输出。通过RS485串行接
11、口将检测的信息传送给主监控，作为主监控管理电源系统和处理故障告警的依据。开关量检测可提供常开或常闭接点输入，但所有测量只能选用一种输入方式。,8、电池巡检单元,9、ZYJ-B绝缘监控单元,2、GZM22010操作说明,A、开关机、均浮充操作：进入菜单主操作页面，光标移动到相应位置，按设置键改变当前状态。B、模块参数设置：工作母线设置：光标移到“母线”项，按“+、-”键改变工作母线。此项应根据模块实际供电情况正确选择，否则输出电压会不正确。地址设置：光标移到“地址”项，模块地址从1号开始连续编号，编号不能重复，重复会造成通讯故障，按“+、-”键改变模块地址。浮充电压设置：光标移到“浮充”项，按“
12、+、-”键改变浮充电压值；浮充电压在模块选择为“合母供电”、“浮充”时作为模块的输出电压；浮充电压不能大于合母过压值。均充电压设置：光标移到“均充”项，按“+、-”键改变均充电压值；均充电压在模块选择为“合母供电”、“均充”时作为模块的输出电压；均充电压不能大于合母过压值。合母限流设置：光标移到“合母限流”项，按“+、-”键改变合母限流值；合母限流在模块选择为“合母供电”时限制模块的最大输出电流；合母限流值在0.5A 10.5A可调。,合母过压设置：光标移到“合母过压”项，按“+、-”键改变合母过压值；合母过压在模块选择为“合母供电”时作为模块的输出电压过压报警门限；合母过压值不能大于320V
13、。控母输出电压设置：光标移到“控母输出”项，按“+、-”键改变控母输出电压值；控母输出电压在模块选择为“控母供电”时作为模块的输出电压；控母输出电压不能大于控母过压值。控母限流设置：光标移到“控母限流”项，按“+、-”键改变控母限流值；控母限流在模块选择为“控母供电”时限制模块的最大输出电流；控母限流值在0.5A 10.5A可调。控母过压设置：光标移到“控母过压”项，按“+、-”键改变控母过压值；控母过压在模块选择为“控母供电”时作为模块的输出电压过压报警门限；控母过压值不能大于242V。保存设置信息：光标移动到“保存”项，按“设置”键保存设置参数并退回到基本信息显示页；保存数据掉电后不丢失。
14、不保存返回：光标在除“保存”项任何位置，按“设置”键退回到基本信息显示页，此时参数修改无效，模块调原有参数运行。,模块校准：*特别提示：做模块校准时应遵循先调控制、后调测量的顺序原则*电压控制校准：光标移动到“电压控制校准”项，此时显示电压为当前模块设置工作电压，测量模块输出电压，按“+、-”键，模块输出电压会相应升降，显示不变，调节要求输出电压为显示电压，调节完成后移动光标到“保存”位置，按“设置”键保存。测量电压校准：光标移动到“测量电压校准”项，测量实际输出电压，按“+、-”键调整显示值为实际测量值，移动光标到“保存”位置，按“设置”键保存。测量电流校准：光标移动到“测量电流校准”项，测
15、量实际输出电流（要求电流大于模块额定电流的50%），按“+、-”键调整显示值为实际测量值，移动光标到“保存”位置，按“设置”键保存。不保存返回：光标在除“保存”项任何位置，按“设置”键退回到基本信息显示页，此时校准修改无效，模块调原有校准参数运行。,七、常规开关机的操作,1、开机操作A、首先合上蓄电池组开关6Q开关合上后，整个监控系统开始得电工作。充电盘上的主监控单元显示开始界面。母线降压单元也开始工作。B、然后合上母线分段开关4Q、5Q此时，二段母线分别得电，合上馈线开关的馈电回路指示灯亮。主监控单元的显示界面上可以看到直流母线上的电压及负载母线的电流值。C、再之，合上充电机输出开关3QD、
16、最后，合上充电机输入开关1Q、2Q 此时，充电机经一定时间的延时后开始向直流母线输出电流，对蓄电池充电和对负载供电。2、关机操作首先将充电机交流输入开关1Q、2Q断开，然后断开蓄电池组开关6Q。在必要时，可在以上三个开关断开的前提下，断开母线分段开关4Q、5Q及充电机输出开关3Q。,八、直流屏的预防维护,九、维护和检查,第三部份：蓄电池的运行维护,一、蓄电池的常规知识1、阀控铅酸蓄电池的结构（正极柱、负极柱、安全阀、汇流排、栅板、隔板、外壳等组成）,2、阀控铅酸蓄电池的特点,全密封结构，用一安全阀控制电池内气体压力。VRLA(Valve Regulated Lead Acid)利用氧再复合“水
17、循环”原理，使电池正极析出的氧气通过隔膜扩散到负极发生氧化反应生成 PbO2，并与 H2SO4 反应，最终生成水，避免了水的散失。采用玻璃纤维或胶体作为隔膜，吸贮电解液，贫液式，紧装配。,3、阀控铅酸蓄电池的分类,吸液式蓄电池(AGM),极板以U字型包围四面留有空隙-确保极板之间 不会发生短路,高密度微孔玻璃绵-部份吸收了电解液-充电时，氧气从 没有进电解液的 微孔穿到负极复合-大电流放电特性好-适合连续浮充工况,胶体式蓄电池(GEL),硫酸中添加胶凝剂电解液胶态胶体干裂后,氧气从 裂纹穿过与氢气复合胶体确保极板间不短路放电曲线平直充放电循环次数多适合循环充放电使用工况,二种蓄电池的区别,4、
18、阀控式铅酸蓄电池早期失效原因,电池本身的离散性是电池早期失效的根本原因,电极材料的配方制备、安装化成工艺的非稳定因素和不一致因素，导致了电池性能的离散性，这给电池的运行留下了失效的隐患。当性能不一致的电池组成一组电池并投入运行时，各电池的浮充电压会有很大差异。经长时间运行后，浮充电压高的电池因长期过充导致失水和极板腐蚀；反之，浮充电压低的电池因长期欠充导致容量损失和极板硫酸化。电池性能劣化有自加速的趋势。,电池运行环境将影响电池使用寿命 运行中过充、过放，没有定期进行检测维护。阀控式铅酸蓄电池的“贫液”式设计，使得电池对环境温度非常敏感（每增加10，寿命减少一半），所以良好的运行环境非常重要。
19、同时对充电机也提出了较高的要求，要求纹波小，并有温度补偿（3 6mV/）。,5、阀控式铅酸蓄电池运行维护,1）做好日常监测工作，保证蓄电池组处于正常工作环境（电压、电流、温度）a.浮充电时单体电池电压差最大为50mVb.均充电时电流不大于0.1Cc.环境温度控制在525之间，通风散热良好2）每三个月作一次活化性放电，0.1C/0.5-1h，可使蓄电池极板有效物质得到活化，容量得到恢复，使用寿命得到延长。,3）每年作一次容量核对性放电，50%100%C，4）发现异常电池及时处理，宜采用对单体电池进行处理，活化/补充电/更换。5）对阀控电池不宜采用整组电池充电的方式对个别电池补充电，以防止其它正常
20、电池被过充。6)注意电池间的连接电阻，在1C的放电电流下，每二个单体电池极柱间的电压降应小于8mV。,6、阀控式铅酸蓄电池的测试方法,1）国家标准容量测试法：0.1C10小时放电（核对性容量测试）2）状态检测法3）内阻测试法,1）国家标准容量测试法：0.1C10小时放电（核对性容量测试）,按国际标准 IEC 869-2（1995）固定铅酸蓄电池一般要求和试验方法第二部分阀控式、国家标准 GB 13337.1-91固定型防酸式铅酸蓄电池技术条件、国家电力部的行业标准 DL/T 637-1997 阀控式密封铅酸蓄电池订货条件，阀控式铅酸蓄电池容量测试为：以电池额定容量（C）的10h 率放电电流 I
21、10 进行放电，并记录电池端电压、温度、放电时间，直至电池电压降至电压下限，计算电流与时间的乘积即为电池容量,核对性容量测过程的注意事项,1）蓄电池放电过程中，出现单节电池低于10.5V、2V或总电压低于198V，立即终止放电。将该节电池取下，将各放电参数修改，再将剩下的电池继续放电，若再有另一节12V电池（或2V电池，最多6节）有问题。终止放电，将剩下电池进行均充电。2）蓄电池充电过程中，防单体电池压超14.4V、2.4 V(短时间可以不超16V、2.66V极限值)，将该节电池取下，将各充电参数修改，充电过程,防单体电池压超14.4V请将合母电压降低(14.4X17),但不能低于198V，同
22、时控母电压不能低于198V。再将剩下的电池继续充电。若再有另一节12V电池（或2V电池，最多6节）有问题，将该节电池取下，将各充电参数修改，完成均充电，再将至少一节备用新电池接入回路中。3）阀控蓄电池组的恒流限压充电电流和恒流放电电流均为0.1C 额定电压为2V 的蓄电池放电终止电压为1.8V 额定电压为6V 的组合式电池放电终止电压为5.25V 额定电压为12V 的组合蓄电池放电终止电压为10.5V 只要其中一个蓄电池放到了终止电压应停止放电在三次充放电循环之内若达不到额定容量值的100%此组蓄电池为不合格4）在2.302.35 V N（德克厂家要求2V单节为2.35V,即：均充电压为2.3
23、5V618253.8V）的恒压充电下0.1C充电电流逐渐减小当充电电流减小至0.01 C电流时充电装置的倒计时开始起动当整定的倒计时结束时充电装置将自动或手动地转为正常的浮充电运行浮充电压值宜控制为2.232.28 V N（德克厂家要求2V单节为2.252.27V，即：浮充电压为2.25V618243V或2.27V618245V,地铁取245V）,2）状态检测法,电压：通过测量电池的浮充电压检测电池状态 可测出电池开路、短路、严重损坏电池 如：浮充电压严重偏高，可能是电解液干涸栅板严重硫化，导致内阻增大引起。浮充电压严重偏低，可能是电池长期欠充或正极板腐蚀。电流：检测浮充电流是否正常 温度：有
24、无温度异常，但一般为环境温度,3）内阻测试法,电池内阻包括：欧姆内阻、电极化内阻（浓差极化和电位极化）。其中欧姆内阻包括：极柱、汇流排、板栅、板栅和涂膏层、隔膜、电解液等。显然，当由于栅板腐蚀、硫化或电解液干涸引起电池性能劣化时，将导致电池内阻的增加。,三种测试方法比较,核对性容量测试准确可信，但费时费工，不易实施。有离线式和在线式二种方法。在线式测试时对系统具有潜在的危险。作为电池检验的标准，按规程定期对电池组进行核对性放电测试仍然是保证系统安全运行的无可替代的、必要的、有效的手段。电池电压巡检仅能发现严重劣化电池。用于对电池充放电曲线或电池浮充数据的观察和记录。内阻（或电导）法快速简便，易
25、于发现失效电池，对了解电池性能变化具有重要参考意义。但需建立新电池原始数据用于比对，且电池内阻的与电池容量之间无一一对应关系。,7、落后电池的发现和处理,在实际使用中，电池都是成组使用的，由于电池制造的离散性和使用的原因，电池组失效的早期表现总是出现一些落后电池，而落后电池又将进一步加速整组电池的损坏。电池组的容量取决于该电池组中容量最低一节电池的容量。因而，发现并获知落后电池的容量，及时对落后电池进行处理是电池组运行维护的关键，是非常重要的。,1）落后电池的发现 监测电池浮充电压 通过适当放电（15-30分的浅容量放电）检测电池内阻变化,2）落后电池的处理 对欠充的电池（浮充电压长期偏低）可
26、在线进行补充电。对轻度极板硫化的电池（内阻偏大）进行激活处理（活化）。对严重极板硫化、电解液干枯或短路开路的电池（内阻严重偏大、电压很高或为零）应立即更换。对2V电池组可短接该电池应急处理。,8、几个关键问题,1）电池组如何配组？电池组中电池性能的离散性对电池组使用寿命影响很大，电池组的配组工作是必须的。对电池配组仅仅通过浮充电压配组是不够的，应通过充放电曲线比对进行配组。2）阀控式铅酸电池是否适宜经常均充？是否可以通过均充恢复落后电池容量？由于电池实际使用的串联效应，均充并不能有效补充落后电池的容量3）电池容量和内阻的关系？快速测量电池性能变化的参考依据，但和电池容量无一一对应关系，无法取代
27、容量测试。4）电池室环境要求？环境温度的要求，通风的要求，对胶体电池还需考虑防酸防爆的要求5）电池组如何更换？更换的电池必须是同品牌、同规格型号的电池。对使用年限较长，性能差异较大的电池，不建议更换新的电池，可直接撤消该电池，直至电压无法满足要求更换整组电池。更换的电池时应采取保护措施。,9、核对性放电过程中单体蓄电池电压突然下降的处理,1）将该节蓄电池取下，修改放电参数，继续将其它电池放电 2）放电完后，修改充电参数，均充电，转为浮充电后，将同型号的蓄电池接入，再将修改的参数改回来。3）新电池均为充满状态，可以在蓄电池组浮充电状态下接入，禁止在放电或充电过程中接入,10、对故障蓄电池的处理,
28、1）用深圳奥特迅电力设备有限公司生产的ATC300MC20 II型便携式智能充电机进行三次充放电循环。国际规定：“额定电压为12V 的组合蓄电池放电终止电压为10.5V 只要其中一个蓄电池放到了终止电压应停止放电在以0.1C电流三次充放电循环之内若达不到额定容量值的100%此组蓄电池为不合格”2）深圳地铁有用：8G24 65AH、8G27 80AH、AVR75-09 330AH、12AVR-130 125AH、12AVR-100 100AH几种电池。一般有问题的是一节电池。便携式智能充电机是以三相交流电输入的，输出是60320V直流，020A可调。均充电为2.35V614.1V例：8G24 6
29、5AH一节电压为10.5V，将便携式智能充电机调到14.1V（200W2个6.5A）V75.64V，（即：串联两个200W白炽灯，再串联这节电池接于便携式智能充电机输出端），以6.5A电流进行充电，充满为止（大于10小时），再以6.5A放电，低于10.5V停止放电，再充放两次，总共三次后，在最后一次放电6.5A，超过10小时，则可认为该电池可以使用。14.1V（100W3个6.5A）V60.25V 14.1V（100W4个A）V64.1V 14.1V（100W5个10A）V64.1V 14.1V（100W个12.5A）V62.1V 2.35V（100W个33A）20.53V这是主所的单节电池。暂时没有办法处理的，因为便携式智能充电机输出是60320V直流，020A可调。均达不到。,11、库存蓄电池的维护,目前库存8G24、8G27、AVR75-09三种，以4节为例，进行维护，国标规定90天,德克厂标180天，必须对蓄电池进行补充充电，由于蓄电池是自放电状态，容量下降较少，所以以均充电压2.35V6=14.1V，充电电流3A(不得大于0.1C)充电56小时此处电流与时间是自定的 便携式智能充电机输出是60320V直流，020A可调。（14.1V4节）（100W3A）V89.73V,
