直流屏工作原理及日常维护详解
直流屏工作原理及日常维护详解
直流屏，全称智能免维护直流电源屏，是电力系统中不可或缺的关键设备。它不仅为控制负荷、动力负荷以及直流事故照明负荷等提供稳定的直流电源，还在交流电源故障时作为备用电源，确保重要设备的连续运行。本文将详细介绍直流屏的工作原理、组成结构、历史背景以及在现代电力系统中的应用。
直流屏由蓄电池、充电控制模块、检测模块及人机交互界面等组成，主要为控制负荷、动力负荷以及直流事故照明负荷等提供直流电源，是电力系统控制保护的基础。
直流屏工作原理
直流工作模式下，在交流正常供电时，控制模块将交流电转换为直流电，给蓄电池充电的同时，为合闸母线和控制母线供电，并为电气二次设备保护和操作机构以及指示灯提供供电电源。
在交流失电或故障时，由蓄电池直接给合闸母线及控制母线提供直流电源。常用电磁式断路器，当控制负荷或动力负荷需较大的冲击电流时，需要很大的合闸电流，当断路器不需要合闸时，合母电压会降的很低，导致磁式断路器合闸动作不可靠，所以我们将合闸母线和控制母线做了区分，单独将合闸母线电压提高到240伏，来克服电压不足的问题。现在的断路器经过改良，和闸电流很小。这种模式,方便运维检修人员,清晰了解合母,控母电压回路，便于线路检测与故障排查。
合闸母线和控制母线断路器
为什么直流屏合闸母线电压是240V？
直流屏的合母电压是240伏左右，但是，直流屏控制柜内的电池,只有18节，每节电压12V，18*12V=216V，那么,240V电压是怎么来的？
直流屏蓄电池,共计18块
直流屏,实际上高频电源模块，给电池充电电压，充电电压并不是12V，而是13.5V，13.5V电压是浮充电压，所以,18*13.5=243V左右;
历史和传统：在早期的电力系统中，由于电磁式操作机构的需求，合闸母线电压通常较高，以便提供足够的电流进行合闸操作。这种机构需要较强电磁吸力来实现合闸，因此合母电压一般比控母电压高。
技术变迁：随着技术的发展，现代的合闸操作机构（如弹簧操作机构）不再需要那么大的电流来完成操作。因此，现代变电站的合母电压和控母电压差异不再那么明显，许多新站已经不再区分这两者，而是将它们统一为一个电源系统，称之为保护母线和控制母线。
直流屏的角色：直流屏在现代变电站中扮演着至关重要的角色，它为变站的操作系统提供可靠的电源。直流屏主要由整流模块、充电柜、降压模块等组成，通过整流器将交流电转换为直流电，并为蓄电池充电。直流电源系统通常用于提供控制电路、保护回路和事故照明等设备所需的电能。
综上所述，直流屏合闸母线电压为240v主要是由于历史和技术的双重因素，同时也反映了直流屏在现代电力系统中的重要性和多功能性。
直流屏的作用
直流屏是一种用于电力系统的直流电源操作系统，主要用于以下方面：
稳定供电：直流屏能够提供稳定的直流电压，确保电力系统中,关键设备即使在交流电源故障或不稳定的情况下也能正常工作。
备用电源：在主电源失效时，直流屏可以作为备用电源，保证重要设备的连续运行，如断路器的操作机构、继电保护装置等。
控制与保护：直流电源用于驱动各种控制电路和保护电路，如断路器的合闸和分闸操作，以及各种电气设备的启动和停止控制。
通信支持：电力系统的通信设备通常需要直流电源来维持通信网络的正常运行，直流屏提供电源支持。
应急照明：在一些重要的设施中，直流屏还可以为应急照明系统提供电源，确保在紧急情况下人员的安全疏散。
电池管理：直流屏通常与蓄电池组相连，可以对蓄电池进行充电和管理，确保电池始终处于良好的工作状态，以便在需要时提供足够的电力。
系统监控：现代直流屏通常配备有监控系统，可以实时监测直流电源的状态，包括电压、电流、电池状态等，及时发现并处理潜在的问题。
提高可靠性：通过使用直流屏，可以提高整个电力系统的可靠性和安全性，减少因电源问题导致的系统故障。
直流屏的日常维护
直流屏作为电力系统中的关键设备，其日常维护至关重要。以下是一些关键的维护步骤和注意事项：
- 巡视与检查:
电池组：定期检查电池电压、比重和放电性能。如果发现电池故障，应及时清理。
电池极板状况：检查电池底部是否有脱落物，如有异常应及时检修和更换。
容器外观及页面：确保容器外观及页面在允许范围内，如有异常应及时调整。
开关和熔断器：检查各开关、熔断器、整流元件、设备等有无异常，有无松动或热点。
电池连接部分：检查电池连接部分是否连接牢固、可靠，是否有腐蚀现象，如有异常应及时处理。
指示表：检查主电源、旁路电源输入电压是否正常。
直流系统绝缘：确保直流系统绝缘良好，电池组是否完好，运行是否正常。
- 充电模块的维护:
过热现象：检查充电模块和整流变压器有无过热现象，整流元件运行是否良好；如发现不良情况，应及时进行整修和更换。
稳压和稳流：检查直流屏在规定运行位置稳压、稳流情况是否完备无损，如发现问题，及时处理，以免影响直流屏的运行。
电池电压：每月均应检查一次液面，不足的应补加蒸馏水，必要时应补加电解液或更换电解液。
电池表面清洁：电池表面要保持清洁、干净，若有尘埃、异物要及时清除，每年要定期全部清洗一次，以防腐蚀电极，缩短寿命。
- 降压硅链单元的维护:
过热现象：检查硅链是否过热，可能的原因包括超负荷运行、散热不良或材料质量问题。
电路断路：检查硅链电路断路是否导致直流屏输出电压异常，原因可能包括元件老化、连接线路断开或外部因素如撞击和振动。
内部短路：检查硅链内部是否出现短路，可能伴随有电流过大、电压降低等现象。
- 直流馈电单元的维护:
输出电压不稳定：检查直流馈电单元输出的直流电压是否稳定，可能的原因包括输入电压波动、整流器故障或蓄电池组问题。
电流异常：检查直流馈电单元输出的直流电流是否满足负载设备的需求，可能的原因包括负载过大或输出支路故障。
通讯中断：检查直流馈电单元与监控模块之间的通讯是否中断，可能的原因包括通讯线路故障或通讯模块故障。
任何检测直流屏绝缘性能？
交流法：
使用交流互感器，当接地发生时，主机向直流母线注入7-15V，7-25Hz的交流信号。在接地支路中，互感器会感应出电压，经计算机采集处理后作出判断。
这种方法受支路对地电容的影响较大，可能会影响选线精度，同时直流母线叠加低频交流信号可能对保护产生干扰。
直流法：
采用直流互感器，每个互感器中都有一个磁调制微伏放大电路。当接地发生时，在直流互感器内感应出电压，经放大后送入主机采集处理，并作出判断。
这种方法无需向直流母线注入任何类型的信号源，因此不受支路电容的影响，是一种较为先进的检测原理。
使用磁通门漏电流传感器：
例如，使用C16磁通门漏电流传感器，该传感器具有高精度和高灵敏度，能够精确测量微小的漏电流，从而检测绝缘性能。
传感器的工作原理是利用磁调制微伏放大电路来感应并放大直流母线中的微小电流变化，通过这种方式可以有效检测到绝缘下降或接地故障。
绝缘监察模块：
绝缘监察模块集成了绝缘监察电路、信号处理电路、显示电路和输出电路。通过在直流屏的正负极与地之间加入电流源，测量两端的电压，从而计算出绝缘电阻，并将其显示在模块的面板上，同时输出报警信号。