磁海电气GZDW系列直流屏选型手册.doc

CHGZDW-220/20/100微机控制型
交直流系统
选型手册

成都磁海电气工程有限公司

CHGZDW-220/20/100微机控制型交直流系统选型手册
资料版本 V2.0
出版状态 标准
产品版本 V3.0
日 期 201007
BOM 编号 201007001

成都磁海电气工程有限公司
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出 版 说 明
内容介绍
本手册对CHGZDW-220/20/100微机控制型交直流系统力操作电源系统组成部分及参数作了详细的介绍，并给出了相关的图表。主要作为本设备用户的工程选型指南，亦可作为用户设计人员在设计时参考。

读者对象
工程设计选型人员

第一部分 概述
1.1 引言
CHGZDW-220/20/100微机控制型交直流系统力操作电源是采用爱默生公司高频开关电源模块及监控单元组成，分为一体化系统（充电、馈电合一）和分屏系统（充电柜、馈电柜分开）两种。主要用于电力系统中的发电厂、水电站、各类变电站，和其他使用直流设备的用户（石化、矿山、铁路、智能化小区等），作为断路器分、合闸及二次回路中的仪器、仪表、继电保护和事故照明的供电。
1.2 系统典型特点
● 采用开关电源特有的模块化设计，充电模块N＋1热备份；改变传统可控硅电源的1+1冷备份及人工切换模式，可靠性提高；
● 充电模块可带电插拔，故障模块采用与生产厂家更换方式，大大降低用户的维修难度及工作量，减少故障后的维修时间，故障模块更换期间并不影响系统运行；
● 高频开关直流电源系统的性能参数远高于可控硅整流直流电源系统，特别适合于对阀控式免维护铅酸蓄电池组充电；
表1-1高频开关直流电源系统与可控硅整流直流电源系统性能比较
技术指标
高频开关直流电源系统
可控硅整流直流电源系统
稳压精度
≤±0.1%
≤±2%
稳流精度
≤±0.3%
≤±5%
纹波系数
≤±0.03%
≤±2%
效率
≥94%
<75%
功率因数
>0.92
<0.70
系统结构
模块化结构
系统柜结构
计算机监控
智能电池管理
一般无智能电池管理
1.3 工作原理
两路三相五线制市电主备工作，市电1为主供电回路，市电2为备用供电回路，经过交流配电单元进行自动切换，经交流空气开关分路供给各个充电模块；配电单元和充电模块都有内置的监控电路，负责对自身状态进行监控和告警，并与系统的监控模块通讯，监控模块一方面接收配电单元和充电模块以及绝缘监测装置的信息，并进行相应的控制，另一方面可通过多种通信方式连接远端计算机，以实现集中监控（图1-1）。
1.4 系统工作方式
高频开关直流电源系统正常运行时，当系统配置蓄电池组为阀控式免维护铅酸蓄电池组时。系统启动后，监控单元控制充电装置用0.1C10A电流对蓄电池组恒流充电，当电压达到整定值（2.35-2.4）V×N时，监控单元控制充电装置自动转为恒压充电，当充电电流逐渐减小至0.01C10A时，监控单元开始记时，3小时后，监控单元控制充电装置自动转为浮充电状态运行（本系统在上述均充过程中，若充电时间超过予设的最长均充时间，则系统自动转为浮充电状态运行。），浮充电压为（2.23-2.28）V×N。
注：C10表示蓄电池组10小时率容量；
A为电流单位安培；
V为电压单位伏特；
N为蓄电池组只数，标称为2V/只，220V系统常用的18只12V蓄电池，N=108。
正常运行程序：
系统正常运行在浮充电状态，每隔1-3个月，监控单元控制充电装置自动转为恒流充电状态运行，当电压达到整定值（2.35-2.4）V×N时，监控单元控制充电装置自动转为恒压充电，当充电电流逐渐减小至0.01C10A时，微机开始记时，3小时后，微机控制充电装置

图1-1 智能高频开关电力操作电源系统构成框图
自动转为浮充电状态运行（本系统在上述均充过程中，若充电时间超过予设的最长均充时间，则系统自动转为浮充电状态运行。）。当交流电源中断后，由蓄电池组对负载不间断供电。交流电源恢复正常后，系统自动启动，监控单元检测蓄电池组容量，若其高于所设定的值或浮充电流小于浮充转均充设定电流值，则系统进入浮充电状态运行；若蓄电池组容量低于所设定的值或浮充电流大于浮充转均充设定电流值，则系统重复上述的恒流、恒压充电状态，最后转为浮充电状态运行。
在实际工作中，有部分用户仍在使用镉镍蓄电池，现对其充电及运行过程简单说明。
其正常充电程序：
镉镍蓄电池组正常充电过程和运行程序与上述的阀控式免维护铅酸蓄电池组充电过程和运行程序完全相同，仅是将充电参数改变，具体为：
恒流充电电流为：0.2C5A
恒流充电到恒压充电的转换点电压为：1.55V×N
浮充电压为：1.5 V×N
注：C5表示蓄电池组5小时率容量；A为电流单位安培；V为电压单位伏特；N为蓄电池组只数，标称为1.2V/只，220V系统常用183只1.2V蓄电池，N=183。

1.5 高频开关直流电源柜型号说明
1.5.1系统型号定义
GZ D W-□/□/□- □
额定直流输出电压（V）
设计序号
高频开关电源
直流电源
柜
电池容量
M:阀控式密封铅酸
电池种类
D:镉镍高倍率
Z:镉镍中倍率
C:镉镍超高倍率

额定输出电流（A）

H D -3

额定输出电流
额定输出电压
系列名
设计序号
1.5.2充电模块型号定义

1.6直流电源柜主要部件型号规格
1.6.1监控模块及配套部件
PSM-E20监控模块：与二个PFU-3直流采样盒、一个PFU-12配电监控盒和一个FBEC-JL交流采样盒配合使用，可检测24个馈线支路状态；
PSM-E10监控模块：与一个PFU-3直流采样盒及一个FBEC-JL交流采样盒配合使用，可
检测14个馈线支路状态；
二种监控模块均具有“遥测”、“遥信”、“遥控”、“遥调”四遥功能，提供RS-232、RS-485、RS-422通讯接口，PSM-E20监控模块还提供MODEM通讯方式，二种监控模块均提供CDT、MODBUS协议。
1.6.2充电模块
自然冷却系列充电模块有以下四种型号以适应用户的不同需要：
★ HD22005-3——输出220V/5A
★ HD22010-3——输出220V/10A
★ HD11010-3——输出110V/10A
★ HD11020-3——输出110V/20A
智能风冷的充电模块，型号为：
★ HD22020-3——输出220V/20A
★ HD11040-3——输出110V/40A
1.6.3调压硅链单元
FBEC-TY调压硅链单元常用规格：在110 V系统中，降压等级为：5×5V=25 V（硅链分为
5级，每级5V）；在220 V系统中，降压等级为：5×7V=35 V（硅链分为5级，每级7V）；电流
分为：20A、30 A、40A、60 A、80A、100 A、150A、200 A。
1.6.4阀控式铅酸免维护蓄电池常用规格
12V电池系列：24 Ah、38 Ah、65Ah、100 Ah、150 Ah、200 Ah；
2V电池系列：200 Ah、300 Ah、420Ah、500 Ah、600Ah、800Ah、1000 Ah、2000Ah、3000Ah；
1.6.5断路器常用规格
直流断路器常用规格
西门子 5SJ5系列：6A、10A、16 A、20A、25A、32 A、40A、50A；
ABB低压塑壳断路器：S1、S2、S3、S5、S6系列，电流10 A~800A；
北京人民电器厂 GM32、GMB32系列，电流10 A~40A；
GMB系列，电流50 A~1250A；
交流断路器常用规格
西门子5SJ6系列：10A、16 A、25A、32 A、40A、50A
ABB低压塑壳断路器S1、S2、S3系列，电流10 A ~250A；
施赖德NSD系列塑壳断路器：电流15 A ~630A；
梅兰日兰：C65N系列，电流10 A ~63A；
1.6.6绝缘监测仪
绝缘监测仪主机型号为JYM-2，每个绝缘监测仪主机可检测24个支路，每个绝缘监测仪从机可
检测24个支路，对于馈线支路较多的系统，可采用一个绝缘监测仪主机带多个绝缘监测仪从机
实现；使用绝缘监测仪时，每个需检测的馈线支路将安装一个JYM11L1专用传感器。
1.6.7电池巡检仪
BAT2.0电池巡检仪单只最多检测24只电池，多只使用可以检测108只电池；
BUM-1电池巡检仪最多检测50只电池；
1.6.8报警模块
FBEC-BJ报警模块检测并报警项目为：电池过压、电池欠压、控制母线过压、控制母线欠压、母
线绝缘及闪光回路，系统故障时发出声光报警，同时可外接入四路开关量报警。
1.6.9防雷器
防雷器有C级和D级两种，用于直流电源柜交流进线侧，C级防雷器型号为FBEC-FL，其雷电
通流为40KA，D级防雷器型号为SPD12Z，其雷电通流为8KA。
1.6.10直流电源变换器
将DC220V通过变换器转换成DC48V、DC24V或DC12V，提供给变电站的载波机或其它装置作
为后备电源使用，常用电流规格有：
DC12V系列： 6A、9A、12.5A、16.7A、25A、33 A、42A、67 A、84 A、125 A、
DC24V系列： 6.3A、8.3A、12.5A、17 A、21A、33 A、42A、62 A
DC48V系列： 6.3A、8.3A、10 A、17 A、21A、31 A
1.6.11逆变电源
采用正弦波逆变电源将动力母线DC220V/110V逆变成AC220V正弦波交流电源，供微机等
设备作后备电源使用。其常用规格为：1KVA、2KVA、3KVA、5KVA、6KVA。
1.6.12电池温度补偿
在电池柜或电池室中安装本公司的FBEC-T温度传感器，将温度信号上传监控模块，监控模
块将根据预设的补偿参数，在系统浮充时自动调节充电电压。
1.6.13机柜
外形尺寸：2260×800×600（mm）；（高度×宽度×深度）。
安装尺寸：地脚固定螺钉4-M12（孔φ14），安装孔位746×500（mm）（宽度方向×深度方
向）。
防护等级：IP20
第二部分 系统选型
系统选型所涉及计算内容，主要按照1.4 系统工作方式中相关参数执行。智能高频开关力
操作电源整流模块采用N+1方式配置。“N”表示系统满足正常工作所需模块数量，“1”表示热
备份1个整流模块。
名词解释：
整流器：整流模块的组合；
常规负荷I1：系统长期所带负荷；
2.1 整流器电流计算：
1、系统采用镉镍蓄电池组
设直流常规负荷为I1，蓄电池容量为C5，则选择整流器电流I为：
I=C5/5+ I1
实际选择整流器电流应大于I。
2、系统采用阀控式免维护铅酸蓄电池组
设直流常规负荷为I1，蓄电池容量为C10，则选择整流器电流I为
I=C10/10+ I1
实际选择整流器电流应大于I。
2.2 模块数量选择
本公司现有5A、10A、20A三种整流模块，选择5A模块并联，则：
n=I/5 （取大于n的整数）
若选择10A模块并联，则：
n=I/10 （取大于n的整数）
若选择20A模块并联，则：
n=I/20 （取大于n的整数）
实际整流模块数量为n+1个。
2.3 选型举例
例1：一变电站经过计算，需要220V、20Ah镉镍蓄电池一组，直流常规负荷为4A，现计算选
择智能高频开关电力操作电源的规格。
I= C5/5+ I1=20/5+4=8（A）
1、 选择5A整流模块
N=I/5=8/5=1.6 取整数N=2
实际整流模块数量为N+1=3只，整流模块规格为HD22005-2；
智能高频开关电力操作电源的规格为：
GZDW—20/220/15—G
2、 选择10A模块
N= I/10=8/10=0.8 取整数N=1；
实际整流模块数量为N+1=2只，整流模块规格为HD22010-2；
智能高频开关电力操作电源的规格为：
GZDW—20/220/20—G
本系统较小，不适合选用HD22020-2整流模块；
例2：一变电站经过计算，需要220V、65Ah阀控式免维护铅酸蓄电池一组，直流常规负荷为
3A，现计算高频开关直流电源柜的规格。
I= C10/10+I1=65/10+3=9.5（A）
1、 选择5A模块
N=9.5/5=1.9 取整数N=2；
实际模块数量为N+1=3只, 整流模块规格为HD22005-2；
2、 选择10A模块
N=9.5/10=0.95 取整数N=1；
实际模块数量为N+1=2只，整流模块规格为HD22010-2；
直流电源柜的规格为：
GZDW—65/220/20—M

附录1：CHGZDW-220/20/100微机控制型交直流系统
CHGZDW-220/20/100微机控制型交直流系统 GZDW系列接线方案分为8大类：
单电池组单母线分段：
无降压装置 GZDW-30，如图附1－1
有降压装置 GZDW-32，如图附1－3
有降压装置 GZDW-34，如图附1－5
单电池组单母线不分段 ：
无降压装置 GZDW-31，如图附1－2
有降压装置 GZDW-33，如图附1－4
有降压装置 GZDW-35，如图附1－6
双电池组单母线分段，双组充电模块单一电压输出：
无降压装置 GZDW-40，如图附1－7
有降压装置 GZDW-42，如图附1－8

图附1-1 GZDW-30接线方案

图附1-2 GZDW-31接线方案

图附1-3 GZDW-32接线方案

图附1-4 GZDW-33接线方案

图附1-5 GZDW-34接线方案

图附1-6 GZDW-35接线方案

图附1-7 GZDW-40接线方案

图附1-8 GZDW-42 接线方案