水電站控制電源

水電站控制電源是指水電站控制、保護、信號、測量系統及裝置的工作電源。控制電源有直流和交流兩類。直流控制電源主要來自蓄電池，也有來自交流整流裝置和直流一直流變換裝置。交流控制電源主要來自廠用電，還可由直流電動機-交流發電機組和直流-交流逆變裝置提供。

基本介紹

• 中文名：水電站控制電源
• 外文名：control power source  control power source
• 學科：電力工程
• 領域：能源
• 範圍：水電站
• 分類：直流和交流

直流控制電源

要求在電站正常或事故運行情況下，保證供電可靠。

直流額定電壓大、中型水電站直流控制電源的額定電壓一般採用220V，外國也有採用250V的;但對中、小型水電站可採用110V，外國也有採用125 V的。對於採用弱電控制的水電站還設有60V以下的弱電直流電源，通常採用48 V。

蓄電池組直流電源

水電站採用的蓄電池有鉛酸蓄電池和鹼性蓄電池。蓄電池組數和容量將根據電站裝機容量、機電設備配備情況和樞紐布置確定。為了保證蓄電池正常工作尚需配置充電和浮充電裝置。

(1)鉛酸蓄電池。水電站曾經採用固定開口容器的鉛酸蓄電池。目前大部分已被防酸隔爆式固定鉛酸蓄電池或密閉防爆式鉛酸蓄電池所替代，這類蓄電池上方裝有防酸隔爆帽，酸霧不易逸到電池外部，可減少酸霧對蓄電池室及設備的腐蝕。後者還設有消氫帽以減少或防止氫氣逸出。國內外還生產了密封免維護鉛酸蓄電池，電池密封，無酸霧溢出，正常充電無氣體逸出，不必加水，無需維護，不會對設備和人員造成危害。帶乾荷的鉛酸蓄電池也已製造生產，這類蓄電池出廠未加電解液已帶有電荷，用戶在安裝投運前只需加電解液充電6h左右即可投入運行，省去了投運前的充電-放電-充電的較長時間。

(2)鹼性蓄電池。近年來在水電站已逐步推廣使用鹼性蓄電池。它具有自放電小、體積較小、壽命長、運行維護方便等優點。但存在效率、電動勢較低，充電容量較大的缺點。

(3)蓄電池組數。在中、小型水電站一般只裝一組蓄電池。對於占電力系統容量較大的大型水電站需裝設兩組蓄電池。以往中國電力系統裝機容量較小，因此規定在150MW以上的水電站裝設兩組蓄電池，由於電力系統裝機容量不斷增大，已規定在250MW及以上的水電站裝設兩組蓄電池，有的國家規定在500MW及以上的水電站裝設兩組蓄電池。對於裝機容量很大，機組台數較多，一個電站多個廠房及開關站遠離廠房時，還可裝設兩組以上蓄電池。同一直流系統的兩組蓄電池在正常情況下，是同時運行的。只裝一組蓄電池時，以往均帶端電池並裝設端電池調節器以改變端電池個數，來保證在事故或核對性放電及充電時母線電壓維持一定水平。因端電池經常處於閒置狀態，自放電得不到及時補充，容易硫化，壽命短。近來國內外均提出取消端電池的作法。除設法提高蓄電池最低電壓值、降低最高電壓值外，還裝設了由矽二極體組成的降壓裝置，以便按電壓偏差大小，增減矽二極體串聯數進行降壓。

(4)蓄電池組電池個數。蓄電池組電池個數按兩種情況分別選定。①同一直流系統裝有兩組及以上的蓄電池則不帶端電池，蓄電池經常處於浮充電運行，電池個數可按維持直流母線電壓為105 %額定值確定。②僅有一組蓄電池時，電池個數以往是以保證在事故放電終了和充電末期均維持直流母線電壓為105%額定值的條件確定。事故放電末期單個電池終止電壓較低，按此選定蓄電池總個數;充電末期終止電壓較高，按此選定蓄電池基本個數。總個數與基本個數之間的個數差為端電池數。

(5)蓄電池容量。蓄電池容量要滿足:

①短時放電容量要大於全廠停電事故狀態下最大放電電流和放電時間的乘積

②在廠用電全部消失時，蓄電池放電0.5h末期，需滿足恢復廠用電時具有最大合閘衝擊電流的斷路器合閘和發電機起動過程中起勵(如用蓄電池起勵的話)的要求;國外對於無人值班的水電站，在全廠停電事故後，蓄電池的放電時間要考慮大於運行人員得到廣用電消失信息後返回電站的時間。

③在接上最大衝擊負荷時的直流母線電壓應滿足繼電保護、自動裝置正常工作的要求。

(6)充電設備。蓄電池組安裝好後需進行初充電，在運行過程中需對各種負荷放電和蓄電池本身自放電，還要定期進行核對性放電。為了進行初充電和放電後補充電能，需裝設充電和浮充電設備。在正常情況下，蓄電池組與浮充電設備並聯運行，浮充電沒備承擔經常負荷並向蓄電池補充其自放電的電能，這種運行方式稱為蓄電池組浮充電運行方式。

過去曾大量採用交流電動機一直流發電機作為充電及浮充電之用，因有轉動部件易磨損、維護量大，現已淘汰。也曾採用汞弧整流器作為充電及浮充電設備，但沒有得到推廣。目前在水電站已普遍採用矽整流裝置作為充電和浮充電設備。有的晶閘管整流裝置還可實現有源逆變，以滿足核對性放電時，電能由直流側經整流裝置逆變成交流饋送至電網。

整流控制電源

在小型水電站中有時不設蓄電池但有些裝置仍需直流控制電源，因此採用下列裝裝置：

(1)電容儲能裝置。由交流電源供電經整流或直流作為合閘和控制電源，在直流輸出迴路並接儲能電容。

(2)複式整流裝置。合閘電源由廣用交流電源整流供電，控制電源由廠用電、電壓互感器及電流互感器聯合供電經整流成直流電源，在供電網路短路時由電流互感器提供電源經穩壓整流向維電保護、自動裝置等供電。

直流-直流變換裝置

弱電系統、半導體繼電保護裝置和自動裝置不一定均設定專用的蓄電池組，而由直流-直流變換裝置供電。變換裝置輸入直流電壓為220 V, 125 V或110 V，直接由蓄電池組供電，經逆變成為某一頻率的交流電，再經整流成所需電壓值的直流。供控制、保護、信號等系統使用。

交流控制電源

水電站的設備除由直流電源控制外，尚有許多設備的控制需用交流電源。交流控制電源可直接由廠用電提供，也可由直流電動機-交流發電機組和逆變裝置供電。

1.廠用電交流控制電源

它主要用來控制下列設備

(1)交流接觸器、磁力起動器的吸引線圈是由127V、交流電源供電的，有的交流接觸器配置的控制電動機則由220V、380V交流電源供電。

(2)配備彈簧操動機構的斷路器，大部分採用110V、220V、380V交流電作為合閘電源，而採用110V,127V, 220 V、380V交流電源進行跳閘。配備液壓操動機構的斷路器的油泵電動機有的是由220 V, 380 V交流電源供電的。

(3)隔離開關的操動機構大部分採用220V、380V交流電源進行分、合閘。

2.直流電動機-交流發電機組

為了抑制干擾，計算機監控系統、巡迴檢測裝置等信息處理裝置的電源不宜直接來自廠用電。可由直流電動機-交流發電機組供電。其主要特點是①可消除其他用電設備對信息處理裝置的干擾，②發電機組具有一定飛輪慣性，倒換電源時，直流電動機-交流發電機組仍能維持短時供電，使信息處理裝置不中斷電源。但直流電動機-交流發電機組有轉動部件、易磨損、增加維護工作量，而且產生噪聲，因此有逐步被取代的趨勢。

3.直流-交流逆變裝置

它主要由晶閘管、大功率電晶體或場效應管等靜態元件製成，由蓄電池組供電經逆變成5 0Hz的工頻交流電，供信息處理裝置、通信設備等用電。如有必要亦可由逆變裝置逆變成任一頻率的交流電。

4.不間斷電源

不間斷電源是一種輸出電壓和頻率恆定，並在交流供電電源消失的情況下，能繼續向負荷提供一定時間電能的交流電源。它是由把交流整流成直流的整流裝置、把直流變成交流的逆變裝置及蓄電池等部分所組成。正常情況下，交流供電電源經整流成直流再逆變為交流向負荷供電，蓄電池處於浮充電狀態。當交流供電電源消失時，由蓄電池所供的直流逆變成交流向負荷供電。