基于蓄电池梯次应用的变电站用电系统 |
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| 申请号 | CN201510844893.2 | 申请日 | 2015-11-28 | 公开(公告)号 | CN105429288A | 公开(公告)日 | 2016-03-23 |
| 申请人 | 国网河南省电力公司郑州供电公司; 郑州众创汇达电气有限公司; | 发明人 | 苏迪; 左杨; 郭峰; 汤乐; 苏沛; 郭菊梅; 何鹏; 张琦; | ||||
| 摘要 | 本 发明 提供一种基于 蓄 电池 梯次应用的变电站用电系统，包括光伏方阵、光伏 控制器 、直流系统、充 电机 、交流 接触 器和蓄 电池组 ；所述光伏方阵与所述光伏控制器连接，所述光伏控制器分别与所述直流系统和 蓄电池 组连接，所述蓄电池组、交流接触器、充电机、直流系统依次连接，所述直流系统与用电设备经 碳 纤维 导线 连接。本发明用以采用蓄电池及光伏电池技术给变电站站内用电器供电，有效节约了变电站的用电量。 | ||||||
| 权利要求 | 1.一种基于蓄电池梯次应用的变电站用电系统，其特征在于：包括光伏方阵、光伏控制器、直流系统、充电机、交流接触器和蓄电池组；所述光伏方阵与所述光伏控制器连接，所述光伏控制器分别与所述直流系统和蓄电池组连接，所述蓄电池组、交流接触器、充电机、直流系统依次连接，所述直流系统与用电设备经碳纤维导线连接； |
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| 说明书全文 | 基于蓄电池梯次应用的变电站用电系统技术领域背景技术[0002] 变电站是改变电压的场所。为了把发电厂发出来的电能输送到较远的地方，必须把电压升高，变为高压电，到用户附近再按需要把电压降低，这种升降电压的工作靠变电站来完成。变电站的主要设备是开关和变压器。按规模大小不同，小的称为变电所。变电所一般是电压等级在110KV以下的降压变电站；变电站包括各种电压等级的“升压、降压”变电站。变电站是电力系统中变换电压、接受和分配电能、控制电力的流向和调整电压的电力设施，它通过其变压器将各级电压的电网联系起来。 发明内容[0004] 基于现有技术的不足，本发明提供一种基于蓄电池梯次应用的变电站用电系统，用以采用蓄电池及光伏电池技术给变电站站内用电器供电，有效节约了变电站的用电量。 [0005] 为达到上述目的，本发明采用如下技术方案： [0006] 一种基于蓄电池梯次应用的变电站用电系统，包括光伏方阵、光伏控制器、直流系统、充电机、交流接触器和蓄电池组；所述光伏方阵与所述光伏控制器连接，所述光伏控制器分别与所述直流系统和蓄电池组连接，所述蓄电池组、交流接触器、充电机、直流系统依次连接，所述直流系统与用电设备经碳纤维导线连接； [0007] 所述碳纤维导线包括碳纤维导电芯体、包裹在芯体外围的环形导电层以及包裹在环形导电层外围的绝缘层；所述环形导电层由合金导线包绕在芯体外围构成，所述合金导线由以下重量百分数的成份组成：Zr：0.04-0.05％；Cu：0.2-0.25％；Fe：0.95-0.98％；Mn：0.04-0.05 ％；陶 瓷 结 合 剂：0.2-0.3 ％；Mg：0.15-0.2 ％；Ti：0.03 ％-0.06 ％； RE:0.05-0.08％；B：0.1％-0.2％，余量为Al及不可避免的杂质； [0008] 所述陶瓷结合剂由以下重量百分比原料组成：硼1-2％，氧化铝20-25％、氧化锂5-6％、氧化钠3-5％和氧化镁4-8％、铜粉1-2％、锡粉0.5-1.5％和氧化锌0.3-1％，余量为二氧化硅；所述原料的粒度均不超过10微米。 [0011] 优选的，所述光伏方阵的输出电压在直流系统的预设范围内时，光伏方阵给直流系统供电，并向蓄电池组充电，交流控制器断开；所述光伏方阵的输出电压超出直流系统的预设范围时，光伏控制器停止输出并控制交流接触器吸合。 [0012] 优选的，所述RE为Ce、La、Nd或Ho中的一种或几种。 [0013] 优选的，所述合金导线由以下重量百分数的成份组成：Zr：0.05％；Cu：0.2％；Fe：0.96％；Mn：0.04％；陶瓷结合剂：0.2％；Mg：0.15％；Ti：0.06％；RE:0.05％；B：0.2％，余量为Al及不可避免的杂质；所述陶瓷结合剂由以下重量百分比原料组成：硼1％，氧化铝 25％、氧化锂5％、氧化钠4％和氧化镁5％、铜粉1％、锡粉0.5％和氧化锌0.5％，余量为二氧化硅。 [0014] 合金导线的制备方法：将各种原料按照配比熔化、搅拌、精炼、除渣，在轧机中铸成铝合金铸条，将铝合金铸条导入轧机，导入轧机的温度为450～500℃，导出轧机成铝合金杆的终轧温度为260～330℃，得到铝合金杆；将铝合金杆在铝合金拉丝机上拉制得到铝合金单线；时效热处理，热处理温度为180℃～240℃，热处理时间为180～240分钟，自然冷却得即可。 [0015] 本发明的有益效果为： [0016] 本发明采用太阳能光伏系统，在白天有日照的情况下由太阳能光伏系统产生的电能向变电站内的直流系统供电，同时再和变电站原有的交直流系统连接，通过光伏控制器来实现当光伏发电系统电量不足时的电源自动切换，增强直流系统供电的可靠性。本发明光伏控制器和充电机交替工作，互为备用，以提高变电站直流系统的供电可靠性，将平时由站用交流系统所带的降温负荷及照明改为由太阳能光伏系统供给电量，绿色环保，节省电量，具有很高的经济效益。 [0017] 本发明的线路采用碳纤维复合导线，碳纤维复合导线是一种全新结构的节能型增容导线，碳纤维复合输电导线用于架空线路，具有低弧垂、质轻、输电损失少、耐腐蚀等特点，有助于构造安全、环保、高效节约型输电网络，可广泛用于老线路和电站母线增容改造、新线路建设，并可用于大跨越、大落差、重冰区、高污染等特殊气候和地理场合的线路。应用在新建线路中，可提高线路的单位输送容量，确保电网的坚强性，长远经济性更好。附图说明 [0019] 图1为本发明一种基于蓄电池梯次应用的变电站用电系统的系统框图。 具体实施方式[0020] 下面结合附图和实施例对本发明作进一步描述。 [0021] 图1为本发明一种基于蓄电池梯次应用的变电站用电系统的系统框图。如图1所示，该系统包括光伏方阵、光伏控制器、直流系统、充电机、交流接触器和蓄电池组；光伏方阵与所述光伏控制器连接，光伏控制器分别与所述直流系统和蓄电池组连接，蓄电池组、交流接触器、充电机、直流系统依次连接，直流系统与用电设备经碳纤维导线连接。充电机的输出端经二极管与直流系统连接，充电机的输出端连接二极管的阳极，二极管的阴极连接直接系统。光伏方阵的输出电压在直流系统的预设范围内时，光伏方阵给直流系统供电，并向蓄电池组充电，交流控制器断开；光伏方阵的输出电压超出直流系统的预设范围时，光伏控制器停止输出并控制交流接触器吸合。 [0022] 在一个实施例中，以110kV变电站为例： [0023] 110kV变电站作为典型的无人值守变电站，变电站的直流负荷正常不超过1kW，配置的蓄电池容量为200Ah，直流充电机的额定电压、额定电流为220V、40A，光伏太阳能直流系统110kV变电站试用非常理想。变电站直流系统为独立的太阳能发电系统，在白天有日照的情况下由太阳能光伏系统产生的电能向变电站内的直流系统供电，同时再和变电站原有的交直流系统连接，通过光伏控制器来实现当光伏发电系统发电量不足时的电源自动切换，增强直流系统供电的可靠性。 [0024] 110kV变电站蓄电池容量为200Ah，正常充电限流电流为0.1C10，即20A，要求变电站光伏直流系统太阳能电池组件方阵的最大输出功率为5.1kW。采用高品质单晶硅太阳能2 电池组件进行铺设，单片太阳能电池组件面积为1.3m，能够在可利用面积内铺设30块。此发电系统的最大发电功率能够保证达到6kW，既满足了蓄电池均充的需要，又保证了对负荷的供电。 [0025] [0026] 光伏控制器采用阶梯式逐级限流充电方法，依据蓄电池组端电压的变化趋势自动控制多路太阳能电池方阵的依次接通或断开，既可充分利用宝贵的太阳能电池资源，又可保证蓄电池组的安全和可靠的工作。 [0027] 在一个实施例中，所述碳纤维导线包括碳纤维导电芯体、包裹在芯体外围的环形导电层以及包裹在环形导电层外围的绝缘层；所述环形导电层由合金导线包绕在芯体外围构成，所述合金导线由以下重量百分数的成份组成：Zr：0.04-0.05％；Cu：0.2-0.25％；Fe：0.95-0.98 ％；Mn：0.04-0.05 ％；陶 瓷 结 合 剂：0.2-0.3 ％；Mg：0.15-0.2 ％；Ti： 0.03％-0.06％；RE:0.05-0.08％；B：0.1％-0.2％，余量为Al及不可避免的杂质。 [0028] 陶瓷结合剂由以下重量百分比原料组成：硼1-2％，氧化铝20-25％、氧化锂5-6％、氧化钠3-5％和氧化镁4-8％、铜粉1-2％、锡粉0.5-1.5％和氧化锌0.3-1％，余量为二氧化硅；所述原料的粒度均不超过10微米。 [0029] 合金导线采用在合金中加入Zr、B、Ti、稀土，B优先和杂质结合，最后与Al反应，净化了熔体，提高了其导电性，陶瓷结合剂的添加也进一步提高了导线的导电性。Ti的添加，可以与ZrB形成复合粒子，这种复合粒子熔点高，硬度高，有更好的热稳定性，进一步提高合金的耐热性能。Mn、Mg的添加提高了合金的强度。合金导线的电导率超过63％，抗拉强度超过300MPa。 [0030] 实施例1 [0031] 合金导线由以下重量百分数的成份组成：Zr：0.04％；Cu：0.2％；Fe：0.96％；Mn：0.04％；陶瓷结合剂：0.2％；Mg：0.15％；Ti：0.03％；RE:0.05％；B：0.2％，余量为Al及不可避免的杂质。RE为Ce和La，其中Ce与La的质量比为1：4。 [0032] 陶瓷结合剂由以下重量百分比原料组成：硼1％，氧化铝25％、氧化锂5％、氧化钠3％和氧化镁4％、铜粉1％、锡粉0.5％和氧化锌1％，余量为二氧化硅；所述原料的粒度均不超过10微米。 [0033] 实施例2 [0034] 合金导线由以下重量百分数的成份组成：Zr：0.05％；Cu：0.25％；Fe：0.98％；Mn：0.04％；陶瓷结合剂：0.3％；Mg：0.18％；Ti：0.05％；RE:0.06％；B：0.1％，余量为Al及不可避免的杂质。RE为Ce、La、Nd和Ho，其中Ce、La、Nd和Ho的质量比为1：1：2：1。 [0035] 陶瓷结合剂由以下重量百分比原料组成：硼2％，氧化铝20％、氧化锂6％、氧化钠5％和氧化镁8％、铜粉2％、锡粉1.5％和氧化锌0.3％，余量为二氧化硅；所述原料的粒度均不超过10微米。 [0036] 实施例3 [0037] 合金导线由以下重量百分数的成份组成：Zr：0.05％；Cu：0.2％；Fe：0.96％；Mn：0.045％；陶瓷结合剂：0.3％；Mg：0.2％；Ti：0.06％；RE:0.07％；B：0.1％，余量为Al及不可避免的杂质。RE为Ce、Nd和Ho，其中Ce、Nd和Ho的质量比为1：2：2。 [0038] 陶瓷结合剂由以下重量百分比原料组成：硼1.5％，氧化铝22％、氧化锂5％、氧化钠4％和氧化镁6％、铜粉1％、锡粉1.0％和氧化锌0.5％，余量为二氧化硅；所述原料的粒度均不超过10微米。 [0039] 合金导线的电导率为65％，抗拉强度超过300MPa。 [0040] 碳纤维复合导线是一种全新结构的节能型增容导线，与常规导线相比，具有重量轻、抗拉强度大、耐热性能好、热膨胀系数小、高温弧垂小、导电率高、线损低、载流量大、耐腐蚀性能好、不易覆冰等一系列优点，综合解决了架空输电领域存在的各项技术瓶颈，代表了未来架空导线的技术发展趋势，有助于构造安全、环保、高效节约型输电网络，可广泛用于老线路和电站母线增容改造、新线路建设，并可用于大跨越、大落差、重冰区、高污染等特殊气候和地理场合的线路。应用在新建线路中，可提高线路的单位输送容量，确保电网的坚强性，长远经济性更好。碳纤维复合输电导线用于架空线路，具有低弧垂、质轻、输电损失少、耐腐蚀等特点。 [0041] 本发明的工作原理及工作过程为： [0042] 在原有交直流系统上通过光伏控制器切换光伏系统供电，蓄电池组可采用退役蓄电池，光伏方阵在太阳的照谢下产生并输出电能，经光伏控制器稳压后输出至直流系统的合闸母线上。在充电机输出回路上加防反二极管。这样，当光伏方阵组件输出电压在直流系统的要求范围内时，由光伏方阵给直流系统供电，同时向蓄电池组充电，此时充电机输入端交流接触器受光伏控制器控制而断开。当光伏方阵输出电压不符合直流系统的要求范围时，光伏控制器自动停止输出且控制充电机输入端交流接触器吸合，此时由充电机给变电站直流系统供电。光伏控制器和充电机交替工作，互为备用，以提高变电站直流系统的供电可靠性。本系统将平时由站用交流系统所带的降温负荷及照明改为由太阳能光伏系统供给电量，绿色环保，节省电量，具有很高的经济效益。 [0043] 显然，本领域的技术人员可以对本发明进行各种改动和变型而不脱离本发明的精神和范围。这样，倘若本发明的这些修改和变型属于本发明权利要求及其等同技术的范围之内，则本发明也意图包含这些改动和变型在内。 |
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