用于高浮充电压下直流供电系统的主接线电路的制作方法

本实用新型涉及直流供电领域，特别涉及用于高浮充电压下直流供电系统的主接线电路。

背景技术：

直流供电系统是给信号设备、保护、自动装置、事故照明、应急电源及断路器分、合闸操作提供直流电源的电源设备。直流系统是一个独立的电源，它不受发电机、厂用电及系统运行方式的影响，并在外部交流电中断的情况下，保证由后备电源蓄电池继续提供直流电源的重要设备。直流供电系统一般由蓄电池、充电装置、馈电设备等组成。

蓄电池既能把电能转换为化学能储备起来，又能把化学能转变为电能供给给负载。当对蓄电池进行充电时，把电能转化为化学能，当用蓄电池为负载供电时，又把储备的化学能转换成电能。

充电装置完成AC(交流)/DC(直流)变换。

馈电设备，将直流输出电源分配到每一路输出，包括直流主母线和馈线。直流负荷按功能一般分为动力负荷和控制负荷。动力负荷包括各类直流电动机、交流不间断电源、系统远动、通信装置电源和应急照明等负荷；控制负荷包括电气和热工的控制、信号、测量和继电保护、自动装置等负荷。专供动力负荷的直流母线电压相较于专供控制负荷或者混合负荷的直流母线电压能获得更高的电压允许值。

正常运行时，如图1所示，充电装置S1把外部交流电变换成直流电，并通过负荷馈线S3为负载供电，同时对蓄电池S2进行浮充电；当外部交流失电时，如图2所示，则由蓄电池S2通过负荷馈线S3为负载直接供电。对于直流供电系统，一般都以浮充电方式运行。对部分蓄电池而言，比如阀控式密封铅酸蓄电池，由于其浮充电压不高，且放电终止电压变化率小，整组蓄电池在浮充状态时，直流母线电压不会超过规定值(不超过直流系统标称电压的105％)；但是对于其他一些蓄电池，比如镉镍电池，由于其浮充电压相对较高，且放电终止电压变化率大，整组蓄电池在浮充状态运行时，直流充电母线电压会较高，会超过规定值，影响设备的安全稳定运行。

针对这种整组蓄电池浮充电压过高的直流供电系统，目前常用的解决方式一般有两种：

一是增设端电池S51，即在正常浮充方式运行时，为了控制直流充电母线电压，该端电池不投入运行，当外部交流失电，转而由蓄电池S2给负载供电时，再根据直流充电母线电压控制端电池调整器S52逐步投入端电池S51，如图3所示。此种直流供电系统相较于常规直流系统增加了端电池S51、端电池调整器S52等设备，系统组成较为复杂，可靠性差。

二是整体硅堆降压，一般在充电母线和直流系统母线之间增设可控硅设备，实现DC/DC转换，把充电母线的高直流电压通过可控硅设备降低为满足规定要求的直流系统母线电压，如图4所示。这种方式控制简单，可靠性高，但是增加的硅堆降压设备容量大，选型困难，成本高，且整体降压设备尺寸大，布置也较困难。

从上述介绍可以看出，针对整组蓄电池浮充电压过高的直流系统，目前常用的解决方式一般有两种：第一种是增设端电池方式，第二种是整体硅堆降压方式。

增设端电池方式，系统复杂，可靠性差，目前基本不采用此方式；整体硅堆降压方式，由于是对整组直流系统进行降压，因此降压容量大，选型困难，成本高，并且整个硅堆尺寸也较大，布置也较困难。

技术实现要素：

本实用新型要解决的技术问题是：提供一种用于高浮充电压下直流供电系统的主接线电路，解决传统整体硅堆降压方式降压容量大、选型困难、成本高，并且整个硅堆尺寸也较大、布置困难的问题。

为解决上述问题，本实用新型采用的技术方案是：用于高浮充电压下直流供电系统的主接线电路，包括充电母线、负荷母线、负荷馈线、充电装置、蓄电池和硅堆降压装置，所述负荷母线包括动力负荷母线和控制负荷母线，所述负荷馈线包括动力负荷馈线和控制负荷馈线；所述充电装置与所述充电母线连接，所述充电母线与所述蓄电池连接，所述充电装置还与所述动力负荷母线连接，所述动力负荷母线与所述动力负荷馈线连接，所述硅堆降压装置的高压端与所述动力负荷母线的正极线连接，硅堆降压装置的低压端与所述控制负荷母线的正极线连接，所述控制负荷母线与所述控制负荷馈线连接。

进一步的，所述动力负荷母线和所述控制负荷母线共用同一根负极线。

本实用新型的有益效果是：本实用新型根据负荷功能分设专用母线，然后仅对控制负荷母线进行硅堆降压处理的方案，由于没用增加过多的辅助设备，系统结构简单，可靠性高；通过分设运行母线，能避免浮充电压过高对控制负荷设备的影响，安全稳定；同时由于控制负荷容量小，仅对控制负荷母线提供降压处理的硅堆设备容量相应降低，尺寸小，选型、布置也较容易，成本相应降低。

附图说明

图1为传统直流供电系统的正常供电模式示意图；

图2为传统直流供电系统的蓄电池供电模式示意图；

图3为传统直流供电系统增设端电池方式示意图；

图4为传统直流供电系统增设整体硅堆降压方式示意图；

图5为本实用新型电路示意图。

图中编号：i1为蓄电池的电流，i2为馈线的电流，S1为充电装置，S2为蓄电池，S3为负荷馈线，S31为动力负荷馈线，S32为控制负荷馈线，S4为硅堆降压装置，S51为端电池，S52为端电池调整器，C+、C-分别为充电母线的正极线和负极线，PCL+、PCL-分别为混合母线的正极线、负极线，PL+、PL-分别为动力母线的正极线和负极线，CL+、CL-分别为控制母线的正极线、负极线，PL-/CL-为动力母线和控制母线的共用线。Ui为电路的输入端,Uo为电路的输出端。

具体实施方式

本实用新型中，为了实现结构简单，运行可靠，取消端电池，采用硅堆降压方式；为了使硅堆降压设备的选型和布置容易，同时降低成本，采用在一套直流供电系统内根据负荷功能分设专用母线，然后仅对容量占比小的控制负荷母线进行硅堆降低处理。

具体的来说，如图5所示，本实用新型包括充电母线、负荷母线、负荷馈线、充电装置S1、蓄电池S2和硅堆降压装置S4，所述充电母线包括正极线C+和负极线C-，所述负荷母线包括动力负荷母线和控制负荷母线，动力负荷母线包括正极线PL+和负极线PL-，控制负荷母线包括正极线CL+和负极线CL-，所述负荷馈线包括动力负荷馈线S31和控制负荷馈线S32；所述充电装置S1与所述充电母线连接，所述充电母线与所述蓄电池S2连接，所述充电装置S1还与所述动力负荷母线PL连接，所述动力负荷母线与所述动力负荷馈线S31连接，所述控制负荷母线与所述控制负荷馈线S32连接，所述硅堆降压装置S4的高压端与所述动力负荷母线的正极线PL+连接，硅堆降压装置S4的低压端与所述控制负荷母线的正极线CL+连接。并且，在本实用新型中所述动力负荷母线PL和所述控制负荷母线CL共用同一根负极线PL-/CL-。

本实用新型在正常运行时，由于蓄电池S2浮充电压较高，使得充电母线电压较高，对于常规动力负荷，比如直流电动机、直流应急照明负荷和不间断电源装置等，这些动力负荷普遍容量较大，运行电压允许值比控制负荷高，因此直接从充电母线取电压，专设动力负荷母线；而对于常规控制负荷，比如电气控制、信号、测量负荷，以及继电保护、自动装置和监控系统负荷等，由于这些控制负荷运行电压允许值相对低些，并且容量小，因此就需要经过硅堆降压装置，把动力负荷母线上的高直流电压转换为控制负荷母线上的低电压。此时的硅堆降压装置S4仅负责对控制负荷供电，因此容量和尺寸小，选型和布置也较容量，节约成本。

以上描述了本实用新型的基本原理和主要的特征，说明书的描述只是说明本实用新型的原理，在不脱离本实用新型精神和范围的前提下，本实用新型还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本实用新型范围内。