低压直流供电系统研究综述吴杰

低压直流供电系统研究综述吴杰

吴杰

承德建龙特殊钢有限公司河北承德067000

摘要：节能环保的低压直流供电方式在很多领域得到了应用，该系统不仅能充分发挥分布式能源的效益，还能减少电能变换次数。因此，低压直流供电系统在降低系统电能损耗、增强供电连续性和可靠性、提高电能质量方面，与交流系统相比，具有优越性，并且系统结构得以简化。本文简单分析了低压直流供电系统的结构及相关技术，并探讨了低压直流供电系统的运行管理措施。

关键词：低压直流供电系统；结构；技术；措施

引言

随着国民经济持续稳定的发展，工业各个部门的技术设备和电气设施都不断更新换代，各种大功率设备大量使用，对供电系统提出了更高的要求。相比于交流供电系统，直流供电系统中不存在频率、相位、无功功率流动等问题，因此在很多领域得到了应用。分布式电源主要包括太阳能、风能等，具有低碳环保、能源有效利用率高、可靠性好、安装位置灵活等特点。低压直流供电系统充分利用分布式能源，实现其灵活并网，从而使得供电电源多样化，提高供电可靠性，为直流负载和交流负载提供优质电能，满足不同电力用户要求。

1低压直流供电系统结构

1.1基本结构

低压直流供电系统是指系统内部的母线采用直流形式，而分布式电源、储能装置以及相关负荷均通过相应的变换器与母线相连。通常而言，低压直流供电系统由变压器提供低压交流电源、AC/DC装置由两个电压源型整流器（VSR）并联构成，其中一个为备用，以提高系统可靠性，并方便系统在孤岛模式下工作。这两个VSR均配备绝缘栅双极型晶体管（IGBT）并采用脉宽调制控制，对直流电网电压进行调整并维持在需要的电压水平，同时降低谐波向交流系统的注入。低压直流供电系统结构如图1所示，该结构对于商业和公共建筑用户是可行的。

图1低压直流供电系统结构

1.2运行要求

为保证供电可靠性和充分利用绿色能源，分布式发电和储能系统必将大量接入低压直流供电系统，具有分布式发电机和电能存储系统的低压直流供电系统应当满足以下要求：第一，在接入电网和孤岛状态下能够稳定运行；第二，保证良好的电压质量和供电连续性；第三，具有良好的可扩展性，以便在增加新的负载和电源时，不必改动总体控制策略；第四，电气安全满足现行规范和标准要求。

2低压直流供电系统技术要点

2.1接地方式

低压直流供电系统的接地方式与交流系统一样，也可分为TT、IT、TN三种接地形式，TT系统的电源侧直接接地，用电设备外露可导电部分直接接地；IT系统的电源侧不直接接地或经高阻抗接地，用电设备外露可导电部分直接接地；TN系统的电源侧直接接地，用电设备外露可导电部分经系统接地点引出的保护线接地。同时，与交流系统不同，低压直流供电系统电源存在正负极，电源侧接地点可以是系统正极或负极，故障时电流流经人体的方向相反（正极接地时为纵向向上，负极接地时为纵向向下），但并不影响接地故障参数的大小。

2.2分布式能源接入

分布式交流发电设备（微型水力发电机、风力发电机等）通过采用直接电流控制的VSR实现与低压直流供电系统的连接，该方式具有控制稳定性好和易于实现等优势。电能储存装置通过双向斩波器接入，以保证用户在短时停电时的供电连续性。柴油发电机组用于电网较长时间停电时保证直流系统的供电连续性，通过高可靠性的二极管整流桥接入，可防止直流系统孤岛运行时，直流侧功率倒送柴油发电机。直流发电设备（如太阳能电池等）则通过升压变换器接入，双向变换器使得在直流网络轻载时，分布式发电设备的多余能量可回馈交流电网。

2.3无功补偿技术

在低压直流供电系统中，运用适当方法对电气设施加以滤波的补偿，同时进行无功功率的补充，对低压直流供电系统的正常运行起到非常重要的作用，不仅能够提升线路传送效率，控制谐波，还可以稳固线路电压，并且增强电能品质。可控饱和电抗器能够有效提高功率因数，维持电路电压的稳定，与过滤谐波装置相组合，可以串联电抗器，并与晶闸管反并联，以此达到平衡无功功率的目的，更可防止谐波造成的污染，延长电气设备的使用寿命，减少供电系统的运行损耗。此外，电容器、电抗器和固定滤波器三者构成的无功补偿技术，要将三者予以加工和组装，而后将变压器低压侧母线电压连接滤波器或是电抗器，将其中的无功滤波状态予以相应的改变，在对其进行调节的过程中，一般都会通过分解开关的形式进行无载调节，而后借助晶闸管实现通断控制作用。

3低压直流供电系统运行维护措施

3.1加大供电设施维修力度

由于低压直流供电系统具有复杂性，需要确保正常的巡检、巡查，加强日常维护与调整，保证其运行的安全性。供电设施都是有使用周期的，相关企业应加强对低压直流供电系统的日常维护和保养：第一，要制定更为健全和完善的日常保养制度，同时制定检修计划，并严格执行，对供电设备进行有效的监控，及时检修与维护；第二，对于已超过规定使用周期的供电设备，要及时进行更换，时刻关注设备运行情况，减少事故的发生率；第三，相关工作人员还应通过安全监控数据和信息，判断是否发生故障，尽快制定有效措施确保供电系统的稳定性。

3.2加强管理人员的培训

要想有效提升低压直流供电系统的安全管理水平，保障供电系统的安全稳定运行，还必须不断强化安全管理队伍的建设工作。对低压直流供电系统的管理人员要定期进行安全教育，全面提升其安全管理意识，并提升其专业操作能力以及应对突发事件的能力。同时，还需要对电力工作的各个方面人员继续安排技术培训，包括电力设备的采购人员、电力检测人员、电力维修人员等，并制定相应的岗位职责，将每一项工作都落实到个人，全方面地提高电力工作者的技术、文化素养。

3.3完善管理体制

为确保低压直流供电系统的可靠性，就要保证供电系统的各个环节的安全运行。相关企业要建立完善的管理体制，具体包括以下几点：一是制定供电系统管理制度，明确供电系统管理职责，划清责任范围，明确分工任务，确保各供、用电及管理单位责任明确，各负其责，便于开展管理工作；二是制定相关安全管理规定，在认真贯彻、执行上级相关法律、法规的基础上，根据工作实际，制定供用电安全管理相关规定，如停送电管理制度、用电申请制度、工作票制度等，其安全管理规定要贴合各项生产活动的实际，便于执行，易于操作。

结束语

总而言之，低压直流供电系统具有重要的应用价值，相关企业要从改善网络结构、提高自动化程度、有条件地使用分布式电源、提高工作人员效率以减少故障修复时间的角度来提高系统可靠性与经济性，同时需要在系统拓扑结构和控制保护方式、电气安全、电力电子设备的可靠性等方面进行进一步研究。

参考文献：

[1]朱奎林.低压供电系统的接地方式及应用[J].现代建筑电气，2011，2（10）：32-35.