淺談電力通信直流電源及其維護

林福興

摘要:電力通信直流電源在電力通信系統(tǒng)中占有非常重要的地位,電力通信的飛速發(fā)展對電力通信直流電源提出了更高的要求。文章就典型的現(xiàn)代電力通信直流電源的結(jié)構(gòu)組成進行了詳細的分析介紹,并根據(jù)電力通信直流電源的實際使用維護經(jīng)驗對電力通信直流電源的維護要點進行了探討。

關(guān)鍵詞:電力通信;直流電源;維護

中圖分類號:TM912.4 文獻標識碼:A文章編號:1006-8937(2009)20-0116-02

電力通信是電力企業(yè)生產(chǎn)和管理的基礎(chǔ)手段,是電網(wǎng)安全運行的重要環(huán)節(jié),而電力通信直流電源則是保證通信設(shè)備正常運行,通信暢通的基礎(chǔ),是電力通信的“心臟”,一旦通信直流電源發(fā)生故障,將造成通信設(shè)備供電中斷,引起通信電路中斷,造成重要信息無法正常傳輸。近年來,電網(wǎng)規(guī)模的不斷擴大和現(xiàn)代通信技術(shù)的進步,極大地促進了電力通信事業(yè)的飛速發(fā)展,隨著電力通信整體水平的不斷提高、通信設(shè)備的不斷更新,對電力通信直流電源也提出了更高的要求,因此做好對電力通信直流電源的維護具有重要意義,直接影響著電力通信網(wǎng)的安全平穩(wěn)運行。

1電力通信直流電源的組成

通信直流電源是一個復(fù)雜的系統(tǒng),目前電力通信直流電源均采用-48V的高頻開關(guān)直流電源,電力系統(tǒng)中典型的電力通信直流電源結(jié)構(gòu)組成如下圖所示,從圖中可知電力通信直流電源由交流部分、整流器、直流分配部分、蓄電池組和監(jiān)控模塊等按照要求組合而成。

①交流部分。交流部分的市電輸入一般為2路380 V三相四線交流輸入,在電源容量較小時有時也使用2路220V單相交流輸入,以保證電源可靠供電。為防止雷擊和過電壓破壞,在市電輸入端應(yīng)加裝避雷器,常用的有普通氧化鋅避雷器和OBO防雷模塊等;由于此處的防雷主要是對非直擊的感應(yīng)雷擊的浪涌電壓的防護,因此避雷器的通流量一般選擇在15～20 kA,殘壓在1.5 kV左右,就可有效的保護電源設(shè)備。為實現(xiàn)兩路輸入的交流電的通斷互鎖,自動切換,還需裝設(shè)交流切換裝置,采用機械互鎖或電氣互鎖方式,但是應(yīng)注意任何時候都不允許出現(xiàn)兩路交流電源同時接通或者同時斷開的現(xiàn)象。經(jīng)過切換裝置后,交流輸入分為整流器模塊輸入和交流分路輸出,交流分路輸出為機房其他交流用電設(shè)備提供電源,如計算機、UPS等。

②整流器部分。整流器是通信直流電源的最重要的組成部分,通信直流電源的供電質(zhì)量主要取決于整流器的電氣指標,它完成AC-DC變換并以并聯(lián)均流方式為通信設(shè)備供電,同時對蓄電池組進行恒流限壓充電和監(jiān)控模塊的供電?，F(xiàn)在所有的通信直流電源均采用模塊化高頻開關(guān)整流器,它具有其體積小、效率高、模塊化、功率因素高、輸入電壓范圍寬、噪聲低、可靠性高以及可帶電熱插拔等優(yōu)點;電力通信直流電源所使用的高頻開關(guān)整流器模塊一般為單相220 V交流輸入,功率因素可達0.99以上,模塊容量一般為每塊20A/-48 V～50A/-48 V;在實際使用中,如果輸入的是380V三相四線交流電源,則應(yīng)注意將所有整流模塊平均分配到每一相;同時為了提高整流器工作的可靠性,在設(shè)計時應(yīng)考慮多余備用容量,模塊配置采用N+1冗余。高頻開關(guān)整流器模塊有內(nèi)控式和外控式兩種類型,內(nèi)控式整流器內(nèi)部設(shè)有獨立的監(jiān)控單元,可對整流器模塊參數(shù)進行設(shè)置、檢測和顯示,與系統(tǒng)的監(jiān)控模塊采用RS-485總線相連;外控式整流器在內(nèi)部不設(shè)獨立的監(jiān)控單元,完全由系統(tǒng)監(jiān)控模塊控制,若監(jiān)控模塊故障,整流器模塊轉(zhuǎn)為自主工作狀態(tài),其輸出電壓電流服從初始的設(shè)定值。

③直流分配部分。直流分配部分將整流器輸出的直流電壓進行分配,一路給蓄電池組充電,其它分配給通信設(shè)備和其它直流用戶供電。直流分配部分決定了設(shè)備的最終分配容量,因此要求在設(shè)計時應(yīng)充分考慮直流分路輸出的用戶數(shù)和容量,滿足日后通信設(shè)備接入的需要。在給蓄電池組充電的分路開關(guān)之前應(yīng)加裝欠壓保護繼電器,當蓄電池組放電達到欠壓告警值時發(fā)出告警,放電到欠壓關(guān)斷值時控制自動斷開蓄電池組,保護蓄電池組不會因為過放電而導(dǎo)致?lián)p壞?，F(xiàn)在直流分路輸出開關(guān)多采用空氣開關(guān),應(yīng)注意配置使用直流空氣開關(guān),因為直流空氣開關(guān)的滅弧能力很強,而不應(yīng)使用普通交流空氣開關(guān)。

④蓄電池組。蓄電池組是通信直流電源的不可缺少的組成部分,蓄電池組一旦發(fā)生故障,在市電輸入停電時,將造成所有使用該蓄電池組作后備電源的通信設(shè)備全部停止工作,造成通信中斷。現(xiàn)在使用的蓄電池組都是閥控式密封鉛酸蓄電池(簡稱VRLA),它完全取代了過去使用的普通開口鉛酸蓄電池,采用密封結(jié)構(gòu),基本無酸氣泄漏,可與設(shè)備同室安裝,無需加電解液維護;可采用立式、臥式、單層、多層等各種組合安裝方式,安裝靈活;適用浮充工作制,使得供電系統(tǒng)電壓更穩(wěn)定;壽命、容量等受溫度影響較大。蓄電池組的容量決定了市電停電后通信設(shè)備的運行時間,一般可根據(jù)負載大小和放電時間來選擇蓄電池組的容量,計算方法為:負載容量(A)×放電時間(h)÷放電時間小時率放電容量系數(shù)。

⑤監(jiān)控模塊。監(jiān)控模塊對于通信直流電源來說具有智能控制中心的作用,主要有監(jiān)測功能,包括監(jiān)測交流輸入電壓、電流,整流器模塊并聯(lián)輸出電壓值和每個整流器模塊的輸出電流,負載電流,蓄電池組充放電電流和電壓等;控制功能,包括電源系統(tǒng)的開關(guān)機,各整流器模塊的開關(guān)機,直流輸出電壓、輸出電流極限值的設(shè)定,蓄電池組浮充、均衡充電電壓和充電電流的極限值設(shè)定,電池溫度系數(shù)的補償和蓄電池組欠壓保護設(shè)定等;告警功能,當電源運行過程中某些參數(shù)達到或者超過告警的設(shè)定值,監(jiān)控模式將發(fā)出聲光告警,并顯示故障部位和原因。此外,監(jiān)控模塊還應(yīng)可通過RS232/RS485接口與上級監(jiān)控中心聯(lián)系,以實現(xiàn)集中監(jiān)控。

2電力通信直流電源的維護

由于目前電力通信直流電源均使用了高頻開關(guān)電源和閥控式密封鉛酸蓄電池,這給電源系統(tǒng)的維護帶來了許多便利,但是在維護方面還要注意按照使用維護要點做好維護工作,才能真正保證電力通信直流電源可靠、穩(wěn)定、不間斷地為通信設(shè)備供電。

①電源的交流輸入所采用的避雷器的狀態(tài)在進行電源的巡視維護時應(yīng)注意檢查,特別是雷雨天氣時,更應(yīng)該注意檢查避雷器的狀態(tài),發(fā)現(xiàn)問題及時更換,如當發(fā)現(xiàn)OBO防雷模塊的故障顯示窗的顏色由綠色變成紅色時,就要對防雷模塊進行更換,確保發(fā)生雷擊時能夠發(fā)揮其防雷作用。這里應(yīng)注意普通氧化鋅避雷器存在有一定的漏電流,長期使用容易老化,造成使用性能下降,所以即使長時間沒有雷擊發(fā)生,也要定期進行更換,確保其防雷效果。

②高頻開關(guān)電源在正常使用的情況下,整流器主機的維護工作量很少,主要是防塵和定期除塵,否則飛塵加上潮濕會引起主機工作紊亂,同時積塵也會影響器件的散熱。一般每季度應(yīng)對主機徹底清潔一次,在除塵時應(yīng)檢查各連接件和插接件有無松動和接觸不牢的情況。

③通信高頻開關(guān)電源中設(shè)置的參數(shù)在使用中不能隨意改變。

④通信高頻開關(guān)電源在使用時應(yīng)注意避免隨意增加大功率的額外設(shè)備,也不允許在滿負載狀態(tài)下長期運行。由于通信直流電源幾乎是在不間斷狀態(tài)下運行的,增加大功率負載或者在基本滿載下工作,都將可能造成整流器模塊故障,嚴重時將損壞整個電源系統(tǒng)。

⑤作為后備電源的蓄電池組維護工作載電力通信直流電源的維護工作中占有非常重要的地位,這也是電源維護工作的一個難點。由于現(xiàn)在使用的閥控式密封鉛酸蓄電池實現(xiàn)了密封,免除了以往開口鉛酸電池的測比、配比、添加蒸餾水等工作,大大減少了維護工作量,因此有些維護人員認為其是免維護電池,在使用中不去維護,聽之任之,結(jié)果造成維護不當,發(fā)生問題。在對閥控式密封鉛酸蓄電池的維護工作中,應(yīng)重點注意以下問題:

定期檢查整個蓄電池組的浮充電壓,如果其浮充電壓超出了蓄電池組的要求,應(yīng)進行調(diào)整。浮充電壓過高將增加水的損耗,加速電池正板柵的腐蝕,可能嚴重影響蓄電池的壽命;過低則可能不能使蓄電池充足電。對單只蓄電池每月應(yīng)記錄一次它的浮充電壓,若電壓超過廠家的指標,觀察幾個月后無向均一方向發(fā)展的趨勢,應(yīng)與廠家聯(lián)系進行處理。

閥控式密封鉛酸蓄電池的日常運行對溫度要求較高,它要求的環(huán)境溫度最好是20～25℃,如不然,應(yīng)對浮充電壓采取溫度補償,每升高1℃,浮充電壓應(yīng)降低3～4mv,但即使對浮充電壓進行調(diào)整補償,溫度仍對蓄電池的壽命影響較大,如壽命為10年的蓄電池在30℃下運行,無溫度補償壽命僅為5年,有溫度補償壽命也縮短為8年。因此閥控式密封鉛酸蓄電池應(yīng)安裝在有空調(diào)的房間,安裝方式要有利于散熱。在日常巡視維護中發(fā)現(xiàn)蓄電池有明顯發(fā)熱現(xiàn)象應(yīng)立即與廠家聯(lián)系進行處理。

閥控式密封鉛酸蓄電池的自放電極低,而且電池內(nèi)部不會形成電解液分層現(xiàn)象,因此無需定期進行高壓均衡充電,定期均衡充電只能增加水的損耗,增大正板柵的腐蝕,在對蓄電池進行維護時應(yīng)盡量減少或取消均衡充電。

應(yīng)避免閥控式密封鉛酸蓄電池的大電流充電和過放電。大電流充電可能使蓄電池極板膨脹變形,活性物質(zhì)脫落,電池內(nèi)阻增大且溫度升高,造成電池報廢。過放電將使蓄電池的循環(huán)壽命變短,放電后應(yīng)立即充電,否則易引起蓄電池內(nèi)部硫酸鹽化現(xiàn)象,導(dǎo)致容量不能恢復(fù)。因此在進行容量試驗或放電檢修中,通常放電達到蓄電池組容量的30%～50%即可。

檢查蓄電池連接部分有無大壓降、腐蝕、松動等現(xiàn)象,如有應(yīng)及時緊固,否則極有可能引起燒毀電池等事故。

當發(fā)現(xiàn)蓄電池組內(nèi)有損壞且無法修復(fù)的蓄電池時應(yīng)及時進行更換,更換時不得把不同容量、不同性能、不同廠家的蓄電池連在一起,否則將對整組蓄電池帶來不利的影響。

閥控式密封鉛酸蓄電池屬于貧液電池,無法進行電解液比重測量,因此它的好壞和容量預(yù)測在業(yè)界也是一大難題,日常維護中可用電導(dǎo)儀測試電池內(nèi)阻判斷其好壞,但最可靠的方法還是放電法。

要注意閥控式密封鉛酸蓄電池的壽命期限,對壽命已過期限的蓄電池組要及時進行更換,這樣即保證供電后備電源的可靠,又可避免因蓄電池組影響到整個通信直流電源的運行。

⑥電源系統(tǒng)出現(xiàn)故障時,應(yīng)先查明原因,分清是負載還是電源本身,是整流器還是蓄電池組。高頻開關(guān)整流器模塊的輸入輸出主回路由于有輸入過壓和輸出限流保護,因此發(fā)生故障的可能性較小,其內(nèi)部控制電路、顯示電路、保護電路等發(fā)生的故障相對較多,而且這些電路中只要有一個元器件發(fā)生故障,就可能導(dǎo)致整流模塊停止工作,處理這些故障時只需更換有故障的電路板便可排除故障。文章在維護工作中就曾經(jīng)遇到過高頻開關(guān)整流器通電后顯示正常,測量輸出電壓正常,就是不能帶負載,后經(jīng)檢查發(fā)現(xiàn)就是內(nèi)部控制電路電路板問題造成了該模塊無法正常工作。

⑦當高頻開關(guān)整流器模塊出現(xiàn)保險管燒斷等故障時,務(wù)必不得直接進行更換保險管后通電重新開機,否則會接連發(fā)生相同的故障,不但檢查不出故障所在,還可能會在開機的瞬間導(dǎo)致故障范圍更加擴大。在現(xiàn)場處理緊急故障時,可采取整流器整機更換的方式來排除通信直流電源供電的故障,但在更換整流器時,通信直流電源供電系統(tǒng)不得停止對通信設(shè)備的供電。

⑧通信設(shè)備在接入直流配電分路輸出開關(guān)時,要注意通信設(shè)備上的電源總輸入開關(guān)的容量不得大于其接入的直流配電分路輸出的開關(guān)容量,否則將引起越級跳開關(guān),可能造成通信直流電源系統(tǒng)故障。

3結(jié) 語

面對電力通信發(fā)展的日新月異,做好電力通信直流電源的維護顯得尤為重要,相信在全體電力通信人員的努力下,不斷總結(jié)和提高電力通信直流電源的運行維護經(jīng)驗和水平,使電力通信電源能夠為電力通信的快速發(fā)展提供更優(yōu)質(zhì)可靠電源保障。

參考文獻:

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