直流系統(tǒng)高頻開關(guān)充電裝置及模塊的配置分析

殷天鋒

摘 要：高頻開關(guān)充電裝置目前在電力系統(tǒng)中的發(fā)電廠和變電站中已廣泛應(yīng)用，它具有效率高、體積小、運行靈活等優(yōu)點。但是，由于高頻開關(guān)模塊品種繁多，質(zhì)量良莠不齊，有些運行單位對高頻開關(guān)充電裝置的模塊的質(zhì)量和一組蓄電池配置一組模塊等問題有不同意見。對采用微機相控整流裝置較感興趣。提高高頻開關(guān)模塊的質(zhì)量，根據(jù)用戶需求改進高頻開關(guān)充電裝置，應(yīng)引起有關(guān)各方重視。

關(guān)鍵詞：高頻開關(guān);充電裝置;直流模塊

一、配置分析

電力系統(tǒng)中一組蓄電池配置一組模塊的模式，最先是沿用于郵電系統(tǒng)的選擇方法。根據(jù)我們的調(diào)查：郵電系統(tǒng)中蓄電池的容量一般較大、電壓低，通常采用二組較小的容量（或二組以上）蓄電池并列運行，一組蓄電池配置一組高頻開關(guān)模塊。而每組模塊的冗余數(shù)也是根據(jù)模塊的數(shù)量不同而不同，如10塊以上加2。上述配置相當于每個整組蓄電池配置二組半容量高頻開關(guān)模塊，總的冗余模塊一般大于1，所以不能簡單地歸結(jié)為N+1。

顯然，對于每組蓄電池配置一組模塊，而模塊數(shù)量取N+1的選擇方法并不是通用的也不是唯一的。

對高頻開關(guān)充電裝置及模塊數(shù)量的選擇和配置，在本次規(guī)程修編過程中作了充分、反復(fù)研究和討論，聽取了各方面意見，進一步作出了明確規(guī)定。

二、? 高頻開關(guān)充電裝置的配置

a）1組蓄電池

一采用晶閘管充電裝置時，宜配置2套充電裝置。

一采用高頻開關(guān)充電裝置時，宜采用1套充電裝置，也可配置2套充電裝置。

b）2組蓄電池

一采用晶閘管充電裝置時，宜配置3套充電裝置。

一采用高頻開關(guān)充電裝置時，宜采用2套充電裝置，也可配置3套充電裝置。

在《小型電力工程直流設(shè)計技術(shù)規(guī)程》中：

“5.2.1”設(shè)有2組蓄電池的直流系統(tǒng)，采用晶閘管充電裝置時宜設(shè)3套同容量的充電裝置;采樣高頻開關(guān)充電裝置時宜設(shè)2套同容量的充電裝置。

“5.2.2”設(shè)有一組蓄電池的直流系統(tǒng)，采用晶閘管充電裝置時宜設(shè)2套同容量的充電裝置;采用高頻開關(guān)充電裝置時宜設(shè)1套充電裝置;經(jīng)技術(shù)經(jīng)濟比較合理時。也可采用2套充電裝置。

新編的DL/T5044規(guī)程對高頻開關(guān)充電裝置數(shù)量的配置比DL/T5120規(guī)程要放寬了許多，但是組數(shù)的增加，并不意味著模塊數(shù)量成倍的增加，因為一組配置和二組配置模塊的數(shù)量選擇方法是不一樣的。

三、 修改的原因

作出1組蓄電池也可配置2套充電裝置和2組蓄電池也可配置3套充電裝置（以下簡稱雙通道和一個半通道的配置）這一修改主要原因是為了提高直流系統(tǒng)可靠性和運行的靈活性，同時也顧及了經(jīng)濟上合理性。這種配置方式的優(yōu)越性如下：

A? 充電裝置具有冗余熱備性能，無論任一組充電裝置本體或輸入、輸出回路故障及正常維修時，每段直流母線上仍有一套充電裝置在正常工作。需要指出的是，目前模塊的返修率較高，同時損壞兩個模塊的情況時有發(fā)生。

B? 充電裝置的交流輸入回路，采用一對一供電方式，取消切換裝置，提高了供電可靠性。

C? 均充電方式靈活，蓄電池組可接在母線上進行均充電，也可脫離母線進行充電。

D? 雖然雙通道和一個半通道的配置方式接線比較復(fù)雜，但以往長期來采用的相控整流裝置或其它充電裝置也都是這種接線，運行人員也已習慣。

四、? 監(jiān)控裝置的配置

對于監(jiān)控裝置的配置，在修編的DL/T5044《電力工程直流系統(tǒng)設(shè)計技術(shù)規(guī)程》第6.4.1條規(guī)定“直流系統(tǒng)中宜按每組蓄電池設(shè)置一套微機監(jiān)控裝置。”

即微機監(jiān)控裝置數(shù)量與蓄電池組數(shù)相同（當幾組小容量蓄電池并聯(lián)作為一組蓄電池時，按一組蓄電池計算），當1組蓄電池配置2套充電裝置時，只配置一套微機監(jiān)控裝置來同時控制二套充電裝置。當采用二組蓄電池配置三套充電裝置時，配置二套微機監(jiān)控裝置，每套微機監(jiān)控裝置除控制固定連接的一套充電裝置外，同時控制經(jīng)過互相閉鎖切換的備用充電裝置。備用充電裝置可分別受控于任一套微機監(jiān)控裝置。在一次系統(tǒng)切換過程中，同時切換二次系統(tǒng)。這種接線方式，我們不僅在中小型發(fā)電廠工程中已多次采用。同時我們在咨詢?nèi)A東電網(wǎng)調(diào)度中心的通信系統(tǒng)改建工程的直流電源接線時，也建議采用二組蓄電池（2×1000Ah），配置三套充電裝置（48V4×50A模塊），二套微機監(jiān)控裝置的方案。目前該系統(tǒng)已帶電切換投運，并運行情況良好。運行單位反映，這種接線雖然較復(fù)雜，但能適用于各種運行方式，提高了可靠性。

五、? 整流模塊數(shù)量的選擇

a）方式1：每組蓄電池配置一組高頻開關(guān)電源模塊，其模塊選擇方法如下：

N=n1+n2

基本模塊數(shù)量：

N1=[（1.0I10-1.25I10）+Ijc]/Ime

附加模塊數(shù)量：

N2=1（當n1≤6時）? n2=2（當n1≥7時）

式中：I10—— 蓄電池10h放電率電流（A）;

Ime——每個模塊額定電流（A）;

Ijc——經(jīng)常負荷電流（A）。

b） “一組蓄電池配置二組高頻開關(guān)模塊或二組蓄電池配置三組高頻開關(guān)模塊，其模塊選擇方法如下：

N=I10/Ime

采用這種方法與常規(guī)的選擇方法比較，模塊總的數(shù)量可能相等或增加不多，一般至多增加1-3個模塊。這是由于每組模塊數(shù)量僅是滿足蓄電池的均充電要確定。

六、? 幾點說明

A? 在二組蓄電池配置三組高頻開關(guān)電源模塊的接線方式時，蓄電池均充電有二種方式。一種是，蓄電池連接在母線上進行均充電，此時有二組充電裝置同時運行，充電裝置的額定輸出電流可達2I10通常2I10≥（1I10-1.25I10）+Ijc，則選擇滿足要求;另一種是，蓄電池脫離母線進行均充電，充電裝置的額定輸出電流1I10（蓄電池制造廠規(guī)定蓄電池均充電流在1I10-1.80I10電流范圍內(nèi)。規(guī)程建議取1I10-1.25I10）也能滿足蓄電池均充電電流要求。

B? 試驗表明，在相同充電電壓下用1I10或1.25I10均充電流進行充電，在50%深放電條件下，用1I10或1.25I10進行充電時間約相差3-4小時，所以每組模塊的數(shù)量按n=I10/Ime進行選擇是合適的、經(jīng)濟的。

C 但是在個別特殊情況下，如經(jīng)常負荷電流Ijc大于1I10，這種情況在發(fā)電廠、變電站的控制或動力直流系統(tǒng)中可能性不大，但在調(diào)度通信直流系統(tǒng)中，有可能經(jīng)常負荷電流Ijc大于1I10，此時，模塊數(shù)量的選擇要進行修正，按照經(jīng)常負荷電流Ijc進行選擇，這樣Ijc總是≥（1I10-1.25I10） +Ijc，即Ijc >（1I10-1.25I10），所以選擇滿足要求。如華東電網(wǎng)調(diào)度中心的通信系統(tǒng)的經(jīng)常負荷最高時可能達150A左右，所是當時選用3×60A，模塊[3×60A>（100A-125A）]，由于SIEMENS的模塊沒有60A的規(guī)格，故改用4×50A模塊。