甘肃瑞特电力科技有限责任公司
摘要：电力工程直流电源在保证电力系统的正常运行方面具有可靠性，同时，直流电源的可靠性对电力系统的事故处理也具有重要作用。本文通过设计选型、蓄电池的选择与维护等方面分析了直流电源的可靠性，并对直流电源系统设备的运行维护提出建议。
关键词：电力工程；直流电源；可靠性
一、设计选型及采购
（一）关于整流系统的选择
我国直流电源的发展历史可分为四步，依次为充电发电机加固定铅酸电池、硅整流充电加固定铅酸电池、可控硅充电加镉镍电池以及高频开关加阀控电池[1]。现阶段，我国电力所大部分采用相控电源作为直流分合闸电源，但相控电源由于输出波纹大、转换效率低、体积大等缺点，达不到电力系统的发展需求。除此之外，相控电源浮充电压容易波动、不稳定，可能导致蓄电池脉动充放电现象，这种现象可极大损害免维护的蓄电池，缩短电池寿命。相比之下，高频开关电源优势颇多，如：体积小、重量轻、效率高、高功率因数等特点，并且高频开关电源还降低了电网损耗，使输出波纹小，增加了N+1热备份设计，同时，由于其采用脉冲宽度调制开关技术，可大幅度的降低功耗，提高了其可靠性，并在一定程度上抑制了高频开关电源主电路所产生的电磁干扰。此外，高频开关电源符合现代电源的市场需求，便于计算机管理。
电路在转换为高频交流后，再通过高频变压器进行隔离降压，然后由高频整流输出；整流模块中的脉冲宽度调制电路和软开关谐振回路，在电网和负载发生变化时，能自动调节高频开关的脉冲宽度，因此，使输出的电压、电流在正常情况下都能保持稳定。
模块的保护功能包括输出过流、过压、短路、过温、过载等，当遇到故障时，模块会自动进入保护状态，在故障解除后，模块会自动启动并运行[2]。同时，模块还具有并联保护的功能，在每台模块的内部，都设有并联保护电路，其作用是在故障模块退出系统时，保证其他模块和系统能够正常工作。模块的稳压精度和稳流精度高，纹波系数小，效率高＞90%；根据负载电流和蓄电池的容量，输出电流可通过手动或者系统监控自动进行调节；并联模块不需要外围电路，其设有自主均流电路，可自动实现多模块的并联均流，从而真正实现N+1的备份；具有较强的独立性。
（二）关于蓄电池的选择
我国在很久一段时间内，电力系统使用的主要是固定式防爆铅酸蓄电池，一直到20世纪80年代才开始使用并推广镉镍碱性蓄电池，随着科技的不断发展进步，阀控式密封铅酸蓄电池得到了广泛的应用[3]。固定式铅酸蓄电的缺点颇多，例如：会排出酸雾和少量析氢、体积较大导致占地面积大，并且需要专门配备通风条件好的蓄电池室、不方便维护等。镉镍碱性蓄电池虽然对以上情况有所改善，但是存在爬碱漏液的现象，容易造成污染，并且维护也不方便。所以，现阶段电力系统大部分采用的都是阀控式密封铅酸蓄电池。
阀控式密封铅酸蓄电池的优势包括：密封效果好，电解液会像凝胶似的被吸收在高孔率的隔离板内，较为稳定，把电池横放也不担心电解液会流出来；采用无锑铅合金制造的极板栅使电池的自放电系数较小，延长了电池的使用寿命：隔离板把电池的正负极板完全包围在内，使有效物质不会轻易脱落，也会延长电池的使用寿命；阀控式密封铅酸蓄电池的体积相对于老式电池要小很多，但是相对于老式敞开型电池的容量却高出很多；由于密封性较好的特点，使阀控式密封铅酸蓄电池不会产生有污染的酸雾或气体，而且在长期运行的过程中，不用补充任何液体维护也能保持极好的工作量；阀控式密封铅酸蓄电池的内阻相对较小，因此，大电流放电的性能非常好。总而言之，阀控式密封铅酸蓄电池现在已经被电力系统的广泛应用，是没有值班人员变电站的首选蓄电池[4]。
二、关于蓄电池的维护管理措施
蓄电池虽然具有免维护的优势，但也只是相对于传统电池，不用过多的维护而已，而不是一点都不进行维护，适当的维护管理可提高电池的使用寿命。
（一）控制好蓄电池的环境温度有助于延长电池使用寿命
在25摄氏度的环境下蓄电池可更好的延长使用寿命，超过25摄氏度，温度越高蓄电池的极板腐蚀越快，并且也会加剧对水的消耗，从而缩短电池的使用寿命。阀控式密封铅酸蓄电池的容量会受到温度的变化而影响，在25摄氏度时蓄电池的容量为100％；当超过25摄氏度时，每升高10摄氏度，蓄电池的容量将会减少50％；当温度降到25摄氏度之下时，蓄电池的容量也会随之下降，当温度达到0摄氏度时，蓄电池的容量仅剩71％。因此，有关部门应考虑在放置蓄电池的地方装设空调，以便及时控制蓄电池的环境温度，最好使温度保持在22摄氏度到25摄氏度之间。
（二）正确使用充电方式延长蓄电池的使用寿命
正确的充电方式有助于延长阀控式密封铅酸蓄电池的使用寿命[5]。蓄电池的最佳运行条件是浮充运行，在这种情况下电池会一直处于满荷电的状态，所以从理论上分析，在浮充运行状态下的蓄电池能使寿命达到最长。为了防止某些蓄电池发生容量、端压不一致的情况，可进行均充电。由于均充电比浮充充电的气体产生量要高出几十倍，所以均充电时间不可过长，以免多余的空气对氧的再复合效率产生影响，造成电池的损坏。
（三）定期进行容量恢复试验，保证电池的足够容量
为了使电池的容量始终保持充足，每年要进行定期的容量恢复试验，其目的是促使电池内的活化物质活化，从而恢复电池的容量。具体的试验方法是：使电池组与充电机分开，在电池组的两端增加可调负载，将电池组的放电电流设为额定容量的10%，然后每30分钟需对电池的电压做一次记录，直到电池电压下降到1.8伏/只（这里指的是2伏/只的单体电池）后停止放电，并对具体时间进行记录。保持不动放置2小时以后，再对蓄电池进行同样大小电流的恒流充电，将电池电压提升到2.35伏/只后，保持电压不变的情况下，为电池均衡充电8小时，然后再将恒压充电电压改为2.25伏/只，并进行浮充电，如图1所示。
图 1 蓄电池容量测试与放电时间测试方法参考图
结语
综上所述，高频直流电源具有高频化、模块化、智能化的优点，是相对比较安全可靠的直流电源；阀控式密封铅酸蓄电池的优势极多，在现阶段能够满足电力系统对可靠性的需求；与此同时，通过加强监测和维护管理等方式，更能进一步的提高直流电源的可靠性，为电力系统的稳定运行保驾护航。
参考文献
[1]李辰龙,孔珍宝,刘亚南等.直流电源可靠性应用研究[J].江苏电机工程,2015,34(1):59-61,64.
[2]兰正宇,齐旭.电力通信直流电源及其维护措施探析[J].通信电源技术,2016,33(4):243,245.
[3]李志超,付威,孙剑等.分布式直流电源在配网系统应用探讨[J].电工文摘,2014(4):36-39.
[4]琚永安,宋鑫,刘付山等.通信站直流电源系统可靠性提升方案研究[J].电力系统通信,2012,33(7):70-73.
[5]屠安卿.直流电源在配电工程中的应用[J].世界华商经济年鉴?城乡建设,2012(10):165.
论文作者:张雨晨,张忠元,张韵
论文发表刊物:《防护工程》2017年第19期
论文发表时间:2017/12/7
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