变电站智能高频开关电源系统的维护

1    概述

    供给变电站二次电路的电源称为操作电源。操作电源主要向控制、保护、信号、自动装置电路供电，同时还作为事故照明电源。

    传统的操作电源有交流操作电源、硅整流型直流操作电源、蓄电池直流操作电源。交流操作电源因执行交流操作的继电器，以及断路器交流合闸的操动机构可靠性低于直流电源，一般仅用于小型配电房。硅整流型直流操作电源因不能解决事故照明和事故紧急处理的问题，只能在不重要的小型变电站中应用。蓄电池直流操作电源的可靠性高，在电力系统中被广泛应用，但其充电设备存在效率不高、功率因素低、纹波大，以及电池保持容量低、寿命短等问题。目前我国许多变电站所使用的直流电源设备，由于受变压器或晶闸管自身参数的限制，直流操作电源存在很多不足之处，例如：初充电流、浮充电流不稳，系统纹波电压过高，控制特性不佳，不便于同计算机系统配接实现监控等；充电设备与蓄电池并联运行，当浮充电电源纹波系数较大，浮充电压波动或偏低时，会出现蓄电池脉动充电、放电现象，造成蓄电池组或单体的过早损坏；还存在体积庞大，效率不高，1＋1冗余投资大等不足，应该说已远远不能满足飞速发展的电力工业的需要，逐步将被具有体积小、重量轻、效率高、纹波系数小、动态响应快、控制精度高、模块可叠加输出、N＋1冗余等特点的智能高频开关电源系统所替代。后者将整流器、调压装置、馈出电路、保护告警电路及监控系统有机地结合在一起，通过计算机管理，有效地解决了以往直流操作电源的缺陷。

    变电站配备的智能高频开关电源系统，包括开关整流设备、阀控式铅酸免维护蓄电池、直流馈电柜等，虽然设备不多，但它却独当一面，是保障电网供电稳定和连续性的重要设备。这些设备维护得好坏，不仅关系到智能高频开关电源系统的可靠性和寿命，而且直接涉及到电网的平稳运行。可见，维护和使用好智能高频开关电源系统是非常重要的。

2    基本要求及注意事项

    为保证变电站直流电源系统的可靠性，有条件的应尽量从两个不同的地方引入交流输入电源，并且两路交流电源具有自动倒换的功能；要选用可靠性高的智能化、标准化高频开关整流设备，在实施过程中，要以可靠性、实用性为基本原则，宜简勿繁；采用模块化、热插拔式结构以便于更换；实施集中监控管理，并合理配置备份设备。

    任何新技术、新设备未经充分验证和试运行，绝不得进入供电系统。要不断提高维护技术水平，采用集中维护、远程遥信、遥测维护等手段；要经常分析运行参数，预测故障发生的时间和部位，作好事故预想，发现缺陷及时排除。

    智能高频开关电源系统设备，其智能化程度高，电池采用免维护蓄电池，虽然给我们带来了许多便利，但在使用过程中要注意以下几个方面，以确保使用安全。

    ——高频开关电源系统对环境温度要求不高，在－5～＋40℃都能正常工作，但要求室内清洁、少尘，否则，灰尘加上潮湿会引起主机工作紊乱。蓄电池则对温度要求较高，标准使用温度为25℃，建议温度范围＋15～＋30℃。若温度太低，会使蓄电池容量下降，温度每下降1℃，其容量下降1％；蓄电池放电容量会随温度升高而增加，但寿命降低，如果在高温下长期使用，温度每增高10℃，电池寿命约降低一半。

    ——高频开关电源系统中设置的参数必须控制在规定指标内，在使用中不能随意改变。

    ——直流电源系统在使用中要避免随意增加大功率的额外设备（负载），也不允许在满负载状态下长期运行。因为，工作性质决定了直流操作电源系统几乎是在不间断状态下运行的，增加大功率负载或在基本满载状态下工作，都会造成整流模块出故障，严重时将损坏变换器。

    ——由于蓄电池组输出电流很大，存在电击危险，因此装卸、改接导电连接条（线）、输出线时应特别注意安全，使用的工具应采取绝缘措施，以保证人身和设备安全。

    ——不论是在浮充工作状态还是在放电检修测试状态，都要保证电压、电流符合规定要求。电压或电流过高可能会造成电池的热失控或失水，电压或电流过小会造成电池亏电，这都会影响电池的使用寿命，尤其是前者的影响更大。

    ——在任何情况下都应防止电池短路或深度放电，因为电池的循环寿命和放电深度有关。放电深度越深循环寿命越短。在容量试验或放电检修中，通常放电达到容量的30％～50％就可以了。

    ——蓄电池应避免大电流充放电，否则会造成电池极板膨胀变形，使得极板活性物质脱落，电池内阻增大并且温度升高，严重时将造成容量下降，寿命提前终止。

    ——阀控式密封蓄电池是贫液式电池，无法进行电解液比重测量，所以如何判定它的好坏，目前最可靠的方法还是放电法，也可以用电导仪测电池的内阻来判定阀控式密封蓄电池的好坏，但准确性较差。

3    维护管理

    当智能高频开关电源系统出现故障时，应先查明原因，分清是负载部分还是电源系统，是主机还是电池组。虽说开关电源系统主机有故障自检功能，但它对面而不对点，更换配件很方便，但要维修故障点，仍须做大量的分析、检测工作。如果自检部分发生故障，显示的故障内容也可能有误。

3.1    高频开关电源部分

    高频开关电源在正常使用情况下，主机的维护工作量很少，主要是防尘和定期除尘。特别是气候干燥的地区，空气中的灰粒较多，灰尘将在机内（主要在整流模块内）沉积，当遇空气潮湿时会引起主机控制紊乱造成主机工作失常，并发生不准确告警，另外大量灰尘也会造成器件散热不好。

    一般每季度应彻底清洁一次，同时在除尘时检查各连接件和插接件有无松动和接触不良的情况。

    定期核实智能高频开关电源系统的参数有无变化，防止人为或无意中改变所设置的参数。

    每半年应对智能高频开关电源系统的运行方式进行实验检查，以防止均充状态与浮充状态不能及时转换而造成对蓄电池的损坏。

    检查主机设备是否正常，保证直流母线经常保持合格的电压和电池的放电容量；

    对主机出现击穿、熔断保险或烧毁器件的故障，一定要查明原因并排除故障后才能重新启动，否则会造成更严重的故障。

3.2    免维护蓄电池部分

    因整流器对瞬时脉冲干扰不能消除，整流后的电压仍存在干扰脉冲。蓄电池除有存储直流电能的功能外，其等效电容量的大小与蓄电池容量大小成正比。因此，维护检修蓄电池的工作是非常重要的，虽说蓄电池组目前都采用了免维护电池，但这只是免除了以往的测比重、配制电解液、添加蒸馏水的工作。因工作状态和不正常工作状态对蓄电池造成的影响没有变，所以电源系统维护工作的重点还在蓄电池部分。

    蓄电池工作在浮充状态，至少每年进行一次放电。放电前应先对电池组进行均衡充电，以达到整组蓄电池性能的均衡。放电过程中如有一只达到放电终止电压时，应停止放电，继续放电须先排除落后电池后再放。

    核对性放电不是追求放出容量的多少，而是发现和处理落后电池，通过对落后电池的处理再作核对性放电实验，这样可防止事故和出现反极性蓄电池。

    日常维护中也可在一组电池中选用8～10只蓄电池作为标示电池，对其进行定期测量并做好记录，作为了解整组蓄电池工作情况的参考依据。

    蓄电池日常维护还需经常检查的项目有：清洁并检测端电压、温度；连接处有无松动腐蚀现象，检测连接条压降；外观是否完好，有无鼓肚变形和渗漏现象；极柱、安全阀周围是否有酸雾逸出；当发现电压反极性、压降大、压差大和酸雾泄漏的电池时，应及时处理，对不能恢复的蓄电池要及时更换；不能把不同容量、不同性能、不同厂家的电池联在一起，否则可能会对整组蓄电池带来不利影响。对寿命已到的电池组要及时更换，以免影响到电源系统和设备主机。

4    结语

    再好的设备都有寿命期，也会出现各类故障，但维护工作做得好可以延长寿命并减少故障的发生，不要因为高智能、免维护而忽略了本应进行的维护工作，预防在任何时候都是安全运行的重要保障。