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变电站开关电源系统的维护


变电站开关电源系统的维护
资料来源:www.huanbao.com 2012-5-2

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,也可以用电导率仪控制器测电池 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?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。新器件针 对成本有限且需要额外输入/输出的应用设计,如工业、计算、通讯及消费类等 应用领域。这批质优价廉的闪存单片机具有 8KB 或 16KB 程序存储器及纳瓦 (nanoWatt)技术,能充分发挥电源管理的强大功能。 嵌入式控制应用的设计人员对那些具有更多输入/输出且功耗较低的 8 位单 片机产品的需求日益增长。Microchip 新款 PIC18F 单片机具有多达 70 引脚的输 入/输出、8KB 或 16KB 闪存程序存储器、768 字节 RAM 以及纳瓦技术的低功耗 模式,可全面满足上述设计需要。 除了提供高度灵活的输入/输出,全新 PIC 单片机还配备了具有多种编程功 能的闪存。它具备可再编程功能,从而通过更短的开发周期、低成本仿真,以及 在现场进行功能代码的灵活变动,进一步加快产品上市的步伐。 PIC18Fxx10 新增的输入/输出将使很多应用领域受益匪浅,包括建立安防系 统、 设备控制器、 视频控制面板、 家庭自动化系统及多个传感器数据采集的应用。 此外,新器件具有独特的纳瓦技术,可提供电源管理模式,是电池驱动或低功耗 应用的理想解决方案。 新器件的其它主要特性包括: 1、外部时钟频率达 40MHz(10MIPS) 2、内部振荡器频率范围由 32kHz~32MHz(8MIPS) 3、时钟失效监视器 4、在线串行编程技术(In-CircuitSerialProgrammingTM,ICSPTM) 5、10 位模数转换器,有多达 12 条通道,采样率高达 100k/s 6、两个模拟比较器,具有可编程欠压检测及可编程低电压检测功能 7、SPITM、I2CTM 及两个 USART(支持 RS485、RS232 及 LIN) 8、三个捕获/比较/PWM 模块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。


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