張建領(lǐng)，馬紅霞，李紹強(qiáng)

1.膠南市供電公司，山東青島 266400

2.青州市供電公司，山東青島 262500

在電力系統(tǒng)中，直流控制電源一般是由直流屏、充電裝置及蓄電池組等設(shè)備組成。在發(fā)電廠和變電站中，直流控制電源已經(jīng)得到了廣泛的應(yīng)用，在正常和事故情況下，都必須使直流控制電源正常運(yùn)轉(zhuǎn)，來(lái)保證提供可靠穩(wěn)定的供電。在電力事故情況下，直流控制電源是“最后一道保安電源”，可以使保護(hù)和自動(dòng)化裝置正常運(yùn)作得到保證。

1 當(dāng)前電力直流控制電源存在的問(wèn)題和缺陷

當(dāng)前，直流控制電源中得到廣泛使用的大多是以GZDW型為原型，但是，近幾年來(lái)，電力直流控制電源中添加了巡檢裝置--蓄電池端電壓。這種巡檢裝置為我國(guó)電網(wǎng)直流控制電源系統(tǒng)的不斷自動(dòng)化起到了關(guān)鍵的作用，但是在不斷的工作實(shí)踐中，直流控制電源的缺陷也越來(lái)越引起人們的注意。

1）蓄電池不科學(xué)的充電方式，單體蓄電池在蓄電池組內(nèi)充電失衡，從而使蓄電池壽命縮短。整流模塊以浮充串聯(lián)方式對(duì)蓄電池進(jìn)行充電。在進(jìn)行串聯(lián)充電時(shí)，單體蓄電池中流過(guò)電流是一致的，但是蓄電池因?yàn)椴煌蛩氐挠绊?，普遍存在電池離散性，每個(gè)蓄電池自身情況以及原始容量都不盡相同，容量偏差較大。所以，在運(yùn)行中將單體蓄電池整合作為一個(gè)整體來(lái)進(jìn)行一致的浮充，必然造成長(zhǎng)期對(duì)原始容量小的蓄電池過(guò)充電以及對(duì)原始容量大的蓄電池欠充電。當(dāng)蓄電池過(guò)充時(shí)，因?yàn)殡娊庋趸蜔崾Э囟闺姵赝鈿す陌?、漏氣，受到破壞，極易造成容量失效。相反當(dāng)蓄電池欠充時(shí)，正極和負(fù)極的化學(xué)反應(yīng)不充分，縮短了蓄電池的使用壽命。不科學(xué)的充電方式使蓄電池提早失去效用；

2）將均衡充電概念運(yùn)用到閥控式鉛酸蓄電池的充電過(guò)程中，加速了蓄電池的老化。在電力直流控制電源使用上，蓄電池從最初使用開(kāi)口式鉛酸蓄電池發(fā)展到今天閥控式密封鉛酸蓄電池的廣泛應(yīng)用。適用于開(kāi)口鉛酸蓄電池均衡充電概念為了補(bǔ)償其電壓不穩(wěn)定現(xiàn)象的，來(lái)使其穩(wěn)定在允許的范圍之內(nèi)。而這種概念也被運(yùn)用到了閥控式密封鉛酸蓄電池的充放電過(guò)程中。2004年隨著閥控式密封鉛酸蓄電池的廣泛應(yīng)用，有人就發(fā)現(xiàn)問(wèn)題并明確提出：閥控式密封鉛酸蓄電池水分損失后不能再加液，所以其運(yùn)行壽命可能短于普通蓄電池。還有人指出了其使用壽命縮短的現(xiàn)象，但是并沒(méi)有注意到造成水分損失的原因。本文認(rèn)為錯(cuò)誤的電力直流控制電源中統(tǒng)一引用了均衡充電概念以及均充的頻繁使用是造成水分損失的原因。另外隨時(shí)通過(guò)按鍵操作進(jìn)行手動(dòng)均衡充電也是錯(cuò)誤的，因?yàn)殚y控式密封鉛酸蓄電池采用單向閥密封，所以其對(duì)充電電壓比較敏感，過(guò)充就代表著熱失控、容量減小、失水、過(guò)早報(bào)廢，這對(duì)其都會(huì)帶來(lái)致命的損害。另外，單體蓄電池的均充電壓為2.35 V，這個(gè)電壓已經(jīng)會(huì)對(duì)閥控蓄電池造成破壞，再加上串聯(lián)充電的不均勻性，又對(duì)單體蓄電池進(jìn)行了破壞，這在一定程度上加速了蓄電池的失水老化；

3）因?yàn)闆](méi)有保護(hù)回路的原因，在蓄電池組中最關(guān)鍵的部分最脆弱。蓄電池組是電源系統(tǒng)的心臟，在電力事故狀態(tài)下，它是保證電站設(shè)備正常運(yùn)作的“最后一道關(guān)卡” ，因?yàn)槿绻铍姵匕l(fā)生故障，必然引起停電事故；

4）監(jiān)控不到位，過(guò)度監(jiān)控整流模塊，而對(duì)蓄電池組缺少監(jiān)控。當(dāng)前后臺(tái)監(jiān)控系統(tǒng)中，電力直流控制電源可以完整獲得整流模塊的運(yùn)行參數(shù)，實(shí)現(xiàn)對(duì)整流模塊的控制和操作。但是，對(duì)蓄電池的監(jiān)控功能運(yùn)用少而且意義不大甚至無(wú)任何相關(guān)，并且有些監(jiān)控效果相反。有些監(jiān)控僅僅關(guān)注蓄電池端的電壓，這是遠(yuǎn)遠(yuǎn)不夠的。監(jiān)控系統(tǒng)是否合格標(biāo)準(zhǔn)應(yīng)該是在蓄電池容量下降與內(nèi)阻異常增加時(shí)及時(shí)發(fā)出警告；

5）蓄電池的維護(hù)結(jié)果不理想。對(duì)電力直流控制電源，當(dāng)前大多數(shù)的技術(shù)人員都能夠按照規(guī)定，按時(shí)檢測(cè)蓄電池組的深度放電容量，一般情況下好的蓄電池占大多數(shù)，容量落后的蓄電池占少數(shù)，雖然使用儀器對(duì)落后的蓄電池容量進(jìn)行恢復(fù)，但是，效果不佳。如果更換為新電池，又會(huì)造成組內(nèi)其他電池惡化更快的情況，最后只得對(duì)尚未使用很長(zhǎng)時(shí)間的整個(gè)蓄電池組進(jìn)行全部更換；

6）蓄電池發(fā)生緊急惡性事故時(shí)，缺少預(yù)防應(yīng)對(duì)能力，系統(tǒng)可靠性低。國(guó)家電網(wǎng)公司調(diào)查抽樣統(tǒng)計(jì)說(shuō)明蓄電池故障頻發(fā)且后果嚴(yán)重。不僅要考慮其自身質(zhì)量問(wèn)題，充電裝置的安全可靠性也不可忽視，如果不是運(yùn)用充電裝置對(duì)蓄電池過(guò)充電，就不會(huì)造成其內(nèi)部壓力升高甚至爆炸，如果在充電裝置中增加自放電電流和溫度監(jiān)測(cè)功能，就可以對(duì)蓄電池的熱進(jìn)行控制使其不致演變?yōu)槠鸹鸬膰?yán)重后果。

2 電力直流控制電源的改進(jìn)

在對(duì)電力直流控制電源進(jìn)行改造的時(shí)候可以按下述方案進(jìn)行。

1）將充電方式改為每只蓄電池獨(dú)立進(jìn)行充電。閥控鉛酸蓄電池對(duì)浮充電壓要求嚴(yán)格，在不按標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行操作將造成嚴(yán)重后果，出納通的充電方式由于自身局限性，無(wú)法滿足這一標(biāo)準(zhǔn)，采用獨(dú)立充電的方式能夠有效避免蓄電池的過(guò)充以及欠充，保障了蓄電池的壽命。

2）允許電池的單獨(dú)更換，從而方便維護(hù)工作的進(jìn)行。傳統(tǒng)的電源受充電電方式?jīng)Q定，不允許進(jìn)行新舊蓄電池的混用，因此進(jìn)行電池更換時(shí)只能整組全部更換，造成維修成本比較高。而獨(dú)立充電的方式能夠使每只單體蓄電池均具有獨(dú)立的數(shù)字化充電管理模塊，進(jìn)行充電時(shí)也都是單獨(dú)進(jìn)行，可以做到新舊蓄電池混用而不會(huì)影響具體效果，能夠方便地進(jìn)行某一點(diǎn)吃的更換，使維護(hù)程序更加簡(jiǎn)便，同時(shí)還有效控制了維護(hù)成本。

3）設(shè)置備用通路。傳統(tǒng)的電力直流控制電源只有在任何一只電池都不沒(méi)有一定問(wèn)題的時(shí)候才能順利工作，否則只要一直出現(xiàn)問(wèn)題就會(huì)導(dǎo)致嚴(yán)重事故，這是電路串聯(lián)系統(tǒng)的一種通病。進(jìn)行備用通路的設(shè)置，可以使故障蓄電池被自動(dòng)旁路，從而不影響整個(gè)蓄電池組的正常工作。根據(jù)某變電站的試驗(yàn)結(jié)果顯示：在切斷交流電源之后，蓄電池組進(jìn)行連續(xù)幾小時(shí)的放電后，有部分蓄電池因自身容量較小，內(nèi)阻增大，端電壓下降較為明顯，被系統(tǒng)自動(dòng)旁路，當(dāng)有8 只電池被旁路之后，變電站的所有操作仍未受到影響。由此可見(jiàn)電力直流控制電源能夠有效提高蓄電池組的工作性能，可靠性。

4）加強(qiáng)對(duì)蓄電池的監(jiān)控，保證問(wèn)題能夠及時(shí)發(fā)現(xiàn)。傳統(tǒng)的巡檢裝置后受充電方式的限制，對(duì)蓄電池進(jìn)行全面監(jiān)測(cè)十分困難。本文提出的方案，不僅能夠?qū)π铍姵氐亩穗妷哼M(jìn)行監(jiān)測(cè)，還能夠監(jiān)測(cè)蓄電池的其他方面的參數(shù)，有利于及時(shí)發(fā)現(xiàn)先各種問(wèn)題，有利于系統(tǒng)維護(hù)的進(jìn)行。

5）增加蓄電池活化功能，使蓄電池保持在最佳狀態(tài)。過(guò)充所造成的損害對(duì)閥控鉛酸蓄電池來(lái)講是非常嚴(yán)重的，而輕微的欠充則較為容易處理，通常只需要進(jìn)行定期活化即可，因此在現(xiàn)實(shí)中寧愿輕微欠充也不要過(guò)充。本文中所說(shuō)的管理模塊活化功能，初人工活化方式之外，還可以進(jìn)行定期自動(dòng)活化，從而保持蓄電池的良好性能。

6）減少接線數(shù)量，減少潛在故障點(diǎn)。安裝傳統(tǒng)的巡檢裝置時(shí)，每只蓄電池上都要加裝2 根導(dǎo)線供檢測(cè)使用，這樣不僅帶來(lái)施工上得麻煩，還增加了出現(xiàn)故障的可能性。本文中提出的電力直流控制電源加設(shè)了備用通路，一方面有利于實(shí)現(xiàn)較為全面的監(jiān)測(cè)，另一方面還減少了界限的數(shù)量，有利于降低故障出現(xiàn)的可能性。

7）及時(shí)維護(hù)，設(shè)置GPRS手機(jī)報(bào)警功能。當(dāng)前大多數(shù)的變電站均無(wú)人值守，采用GPRS 報(bào)警模塊可以及時(shí)將監(jiān)測(cè)到的問(wèn)題向維護(hù)人員發(fā)送提醒報(bào)告，及時(shí)維護(hù)電力系統(tǒng)安全。

8）在直流操作電源管理中建立數(shù)字化充電管理通信接口，實(shí)現(xiàn)其集散化。獨(dú)立充電方式可以實(shí)現(xiàn)單體蓄電池?fù)碛袔в型ㄐ殴δ塥?dú)立的數(shù)字化充電管理模塊，這種方式符合將來(lái)直流控制電源的發(fā)展方向，使其不斷向集散化管理以及數(shù)字化變電站的方向發(fā)展。

[1]白忠敏，劉百震，於崇干，等.電力工程直流系統(tǒng)設(shè)計(jì)手冊(cè)[M].北京：中國(guó)電力出版社，2009.

[2]《電力工程直流電源系統(tǒng)GZD、GZDW直流電源柜設(shè)計(jì)選型手冊(cè)》編寫組.電力工程直流電源系統(tǒng)GZD、GZDW 直流電源柜設(shè)計(jì)選型手冊(cè)[M].北京：中國(guó)電力出版社，1998：1-2，9-11.

[3]國(guó)家電力公司電力規(guī)劃設(shè)計(jì)總院.DL/T 5120-2000 小型電力工程直流系統(tǒng)設(shè)計(jì)規(guī)程[S].北京：中國(guó)電力出版社，2000.

[4]中國(guó)電力企業(yè)聯(lián)合會(huì).DL/T 5044-2004 電力工程直流系統(tǒng)設(shè)計(jì)技術(shù)規(guī)程[S].北京：中國(guó)電力出版社，2004.

[5]李宏偉，張松林.閥控式密封鉛酸蓄電池實(shí)用技術(shù)問(wèn)答[M].北京：中國(guó)電力出版社，2004：8，21-27.