对直流电源系统充电装置存在的问题分析及对策研究

对直流电源系统充电装置存在的问题分析及对策研究

高松伟

易事特集团股份有限公司

摘要：本文主要立足直流电源系统充电装置的使用情况，对存在的问题进行了详细的分析，并从设计的角度和多个方面提出相应的对策，促进问题的解决，为系统的使用和充电的进行提供帮助。

关键词：直流电源系统；充电装置；问题分析；对策研究

直流电源系统充电装置在高层建筑的不间断供电中有着广泛的应用，但是在使用的过程中会存在一定的问题，对问题进行分析才能更好地找出相应的对策。

一、充电装置的概述及其在我国的使用情况

1、充电装置的概述

在电力系统当中，继电保护、控制回路、通信设备等设施的供电都是由直流电源来完成的，这个直流电源系统的运行情况决定了继电保护和自动装置正确动作的保障情况。在正常的运行状态选中，控制、保护和通信等设备的供电会得到良好的保障，从而推动了电力系统的良好运行。对于电流电源系统的充电装置来说，它的存在是为了更好地推动相关行业的发展，但是在实际上也难免遇到各种各样的问题。特别是相应的事故和故障，这些问题都是比较麻烦的，在事故中的供电问题，如何处理是长久以来人们重点解决和思考的一个内容。在事故的情况下，这些设备的电力供应就会由蓄电池组来完成。对于蓄电池组来说，它的使用寿命和自身的容量与直流电源系统充电装置的技术息息相关，具体来说，会受到稳压精度、纹波系数的影响[1]。采用直流电源进行电力系统供电的地方主要有：工矿企业、铁路、医院等一些需要不间断供电的建筑中。对于这类型的电力系统来说，它主要有充电的装置、蓄电池和其它的辅助电路来共同组成，在运行时，对系统运行的稳定性、工作的可靠性和调节的方便性有着一定的影响。

2、我国电网中直流系统充电装置的使用情况

在1960年以前，我国的电网中所使用的直流电源系统的充电装置主要有三种，分别是交直流发电机组、硒整流充电装置和磁放大充电装置。在这三种充电装置当中，最早被淘汰的是硒整流充电装置，而交直流发电机组现在一般只用在大型的发电机和大型的变电所当中，并且作为备用的直流电源。磁放大充电装置在使用的过程中噪音是比较大的，整体的稳流稳压精度也比较差，运行效率低，因此也已经在电网中慢慢地被人们所淘汰。在1960年以后，使用得比较多的是硅整流充电装置。这种装置利用工频变压器对交流输入的电压进行降压的操作，然后使用晶闸管来进行移相，从而对整流进行控制。这个装置的智能化程度比较低，在一些没有人值守的变电所当中，这种装置不适合使用。在1997年以后，我国开始慢慢地使用高频开关的模块型充电装置。这种装置使用零电压、零电流等软开关技术，使得效率得到了提高，工作更加稳定。

二、充电机装置的特点

对于直流电源系统的充电装置来说，不同的装置有着不同的特点，随着技术的不断发展，会对相应的特点进行优化，使其达到最佳的状态，可以更好地符合人们的需求。当前，我国主要使用自行开发的第三代智能高频开关电源模块来完成系统的组成，充电模块执行N+1块备份模式，确保供电工作的稳定性和后续的其它保障。在这个装置中，宽电压的输入范围应该保持在AC380V±20%的范围之内，这样的一个输入范围会使得电网的实用性比较强。而它所对应的交流输入频率则应该为50Hz±10%。对于充电的模块来说，由于采用了软开关的技术，因此使得它的充电效率达到了96%，提高了系统的供电效率。此外，这个装置还有一个明显的特点，就是它的智能性。智能性对于直流电源系统的充电装置来说是十分重要，其可以使系统的运行更加高效，使装置可以更好地服务于生产生活。在这个系统中，各个功能单元是带有自身的CPU的，并且是智能化的单元，可以进行自我运行状况的诊断。在单元和单元之间，单元和控制器之间都是使用数字通讯的方式，并且输入输出的电都是采用全隔离的方式。在这样智能化的模式之下，这个系统中任意一个单元出现故障的时候，都不会影响其它单元的正常运行。同时，在这个系统中它的逻辑控制是比较先进的，在校验上也是使用较为先进的算法，从而使得这个系统在干扰的环境当中也不会出现波动和误动，整体的稳定性比较强[2]。

三、直流电源系统充电装置存在的问题及相应的对策

（一）在直流电源系统的充电装置的充电模块当中，有一个一直困扰的问题就是它的直流航空插头和交流航空插头不容易被辨认出来。在这样的情况下，人们容易出现误用插头的现象，导致充电工作受到影响，严重情况下还会引发相应的安全事故。针对这样的情况，可以从造型设计、颜色安排等角度加强设计方案的调整，使得航空插头和交流航空插头可以更容易地被人们辨认出来。例如：把直流航空插头和它的插座设计成圆形，或者选择黑色的外壳，把交流航空插头和它的插座设计成方形，或者选择白色的外壳。利用这些差异性帮助人们更好地进行插头、插座的辨认，避免出现插错的情况。除此之外，还可以从大小设计上进行区分，解决当前直流电源系统充电装置中存在的问题。

（二）在直流电源系统的充电装置当中，充电模块中负责交流输入的线路只有I路和II路的总交流输入开关和一个连接直流母线的总的输出开关。在直流电源系统充电装置运行的过程中，如果想要对充电装置有故障的模块进行更换，那么它的方法只有两种。一种方法是把整组母线的负荷都转移到其它的母线上面，这种方法在使用中会面临着一定的问题。首先，对于只有一组母线的充电装置，这种方法难以进行实施。其次，在进行母线负荷的转移时，容易因为负荷转移交接等复杂性问题，使得线路接错的概率增大，造成系统线路的短路。另一种方法就是直接进行带电拔插，这种方式对于整个系统的危害性是比较大的，容易使得系统因为瞬间的断电出现短路或者线路烧毁的现象，同时对于进行拔插操作的人员来说也会给他们带来一定的危险。

对于直流电源系统充电装置中存在的这些问题，可以在每一个充电的模块的交流航空插头前与交流切换后的电源之间分别增加一个交流的输入开关，然后对各个模块的交流输入进行控制，从而实现针对性的控制，避免产生关联性的故障和影响。除了这种方式之外，还可以在每个充电模块的主要输出插头和直流输出总开关之间各增加一个直流的输出开关，对直流电源系统充电装置中的各个模块的直流输出进行控制。在这样的处理方式之下，在系统运行的过程中，对任意一个故障的充电模块进行控制，都可以真正地做到在运行状态下不带电进行航空插头拔插的情况，从而使得拔插的安全系数提高，解决了本身存在的不安全问题[3]。

（三）在直流电源系统的充电装置当中，交流的I路和II路之间没有相序不同步监视和闭锁装置，系统在运行的时，可以在调试送电之前利用一些简单的核相来解决。对于直流电源系统的充电装置来说，要想使这个系统在电源的供应上有着更好地效果，就需要彻底的解决这个问题。解决方式是比较多样的，但是从解决效果上来说，在充电装置的输入回路当中加入相序不同步的监视和闭锁装置是最佳的解决方法，可以取得良好的效果。这种方法在实际中也经常使用，并且也发挥了极其重要的作用和效果。

（四）对于直流电源系统的充电装置来说，充电装置的模块和监控器之间通行不畅的现象是比较常见的，容易使得系统运行出现故障，反应迟钝，影响了供电工作的进行。基于这样的情况，可以使用单个模块的通信模块方式，利用高可靠性能的通信模块来进行模块的建设。

四、结语

直流电源系统充电装置在高层建筑的不间断通电中有着非常广泛的应用，基于这个系统在供电中存在的问题，可以结合实际情况选择处理的方式，从而确保装置的良好运行，使其为充电工作的开展提供帮助。

参考文献：

[1]马宏杰.直流电源系统充电装置存在问题分析[J].云南电力技术，2015，43（s1）：141-141

[2]马宏杰.大唐红河电厂直流电源系统充电装置存在问题分析[C].2014年云南电力技术论坛，2014

[3]李恩琪.直流电源充电装置的发展及其在电力系统中的应用[J].安徽电力，2005（3）：33-34