電力通信直流電源及其維護(hù)

1電力通信直流電源的組成

通信直流電源是一個復(fù)雜的系統(tǒng)，目前電力通信直流電源均采用－48V的高頻開關(guān)直流電源，電力系統(tǒng)中典型的電力通信直流電源結(jié)構(gòu)組成如下圖所示，從圖中可知電力通信直流電源由交流部分、整流器、直流分配部分、蓄電池組和監(jiān)控模塊等按照要求組合而成。

①交流部分。交流部分的市電輸入一般為2路380V三相四線交流輸入，在電源容量較小時有時也使用2路220V單相交流輸入，以保證電源可靠供電。為防止雷擊和過電壓破壞，在市電輸入端應(yīng)加裝避雷器，常用的有普通氧化鋅避雷器和OBO防雷模塊等；由于此處的防雷主要是對非直擊的感應(yīng)雷擊的浪涌電壓的防護(hù)，因此避雷器的通流量一般選擇在15－20KA，殘壓在1.5KV左右，就可有效的保護(hù)電源設(shè)備。為實現(xiàn)兩路輸入的交流電的通斷互鎖，自動切換，還需裝設(shè)交流切換裝置，采用機(jī)械互鎖或電氣互鎖方式，但是應(yīng)注意任何時候都不允許出現(xiàn)兩路交流電源同時接通或者同時斷開的現(xiàn)象。經(jīng)過切換裝置后，交流輸入分為整流器模塊輸入和交流分路輸出，交流分路輸出為機(jī)房其他交流用電設(shè)備提供電源，如計算機(jī)、UPS等。

②整流器部分。整流器是通信直流電源的最重要的組成部分，通信直流電源的供電質(zhì)量主要取決于整流器的電氣指標(biāo)，它完成AC-DC變換并以并聯(lián)均流方式為通信設(shè)備供電，同時對蓄電池組進(jìn)行恒流限壓充電和監(jiān)控模塊的供電。現(xiàn)在所有的通信直流電源均采用模塊化高頻開關(guān)整流器，它具有其體積小、效率高、模塊化、功率因素高、輸入電壓范圍寬、噪聲低、可靠性高以及可帶電熱插拔等優(yōu)點；電力通信直流電源所使用的高頻開關(guān)整流器模塊一般為單相220V交流輸入，功率因素可達(dá)0.99以上，模塊容量一般為每塊20A/－48V～50A/－48V；在實際使用中，如果輸入的是380V三相四線交流電源，則應(yīng)注意將所有整流模塊平均分配到每一相；同時為了提高整流器工作的可靠性，在設(shè)計時應(yīng)考慮多余備用容量，模塊配置采用N+1冗余。高頻開關(guān)整流器模塊有內(nèi)控式和外控式兩種類型，內(nèi)控式整流器內(nèi)部設(shè)有獨立的監(jiān)控單元，可對整流器模塊參數(shù)進(jìn)行設(shè)置、檢測和顯示，與系統(tǒng)的監(jiān)控模塊采用RS-485總線相連；外控式整流器在內(nèi)部不設(shè)獨立的監(jiān)控單元，完全由系統(tǒng)監(jiān)控模塊控制，若監(jiān)控模塊故障，整流器模塊轉(zhuǎn)為自主工作狀態(tài)，其輸出電壓電流服從初始的設(shè)定值。

③直流分配部分。直流分配部分將整流器輸出的直流電壓進(jìn)行分配，一路給蓄電池組充電，其它分配給通信設(shè)備和其它直流用戶供電。直流分配部分決定了設(shè)備的最終分配容量，因此要求在設(shè)計時應(yīng)充分考慮直流分路輸出的用戶數(shù)和容量，滿足日后通信設(shè)備接入的需要。在給蓄電池組充電的分路開關(guān)之前應(yīng)加裝欠壓保護(hù)繼電器，當(dāng)蓄電池組放電達(dá)到欠壓告警值時發(fā)出告警，放電到欠壓關(guān)斷值時控制自動斷開蓄電池組，保護(hù)蓄電池組不會因為過放電而導(dǎo)致?lián)p壞。現(xiàn)在直流分路輸出開關(guān)多采用空氣開關(guān)，應(yīng)注意配置使用直流空氣開關(guān)，因為直流空氣開關(guān)的滅弧能力很強(qiáng)，而不應(yīng)使用普通交流空氣開關(guān)。

④蓄電池組。蓄電池組是通信直流電源的不可缺少的組成部分，蓄電池組一旦發(fā)生故障，在市電輸入停電時，將造成所有使用該蓄電池組作后備電源的通信設(shè)備全部停止工作，造成通信中斷。現(xiàn)在使用的蓄電池組都是閥控式密封鉛酸蓄電池（簡稱VRLA），它完全取代了過去使用的普通開口鉛酸蓄電池，采用密封結(jié)構(gòu)，基本無酸氣泄漏，可與設(shè)備同室安裝，無需加電解液維護(hù)；可采用立式、臥式、單層、多層等各種組合安裝方式，安裝靈活；適用浮充工作制，使得供電系統(tǒng)電壓更穩(wěn)定；壽命、容量等受溫度影響較大。蓄電池組的容量決定了市電停電后通信設(shè)備的運行時間，一般可根據(jù)負(fù)載大小和放電時間來選擇蓄電池組的容量，計算方法為：負(fù)載容量（A）×放電時間（h）÷放電時間小時率放電容量系數(shù)。

⑤監(jiān)控模塊。監(jiān)控模塊對于通信直流電源來說具有智能控制中心的作用，主要有監(jiān)測功能，包括監(jiān)測交流輸入電壓、電流，整流器模塊并聯(lián)輸出電壓值和每個整流器模塊的輸出電流，負(fù)載電流，蓄電池組充放電電流和電壓等；控制功能，包括電源系統(tǒng)的開關(guān)機(jī)，各整流器模塊的開關(guān)機(jī)，直流輸出電壓、輸出電流極限值的設(shè)定，蓄電池組浮充、均衡充電電壓和充電電流的極限值設(shè)定，電池溫度系數(shù)的補償和蓄電池組欠壓保護(hù)設(shè)定等；告警功能，當(dāng)電源運行過程中某些參數(shù)達(dá)到或者超過告警的設(shè)定值，監(jiān)控模式將發(fā)出聲光告警，并顯示故障部位和原因。此外，監(jiān)控模塊還應(yīng)可通過RS232/RS485接口與上級監(jiān)控中心聯(lián)系，以實現(xiàn)集中監(jiān)控。

2電力通信直流電源的維護(hù)

由于目前電力通信直流電源均使用了高頻開關(guān)電源和閥控式密封鉛酸蓄電池，這給電源系統(tǒng)的維護(hù)帶來了許多便利，但是在維護(hù)方面還要注意按照使用維護(hù)要點做好維護(hù)工作，才能真正保證電力通信直流電源可靠、穩(wěn)定、不間斷地為通信設(shè)備供電。

①電源的交流輸入所采用的避雷器的狀態(tài)在進(jìn)行電源的巡視維護(hù)時應(yīng)注意檢查，特別是雷雨天氣時，更應(yīng)該注意檢查避雷器的狀態(tài)，發(fā)現(xiàn)問題及時更換，如當(dāng)發(fā)現(xiàn)OBO防雷模塊的故障顯示窗的顏色由綠色變成紅色時，就要對防雷模塊進(jìn)行更換，確保發(fā)生雷擊時能夠發(fā)揮其防雷作用。這里應(yīng)注意普通氧化鋅避雷器存在有一定的漏電流，長期使用容易老化，造成使用性能下降，所以即使長時間沒有雷擊發(fā)生，也要定期進(jìn)行更換，確保其防雷效果。

②高頻開關(guān)電源在正常使用的情況下，整流器主機(jī)的維護(hù)工作量很少，主要是防塵和定期除塵，否則飛塵加上潮濕會引起主機(jī)工作紊亂，同時積塵也會影響器件的散熱。一般每季度應(yīng)對主機(jī)徹底清潔一次，在除塵時應(yīng)檢查各連接件和插接件有無松動和接觸不牢的情況。

③通信高頻開關(guān)電源中設(shè)置的參數(shù)在使用中不能隨意改變。

④通信高頻開關(guān)電源在使用時應(yīng)注意避免隨意增加大功率的額外設(shè)備，也不允許在滿負(fù)載狀態(tài)下長期運行。由于通信直流電源幾乎是在不間斷狀態(tài)下運行的，增加大功率負(fù)載或者在基本滿載下工作，都將可能造成整流器模塊故障，嚴(yán)重時將損壞整個電源系統(tǒng)。

⑤作為后備電源的蓄電池組維護(hù)工作載電力通信直流電源的維護(hù)工作中占有非常重要的地位，這也是電源維護(hù)工作的一個難點。由于現(xiàn)在使用的閥控式密封鉛酸蓄電池實現(xiàn)了密封，免除了以往開口鉛酸電池的測比、配比、添加蒸餾水等工作，大大減少了維護(hù)工作量，因此有些維護(hù)人員認(rèn)為其是免維護(hù)電池，在使用中不去維護(hù)，聽之任之，結(jié)果造成維護(hù)不當(dāng)，發(fā)生問題。在對閥控式密封鉛酸蓄電池的維護(hù)工作中，應(yīng)重點注意以下問題：

定期檢查整個蓄電池組的浮充電壓，如果其浮充電壓超出了蓄電池組的要求，應(yīng)進(jìn)行調(diào)整。浮充電壓過高將增加水的損耗，加速電池正板柵的腐蝕，可能嚴(yán)重影響蓄電池的壽命；過低則可能不能使蓄電池充足電。對單只蓄電池每月應(yīng)記錄一次它的浮充電壓，若電壓超過廠家的指標(biāo)，觀察幾個月后無向均一方向發(fā)展的趨勢，應(yīng)與廠家聯(lián)系進(jìn)行處理。

閥控式密封鉛酸蓄電池的日常運行對溫度要求較高，它要求的環(huán)境溫度最好是20～25℃，如不然，應(yīng)對浮充電壓采取溫度補償，每升高1℃，浮充電壓應(yīng)降低3～4mv，但即使對浮充電壓進(jìn)行調(diào)整補償，溫度仍對蓄電池的壽命影響較大，如壽命為10年的蓄電池在30℃下運行，無溫度補償壽命僅為5年，有溫度補償壽命也縮短為8年。因此閥控式密封鉛酸蓄電池應(yīng)安裝在有空調(diào)的房間，安裝方式要有利于散熱。在日常巡視維護(hù)中發(fā)現(xiàn)蓄電池有明顯發(fā)熱現(xiàn)象應(yīng)立即與廠家聯(lián)系進(jìn)行處理。

閥控式密封鉛酸蓄電池的自放電極低，而且電池內(nèi)部不會形成電解液分層現(xiàn)象，因此無需定期進(jìn)行高壓均衡充電，定期均衡充電只能增加水的損耗，增大正板柵的腐蝕，在對蓄電池進(jìn)行維護(hù)時應(yīng)盡量減少或取消均衡充電。

應(yīng)避免閥控式密封鉛酸蓄電池的大電流充電和過放電。大電流充電可能使蓄電池極板膨脹變形，活性物質(zhì)脫落，電池內(nèi)阻增大且溫度升高，造成電池報廢。過放電將使蓄電池的循環(huán)壽命變短，放電后應(yīng)立即充電，否則易引起蓄電池內(nèi)部硫酸鹽化現(xiàn)象，導(dǎo)致容量不能恢復(fù)。因此在進(jìn)行容量試驗或放電檢修中，通常放電達(dá)到蓄電池組容量的30％～50％即可。

檢查蓄電池連接部分有無大壓降、腐蝕、松動等現(xiàn)象，如有應(yīng)及時緊固，否則極有可能引起燒毀電池等事故。

當(dāng)發(fā)現(xiàn)蓄電池組內(nèi)有損壞且無法修復(fù)的蓄電池時應(yīng)及時進(jìn)行更換，更換時不得把不同容量、不同性能、不同廠家的蓄電池連在一起，否則將對整組蓄電池帶來不利的影響。

閥控式密封鉛酸蓄電池屬于貧液電池，無法進(jìn)行電解液比重測量，因此它的好壞和容量預(yù)測在業(yè)界也是一大難題，日常維護(hù)中可用電導(dǎo)儀測試電池內(nèi)阻判斷其好壞，但最可靠的方法還是放電法。

要注意閥控式密封鉛酸蓄電池的壽命期限，對壽命已過期限的蓄電池組要及時進(jìn)行更換，這樣即保證供電后備電源的可靠，又可避免因蓄電池組影響到整個通信直流電源的運行。

⑥電源系統(tǒng)出現(xiàn)故障時，應(yīng)先查明原因，分清是負(fù)載還是電源本身，是整流器還是蓄電池組。高頻開關(guān)整流器模塊的輸入輸出主回路由于有輸入過壓和輸出限流保護(hù)，因此發(fā)生故障的可能性較小，其內(nèi)部控制電路、顯示電路、保護(hù)電路等發(fā)生的故障相對較多，而且這些電路中只要有一個元器件發(fā)生故障，就可能導(dǎo)致整流模塊停止工作，處理這些故障時只需更換有故障的電路板便可排除故障。筆者在維護(hù)工作中就曾經(jīng)遇到過高頻開關(guān)整流器通電后顯示正常，測量輸出電壓正常，就是不能帶負(fù)載，后經(jīng)檢查發(fā)現(xiàn)就是內(nèi)部控制電路電路板問題造成了該模塊無法正常工作。

⑦當(dāng)高頻開關(guān)整流器模塊出現(xiàn)保險管燒斷等故障時，務(wù)必不得直接進(jìn)行更換保險管后通電重新開機(jī)，否則會接連發(fā)生相同的故障，不但檢查不出故障所在，還可能會在開機(jī)的瞬間導(dǎo)致故障范圍更加擴(kuò)大。在現(xiàn)場處理緊急故障時，可采取整流器整機(jī)更換的方式來排除通信直流電源供電的故障，但在更換整流器時，通信直流電源供電系統(tǒng)不得停止對通信設(shè)備的供電。

⑧通信設(shè)備在接入直流配電分路輸出開關(guān)時，要注意通信設(shè)備上的電源總輸入開關(guān)的容量不得大于其接入的直流配電分路輸出的開關(guān)容量，否則將引起越級跳開關(guān)，可能造成通信直流電源系統(tǒng)故障。