直流系统浮充电源损坏原因分析

发布时间：2016-09-06

　　电力系统由发电厂、送变电线路、供配电所和用电等环节组成的电能生产与消费系统。它的功能是将自然界的一次能源通过发电动力装置转化成电能，再经输电、变电和配电将电能供应到各用户。

　　摘 要：电力系统控制、动力直流蓄电池浮充电源经常损坏，给生产带来无法挽回的损失。通过分析原因用简单易行的方法来保证直流系统的供电可靠性。本文介绍了电力系统控制、动力直流蓄电池浮充电源经常损坏的原因和解决的办法，利用简单易行的方法来保证直流系统的供电可靠性。

　　关键词： 烧毁;蓄电池;电阻;模块

　　我厂有1台60MW、1台50MW，1台100MW 发电机组，一期220V 直流系统采用一、二组1600AH共104个 蓄电池组作为动力电源，二期为三组1500AH 共104个蓄电池组作为动力电源。每组充电电流为205A。在实际使用过程中，经常发生高频整流充电模块烧损情况。尤其是在系统故障启动直流油泵的情况下，曾经发生过的事故分析，证实一般都是在启动瞬间烧损。也有是在正常无负荷运行时烧损的，分析为模块元器件质量问题。

　　1 烧损原因分析

　　为分析烧损原因，我们模拟实际进行实验。由于运行条件的限制，并没有启动事故状况下应该启动的全部负载，只手动启动运行电流最大的直流油泵进行实验。实测稳定输出后总输出430A，蓄电池输出电流190A，高频整流充电模块总输出240A，蓄电池系统电压降低到117V。启动中烧损高频整流充电模块两个，运行3 分钟后又烧损一个。测试条件限制无法记录每个高频整流充电模块在启动时的准确输出电流和蓄电池的瞬时电压。在微机屏上检查每个还在继续运行的模块的输出电流，最大的与最小的相差6A。自动浮充装置有最大浮充电流限制，我们设定为205A。

　　根据以上分析得出以下结果：最大浮充电流限制没起作用;由于高频整流充电模块负荷特性不一致，在启动瞬间部分调节特性陡的高频整流充电模块输出电流超过额定输出电流1-2 倍，导致该高频整流充电模块因过载烧损;然后继续烧损下一个负荷特性特性较陡的高频整流充电模块，直到剩下的都是负荷特性较平缓的高频整流充电模块;元件质量有问题或者是元件参数选取余度小，造成3 分钟后又烧损一个高频整流充电模块。

　　2 解决办法

　　以发电厂220V 动力直流系统为例。

　　2.1 最大浮充电流限制不起作用问题，联系生产厂家负责解决。

　　2.2 元件质量问题。厂家维修后的高频整流充电模块返回来后，要做好老化实验。有机会最好全部进行老化实验以严整高频整流充电模块的运行可靠性。利用第二组备用的自动浮充装置，拔出所有高频整流充电模块，只插入一个维修后的高频整流充电模块进行至少10h老化实验。将该组自动浮充装置输出接引到假负载上，自动浮充装置最大浮充电流限制设定为20A，以20A 电流持续工作至少10h能保证运行正常方可投入使用，否则退回返修。

　　2.3 查找直流自动浮充装置厂家资料，了解最大浮充电流限制是限制总的输出电流还是分别直接限制每个高频整流充电模块的输出电流。如果是直接限制每个高频整流充电模块的输出电流，那么以下步骤不必进行，只要做好高频整流充电模块老化实验就可以。如果是限制总的输出电流，则要对每一个高频整流充电模块进行改进，即加装均流限流电阻。此部分是本文的重点，下面着重介绍这一部分。

　　3 高频整流充电模块输出回路改进

　　原理是在每个高频整流充电模块的输出部分串联均流电阻。但计算方法有一定的区别。要根据蓄电池在事故状态下的实际数据进行计算，并在最恶劣的情况下保证事故负荷只由直流自动浮充装置提供额定范围内的部分，其余无论大小均由蓄电池来承担。

　　计算需要蓄电池在事故状态下带全部事故负荷的数据。利用热控事故启动回路启动事故负荷，记录启动瞬间的蓄电池最低电压Ud，这里假设为210V;设蓄电池正常工作电压为Ue，这里取220V;取每个高频整流充电模块的输出电流为Ie，这里取20A。计算如下：

　　R=(Ue-Ud)/Ie=(220-210)/20=0.5Ω

　　电阻R 的功率要满足要求，即实际功率Ps>P=Ie×(Ue-Ud)=20×10= 200W。

　　取功率不小于200W，阻值为0.5Ω的无感电阻串联在高频整流充电模块输出后的回路上。安装位置要保证散热要求和安全要求。

　　注意电阻必须采用无感电阻，每个高频整流充电模块一个。在高频整流充电模块的输出电流中含有很大的高频成分，使用有感电阻会限制高频整流充电模块功能的发挥，甚至造成无输出的严重后果。如果没有无感电阻，可以用以下的方法自制：

　　用高频整流充电模块输出电流的大小选取适当直径的漆包电阻线，没有也可用漆包铜线代替，但体积会很大。再计算或量出需要的长度，剪取后对折备用。电阻线对折处最好用焊锡焊一下以避免因弯折处阻值增大过热。取一块3mm～5mm的绝缘板，根据安装位置和空间规划出安装固定孔、出线孔和绕线位置，把折好的电阻线以对折处为起点双线并绕，最后引出的电阻线的两个端头固定好即可。

　　将自制的无感电阻固定稳妥，出线串联在高频整流充电模块输出至电缆之间就完成了整个改进工作。

　　结语

　　改进后对直流系统的运行没有任何影响，但会引起蓄电池核对性充放电的充电过程提前由充电状态改为浮充状态，延长充电过程0.5h～2h。如果希望恢复原来的充电特性可以在每个无感电阻两端并联一个开关或刀闸，正常运行时断开，核对性充电时投入。从而有效的保证直流系统的供电可靠性。本人通过观察和思考，结合实际情况提出了对这些问题进行改进的一些看法。因水平有限，不足之处， 请各位专家指正。

　　参考文献

　　[1]郭培元.电力系统自动控制新技术[M].北京：科学出版社，2001：18-30.

　　[2]丁书文.变电站综合自动化原理及应用[M].北京：中国电力出版社，2003：12-18.

　　阅读期刊：《电力学报》

　　《电力学报》(双月刊)创刊于1986年，是经国家新闻出版署审批，山西省电力公司主管，由太原电力高等专科学校和山西省电机工程学会、山西省水利发电工程协会合办、国内外公开发行的学术性期刊。以“鼓励学术探讨、促进技术交流、推动科技创新”为宗旨,坚持产、学、研联合办刊的模式，走开门办刊之路，立足于山西省电力领域的高等学校，面向区域电力科研及生产单位，辐射全国电力及相关研究领域，集中体现电力、电机、热能动力、工业与民用建筑、自动化与计算机技术、技术经济以及相关基础学科的研究及实践成果，荟萃电力生产实践、科研和教学发展的最新信息，是电力科技工作者、高校教师和生产者进行学术交流、展现电力科研成果，提高电力科研水平的理想园地。