當前直流屏的應用現狀及發展趨勢分析

摘 要：本文主要對高頻開關免維護電池直流屏的技術特點以及在運用中應注意的問題。最后指出直流屏發展的一個方向就是高頻開關免維護電池直流屏。

關鍵詞：直流屏 高頻開關 免維護電池

中圖分類號：TM63 文獻標識碼：A 文章編號：1672-3791（2013）02（c）-0137-01

在變配電的設備中，直流屏非常重要，它在很大程度上影響著配電所是否能夠安全運行，它也是在事故發生后的一種應急電源[1]。隨著綜合自動化的應用，免維護直流屏的應用也是越來越廣泛，其他型式的電池也逐漸被其代替。免維護電池最主要的特點是較高的放電倍率及其內阻比較低。因而鎘鎳電池直流屏將逐漸被淘汰，高頻開關免維護電池直流屏將得到大力推廣使用。

1 直流屏概述

直流屏是一種全新的數字化控制、保護、測量與管理的新型直流系統，是直流電源操作系統的簡稱，是當代電力系統保護與控制的基礎[2]。通俗地來講，直流屏就是為穩定直流提供電源的設備。直流屏主要應用于電力系統的中小型發電廠、水電站及各種類型的變電站等，在開關分合閘、二次回路中的儀器、儀表、繼電保護、故障照明等場合中廣泛運用。直流屏的組成單元包括交配電單元、充電模塊單元、降壓硅鏈單元、直流饋電單元、配電監控單元、監控模塊單元、絕緣監測單元等[3]。對于遠程檢測與控制，直流屏系統提供了強大的功能，且也有遙控、遙測、遙調與遙信和功能，還有一個遠程通訊接口。在遠程通訊接口的作用下，在遠方也可以取得直流電源系統的運行參數，還能夠通過該接口，對運行的狀態、定值進行設定與修改，使電力自動化、電力系統無人值守的要求得到滿足。其系統主要的特點是：可靠性高、智能化高[4]。

2 高頻開關直流屏的特點

所謂的高頻開關直流屏，即是免維護直流屏，免維護直流屏在使用時，也要不斷提高其運行與維護質量[5]。

免維護直流屏的電池是免維護電池，其本身相比于其他電池，有很多的如下特征。

（1）免維護電池具有免維護的功能，在進行維護工作時無需加水及調酸的比重等。

（2）具有大電流的放電性能，尤其可以承受大電流的沖擊放電，有非常好的性能。

（3）其本身的優點就是自放電電流小，25 ℃以下時，每天的自放率低于2%，是其他鉛酸蓄電池的20%～25%。

（4）對設備無腐蝕性，無酸霧，也不會形成短路而對人造成傷害，對環保特別有利。

（5）有良好的密封性能，結構緊湊，良好的抗振性能，且占地面積也比較小。

免維護電池相比于其他型式電池的維護，其不同點如下。

（1）免維護電池對溫度的反應更靈敏，而電池的容量受到溫度變化很大的影響。如果溫度比25 ℃高，每升高1 ℃，則會降低電池單體的電壓3～5 mV。所以對環境溫度，免維護電池有比較高的要求，通風散熱條件也要良好。

（2）免維護電池的充電裝置要好。對于充電裝置輸出的直流波紋系數，免維護電池要求其必須小，而穩壓、穩流的系數也要小。并且按照規定的程序，充電裝置要對電池進行恒流充電、放電。對時間與電流的要求都比較嚴格。

（3）免維護電池對單體的電壓要求不同于其他電池的單體電壓。

（4）免維護電池的放電也不同于其他的電池。免維護電池在放電后，間隔1～2 h再充電，但其他的電池在放完電后，要及時充電。

（5）不會由于電池本身而產生直流接地，鉛酸、鎘如果經常加水、過量充電或欠充等溢出電解液，則外部受潮會使直流接地，而免維護電池本身不會接地。

高頻開關直流屏本身的特點如下。

（1）采用智能高頻開關整流模塊作充電浮充裝置，N+1的冗余組合，自動均流。

（2）蓄電池在進行均充、浮充時，其過程可以自行轉換，在微機監控模塊設定的充電曲線下，進行自動運行，不需人為就可使充電完成，電網恢復送電可以使蓄電池的工作模式實現，且各參數也能自動控制，使無人值守真正意義上實現。

（3）電池內阻、電動勢、溫度的監測等均可定期內自動完成，可以補償電池的溫度，對于異常的現象，還可發出警告信號。

3 高頻開關直流屏的應用現狀

免維護直流屏自投運以來，因為出現了各種原因，使免維護電池也出現很多故障。其主要有以下幾點。

電池的單體電壓沒有精確的監視儀，使得在監視單體電壓時出現差錯，導致值班人員錯誤的判斷

單體電壓的監視儀由于發生故障，使值班人員錯誤地以為是電池的電壓很低，而進行手動讓其轉為均充電，使電池受到了很大的影響，在一天內，電池電壓都比較高，在達到2.3～2.35 V后，要更換監視儀，以防發生同樣的事故。

直流繼電裝置的模塊受損。因為會出現交流缺相，環境溫度又非常高，使得模塊內部也有過高的溫度，會使模塊的元件性能不穩定，引起突變，從而模塊會受損。當前直流屏采用的都是N+1的冗余供電[6]，如果其中一個受損，則充電運行并不會受到影響。所以只要更換模塊就可以了。

電池在一周內均是2 V，與充電模塊輸出的234 V相平衡，使電池的運行受到了嚴重的影響

其主要的原因是損壞了監視的主機屏，浮充、充電、監視電壓與電流等的功能不能夠進行，只有在交流的作用下進入到充電模塊，然后再與電池相接，在充電模塊沒有控制的情況下，輸出的最高電壓為234 V，而電池只能靠234 V對其進行供電，很明顯這不夠，所以2 V電壓就會出現。

單體電壓在0 V～3 V以上。導致出現這種故障的原因是，電池被損壞。電池受到損壞有很多原因：制造廠家的電池質量可能出現了問題；電池在出廠時，電池的初充電沒有根據標準進行，引發了過充或過放現象。電池在損壞后，為了防止更多的電池受到損壞，要及時進行短接處理。待充好新電池后，再進行更換短接線。

4 結語

通過對高頻開關直流屏的維護與運用，需注意的問題有很多，如室溫必須在25℃，為了使電池處于最佳的狀態，要隨時進行降溫或升溫；各種充電設備品均要齊全及要直流監視主機屏一定要安全運行等等。只有及時處理好這些問題，高頻開關直流屏才能充分發揮其自身的性能。高頻開關直流屏是未來直流屏發展的一個方向，其應用前景也是非常廣闊。

參考文獻

[1]鄒甲，王禮帥，喬黎，等.電力直流屏用智能充電電源的研制[J].電源世界， 2008（5）：123-125.

[2]徐天奇，蔡駿峰.直流系統接地故障判斷和定位裝置的設計[J].儀表技術，2011（12）：63-65.

[3]林笑玫.變電站直流監控系統的實現[J].科技資訊，2009（1）：178-180.

[4]陳如柏.直流屏中用分流器取代霍爾元件為蓄電池電流取樣[J].自動化應用， 2010（3）：115-117.

[5]周丹昊.變電站直流系統蓄電池組運行及維護分析[J].科學之友，2011（10）：180-182.

[6]趙夢欣，余偉成，成俊奇.直流電源柜的功能組件簡介[J].中國電力教育，2008（S3）：113-115.