分析直流電源的故障及其對(duì)策

金紅波

(安陽中聯(lián)水泥有限公司，河南 安陽 455133)

一 引言

直流電源，即DC power，它是一種能量轉(zhuǎn)換裝置，通過把其他形式的能量轉(zhuǎn)換為可以給電路供電的電能，并且該電流是穩(wěn)定流動(dòng)的。直流電源是電力系統(tǒng)當(dāng)中十分重要的組成部分，并且，系統(tǒng)能否正常、穩(wěn)定、安全的運(yùn)行，都與直流電源有關(guān)。直流電源廣泛的應(yīng)用于各行各業(yè)，比如大型的發(fā)電廠、變電站、水電廠等等，除此之外，還有在一些二次回路的儀表當(dāng)中、某些裝置當(dāng)中的用電裝置都是需要直流電源來作為供電電源。但是，眾多的運(yùn)用或多或少的都會(huì)出現(xiàn)問題，而檢修人員對(duì)此問題又沒有十分重視，這樣，直流電源在日常的維護(hù)和管理當(dāng)中就會(huì)出現(xiàn)故障，甚至給日常的生產(chǎn)生活都帶來了巨大影響。因此，如何處理直流電源當(dāng)中出現(xiàn)的故障以及如何去維護(hù)直流電源，提高其使用壽命，就顯得格外重要。

二 直流電源發(fā)展現(xiàn)狀

20世紀(jì)50年代末開始，我國就開始自主生產(chǎn)直流電源產(chǎn)品，但是，直流高頻開關(guān)的研究直到20世紀(jì)70年代才進(jìn)行，到了80年代，才跟上世界的發(fā)展進(jìn)度，與世界的發(fā)展水平保持同步狀態(tài)，到了90年代后期時(shí)，我國的產(chǎn)品已經(jīng)在國際當(dāng)中享有很高的聲譽(yù)，不次于其他國家的產(chǎn)品，其應(yīng)用的領(lǐng)域也從原先的變電站、水電站、發(fā)電廠中擴(kuò)充到了通信領(lǐng)域、家用電器、軍工項(xiàng)目等當(dāng)中，一些院校也開始了這方面的研究，并且培養(yǎng)出了大量的技術(shù)人才。

雖然我國的技術(shù)水平與世界上其他國家不相上下，但是我國的產(chǎn)品質(zhì)量，卻與國際上的存在很大差距，尤其是大功率的直流電源，仍然采用可控硅作為相控電源，而大專院校雖然已經(jīng)開始這方面的研究，并且也取得了很不錯(cuò)的結(jié)果，但是其研究成果并沒有轉(zhuǎn)化成批量生產(chǎn)。目前，在國內(nèi)市場(chǎng)當(dāng)中，政府已經(jīng)做出了一些調(diào)控措施，通過引進(jìn)、改進(jìn)、吸收等方式來促進(jìn)直流電源的發(fā)展，大力開發(fā)具有知識(shí)產(chǎn)權(quán)的直流電源技術(shù)和產(chǎn)品。

三 直流電源系統(tǒng)原理與作用

1.直流電源系統(tǒng)工作原理

在直流電源系統(tǒng)當(dāng)中，主要包含以下幾個(gè)部分:充電模塊、控制單元、蓄電池、降壓?jiǎn)卧⒅绷黟侂妴卧约敖^緣監(jiān)測(cè)等。它主要是將兩路的交流電源，通過進(jìn)行切換操作后，將其變?yōu)橐宦方涣麟娫矗缓笤诮o各個(gè)充電模塊進(jìn)行供電。而這里的充電模塊的主要是將交流電變?yōu)橹绷麟姡缓蠼o蓄電池進(jìn)行充電和給負(fù)責(zé)供電，在供電的過程當(dāng)中，就需要用到降壓?jiǎn)卧谡麄€(gè)過程當(dāng)中，還有監(jiān)控單元監(jiān)督整個(gè)過程，利用通訊線將不同地方的信息采集后傳輸給一個(gè)固定的監(jiān)控單元中進(jìn)行處理，如絕緣監(jiān)測(cè)，電池巡檢等單元。

2.直流電源系統(tǒng)的作用

由于直流電源系統(tǒng)具有如下幾個(gè)特點(diǎn):①.直流電源的輸出電壓比較穩(wěn)定;②.具有三個(gè)電源供電——蓄電池以及單個(gè)直流屏中含有二路交流輸入(可以進(jìn)行自動(dòng)切換);③.系統(tǒng)出現(xiàn)故障而產(chǎn)生短路時(shí)，如果使用交流電，那么其電壓必然會(huì)降低，這樣就導(dǎo)致了二次控制電壓也隨著減小，如果這個(gè)電壓十分低，那么就有可能出現(xiàn)斷路器斷不開的現(xiàn)象。因此，在信號(hào)設(shè)備中、自動(dòng)裝置、事故照明以及應(yīng)急電源等地方，都普遍采用直流系統(tǒng)，并且，直流系統(tǒng)是一個(gè)獨(dú)立的電源，它的工作方式不會(huì)受到發(fā)電機(jī)、系統(tǒng)運(yùn)行情況等方面的影響，并且，當(dāng)外部交流電出現(xiàn)中斷時(shí)，蓄電池可以作為后備電源來為設(shè)備提供直流電源。比如在變電站中，直流系統(tǒng)的用電負(fù)荷是十分重要的，因此，對(duì)供電設(shè)備的要求也是比較苛刻，只有保證直流系統(tǒng)的穩(wěn)定、可靠性才能保證變電站的正常運(yùn)行。

四 直流電源系統(tǒng)常見故障

直流電源系統(tǒng)運(yùn)行的如何會(huì)直接影響到設(shè)備能否穩(wěn)定、正常、安全的工作。比如在變電站當(dāng)中，直流電源系統(tǒng)是一個(gè)變電站的核心系統(tǒng)，因此，它的用電是十分關(guān)鍵的，在變電站中，自動(dòng)裝置、開關(guān)合閘回路以及繼電保護(hù)都是以直流電作為供電電源的，因此，如果直流電源出現(xiàn)了問題，那么這些保護(hù)或者開關(guān)就會(huì)失去他們的功能，無法保護(hù)變電站，進(jìn)而造成重大事故，甚至是威脅到整個(gè)電網(wǎng)的安全運(yùn)行。而如果控制或者是檢測(cè)系統(tǒng)出現(xiàn)直流電源失壓時(shí)，那么維護(hù)人員就無法及時(shí)了解到整個(gè)變電站的工作情況以及設(shè)備的運(yùn)行狀態(tài)，當(dāng)有意外發(fā)生時(shí)，也就不能及時(shí)的做出相應(yīng)的措施來確保整個(gè)變電站的安全，因此，一旦發(fā)現(xiàn)直流電源系統(tǒng)出現(xiàn)失壓?jiǎn)栴}時(shí)，必須馬上采取相應(yīng)措施來發(fā)現(xiàn)并解決故障，在最短的時(shí)間內(nèi)恢復(fù)系統(tǒng)的直流電壓，保證變電站的正常工作。

除了失壓?jiǎn)栴}，還有接地問題，由于發(fā)電廠、變電站當(dāng)中的設(shè)備比較繁多，線路復(fù)雜，潮氣、灰塵等因素造成線路老化，腐蝕等，這樣問題都會(huì)導(dǎo)致絕緣部分出現(xiàn)老化現(xiàn)象，進(jìn)而使得直流電源系統(tǒng)出現(xiàn)接地問題，一旦發(fā)生接地故障，那么就極有可能出現(xiàn)斷路器跳閘問題，但是如果出現(xiàn)多處接地問題時(shí)，就會(huì)形成一個(gè)通路，此時(shí)就有可能導(dǎo)致繼電器短接，斷路器不會(huì)跳開，出現(xiàn)拒動(dòng)現(xiàn)象，這就是平常所說的越級(jí)事故。

此外，還有直流系統(tǒng)混接問題，這當(dāng)中包含兩種類型:①.直流回路并列點(diǎn)，即在進(jìn)行不斷擴(kuò)建或者是設(shè)備升級(jí)的過程當(dāng)中，由于施工問題，而產(chǎn)生了直流回路的并列點(diǎn)問題，因此，只要有一段直流系統(tǒng)出現(xiàn)接點(diǎn)問題，那么與其并列的另一端線路也就出現(xiàn)接地現(xiàn)象，這是不利于查找接地故障的，而且，這兩段線路也就相當(dāng)于是一個(gè)沒有分段的母線，同極兩點(diǎn)出現(xiàn)接地的概率大大提升;②.交直流混接，當(dāng)出現(xiàn)這類情況時(shí)，很容易讓一些設(shè)備出現(xiàn)錯(cuò)誤動(dòng)作，而且，交流電會(huì)串進(jìn)直流回路當(dāng)中，由于會(huì)產(chǎn)生瞬時(shí)擾動(dòng)，進(jìn)而影響到設(shè)備或是裝置，更嚴(yán)重的還會(huì)燒毀裝置。

五 直流電源系統(tǒng)故障處理與維護(hù)

直流電源系統(tǒng)當(dāng)中，其蓄電池是鉛酸電池，雖然說是免維護(hù)，但是這里所謂的“免維護(hù)”只是說不用去加酸和水，而不是真正意義上的免維護(hù)，從上面的這些問題中可以發(fā)現(xiàn)，直流電源系統(tǒng)為設(shè)備的正常運(yùn)作提供了必要條件，但是如果對(duì)直流電源系統(tǒng)運(yùn)用的不是很合理或者是保養(yǎng)的不到位，就很有可能出現(xiàn)設(shè)備故障或是出現(xiàn)安全問題。因此，針對(duì)蓄電池而言，需要做到定期檢查各組蓄電池浮充電流值以及端電壓、環(huán)境濕度、外觀等方面。

除了蓄電池需要定期維護(hù)外，還要對(duì)一些故障要有應(yīng)急預(yù)案。比如出現(xiàn)交流過欠壓?jiǎn)栴}時(shí)，首先就是要看其交流輸入是否正常、空氣開關(guān)或者是交流接觸器工作是否正常以及交流采樣板上的采樣變壓器與其他相關(guān)器件是否出現(xiàn)損壞問題等。針對(duì)欠壓?jiǎn)栴}，一般采取的保護(hù)措施是利用電源監(jiān)視IC電路來完成的，如果發(fā)現(xiàn)其電壓值低于了限定值，那么電路就報(bào)警，并復(fù)位，防止一些不正確的操作而帶來嚴(yán)重事故;針對(duì)過壓?jiǎn)栴}，一般發(fā)生過壓事故的概率比較小，但是一旦發(fā)生過壓，其帶來的后果將是十分嚴(yán)重的，因此，在電路中加入瞬時(shí)電壓抑制器，這樣不但可以吸收掉因自然原因，如雷電等因素帶來的電壓尖峰脈沖，而且對(duì)整個(gè)電路系統(tǒng)以及電源出現(xiàn)電壓故障等問題起到了一定的保護(hù)作用。

再者，就是接地故障，由于造成接地的原因比較多，無法直接斷定接地是怎么造成的，發(fā)生在哪，因此就需要根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)的實(shí)際情況來進(jìn)行搜索、查找，逐步縮小查找范圍，最終決定故障點(diǎn)。在對(duì)故障進(jìn)行排查時(shí)，要注意設(shè)備的運(yùn)行情況，時(shí)刻關(guān)注相關(guān)裝置當(dāng)中的報(bào)警信號(hào)，一旦出現(xiàn)報(bào)警，應(yīng)立即采取應(yīng)急措施，此外，還可以通過瞬時(shí)停電的方法來尋找接地的地方。在尋找接地地點(diǎn)時(shí)，一般遵循以下幾個(gè)原則:①.防止事故擴(kuò)大，出現(xiàn)故障后，就立即停止相關(guān)作業(yè)，防止出現(xiàn)第二處接地事故;②.查找范圍不斷減小，在對(duì)回路進(jìn)行查找時(shí)，要充分考慮室內(nèi)室外因素，在對(duì)線路檢查時(shí)，首先要檢查對(duì)安全影響不大的地方，然后再逐漸擴(kuò)大到危險(xiǎn)的地方。

對(duì)于直流系統(tǒng)混接問題，在進(jìn)行廠區(qū)擴(kuò)建、改建時(shí)，一定要嚴(yán)格根據(jù)圖紙進(jìn)行施工，防止因?yàn)樵O(shè)計(jì)失誤或者是由于施工人員的疏忽而出現(xiàn)兩段直流線路混接或者是交直流線路混接;而且，施工質(zhì)量的好壞也是造成該現(xiàn)象的主要原因，不合格的工藝、質(zhì)量造成直流回路出現(xiàn)裸線，進(jìn)而產(chǎn)生混接問題。因此，針對(duì)這方面，應(yīng)該采取一些必要的措施來避免該問題的發(fā)生。比如嚴(yán)把質(zhì)量關(guān)，加強(qiáng)運(yùn)行維護(hù)管理，選用有較高水平的施工單位進(jìn)行施工等。

除了上述幾點(diǎn)外，還應(yīng)該注意及時(shí)更換元器件和線纜，對(duì)于出現(xiàn)老化的線路，要及時(shí)進(jìn)行更換;而對(duì)于一些室外設(shè)備，也應(yīng)該注意它們的防潮問題;定期巡查排水設(shè)施，房主出現(xiàn)浸泡、排水不暢等問題。

六 結(jié)論

如今，隨著科技的進(jìn)步，電子技術(shù)以及自動(dòng)化控制的不斷發(fā)展，帶動(dòng)了直流電源系統(tǒng)技術(shù)的更新，促使電能的轉(zhuǎn)換效率不斷提升。而直流電源系統(tǒng)技術(shù)的革新，也帶來了諸多安全問題，因此，一定要加強(qiáng)直流電源系統(tǒng)的故障防范，保證系統(tǒng)安全、穩(wěn)定的運(yùn)行，此外，工作人員也要嚴(yán)于巡檢，對(duì)于出現(xiàn)的故障要準(zhǔn)確、快速的做出判斷，并及時(shí)做出補(bǔ)救措施，如果自己無法獨(dú)立完成時(shí)，一定要立即匯報(bào)，不能盲目處理。

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