高頻開關(guān)在矸石熱電廠直流系統(tǒng)的應用

王春華

【摘要】簡要地介紹了矸石熱電廠在設計中直流系統(tǒng)中采用的高頻開關(guān)設備并將可控硅整流裝置與高頻開關(guān)整流裝置作比較，探討高頻開關(guān)電源在直流系統(tǒng)的應用。

【關(guān)鍵詞】 直流系統(tǒng) 可控硅整流 高頻開關(guān)電流

直流系統(tǒng)在正常情況下為機組繼電保護、自動裝置、UPS備用、事故照明電源；汽輪機的直流油泵，熱工保護及自動控制等提供重要負荷的電源。當發(fā)生交流電源消失事故下為事故照明、交流不停電電源提供直流電源。直流系統(tǒng)可靠與否對發(fā)電廠和變電所的安全起著至關(guān)重要的作用，是安全運行的保證。

一.矸石熱電廠直流系統(tǒng)的運行方

1.直流母線額定電壓230V±5V，.新老直流系統(tǒng)為單母線運行方式。

2.一期直流系統(tǒng)和二期直流系統(tǒng)獨立運行，各有一組蓄電池組。一期直流系統(tǒng)有2臺可控硅充電裝置，二期直流系統(tǒng)有1臺高頻開關(guān)充電裝置。

3.直流系統(tǒng)正常運行時，#1蓄電池組及#1、#2硅整流裝置分別固定放在直流Ⅰ母線（#1硅整流裝置運行，#2硅整流裝置備用）；#2蓄電池組及一套高頻開關(guān)直流操作電源成套裝置放在新直流系統(tǒng)。新老直流系統(tǒng)暫為獨立運行狀態(tài)。

4.當運行中高頻開關(guān)裝置發(fā)生故障需要停用時，則由其所帶的蓄電池組為其所在的直流母線提供直流電源。

5.正常情況下，投入運行的蓄電池組以浮充電的方式運行，高頻開關(guān)除供給正常的負荷電流外，同時還以（10-20mA/AHX - 蓄電池安時數(shù)，該值是決定高頻開關(guān)是否由浮充轉(zhuǎn)為均充的條件之一）很小的電流向一期蓄電池組充電，以補償蓄電池組的自放電損耗。

6.高頻開關(guān)裝置并入系統(tǒng)后，除供給正常直流負荷電流外，還可以對運行中的蓄電池組進行浮充電和補充電，具體操作如下：

（1）、高頻開關(guān)裝置刀閘合于“至#2蓄電池組”側(cè)（包括浮充和均充位置），可對并入系統(tǒng)的蓄電池組進行浮充電和均充電。

二.高頻開關(guān)的組成

矸石熱電廠現(xiàn)在使用的高頻開關(guān)電源整流系統(tǒng)比較老式直流系統(tǒng)的最大區(qū)別是模塊化配置，高頻開關(guān)直流電源系統(tǒng)根據(jù)功能可劃分為：充電屏、饋電屏以及蓄電池組等基本部分組成，其中充電屏由監(jiān)控模塊單元和整流模塊組成。.整流單元采用模塊化設計，容易安裝，采用自動均流技術(shù)，可根據(jù)用戶容量需求靈活配置整流模塊數(shù)量。監(jiān)控模塊采用液晶觸摸屏技術(shù)，界面直觀，信息數(shù)據(jù)全面，操作簡便。

三.簡單分析各個部分的工作原理和功能

1.高頻開關(guān)工作原理：三相三線交流電380VAC經(jīng)三相整流橋整流后變成脈動的直流，在濾波電容和電感組成的LC濾波電路的作用下，輸出約520VDC（2.34X220）左右的直流電壓，再逆變?yōu)楦哳l電壓并整流為40KHZ的高頻脈寬調(diào)制脈沖電壓波，最后經(jīng)過高頻整流，濾波后變?yōu)?20VDC的直流電壓，經(jīng)隔離二極管隔離后輸出，一方面給蓄電池充電，另一方面給直流負載提供正常工作電流。充電模塊內(nèi)部有監(jiān)控板能監(jiān)視、控制模塊運行情況。由于充電模塊本身具有CPU，充電模塊也可以脫離監(jiān)控模塊獨立運行。

2.監(jiān)控模塊：進行系統(tǒng)管理，主要為電池管理和后臺遠程監(jiān)控，對下級智能設備實施數(shù)據(jù)采集并加以顯示。

3.蓄電池組：作為全廠直流系統(tǒng)的后備電源，在充電模塊停止工作時，蓄電池無間斷的向直流母線送電。

四.高頻開關(guān)系統(tǒng)性能特點

1.安裝維護操作簡單 ，模塊化設計，易于系統(tǒng)的安裝和日常維護。

2.寬交流輸入電壓范圍，輸入電壓范圍可達342V～437V

3.大容量高效率 ，可根據(jù)用戶的需求靈活配置整流模塊數(shù)量，各模塊自動均流；模塊采用高頻開關(guān)技術(shù)，系統(tǒng)效率高于91%。

4.完善的保護報警功能，系統(tǒng)提供交流過欠壓、直流輸出過壓過流及短路保護，交流輸入過欠壓和短路保護故障解除后可以自動恢復；提供輸出欠壓告警功能，并有遠程告警功能。

5.N+1并機冗余，模塊冗余并聯(lián)，提高系統(tǒng)的運行可靠性。

6.小輸入電流諧波，高于行業(yè)標準諧波電流含有率不大于30%的要求，電網(wǎng)污染小。

7.智能化電池管理， 系統(tǒng)具有溫度補償、電池欠壓保護、限流充電、定時均充等功能，對蓄電池實現(xiàn)智能化自動管理，保證電池的使用壽命。

8.“四遙”功能，網(wǎng)絡化設計， 系統(tǒng)具有遠程通訊功能，可實現(xiàn)遠程監(jiān)控。

9.智能監(jiān)控單元，系統(tǒng)配置智能監(jiān)控單元，操作簡便，界面友好，可實時查看各模擬量和開關(guān)狀態(tài)量，根據(jù)現(xiàn)場設置各系統(tǒng)參數(shù)，并可翻閱故障報警歷史記錄。

五.高頻開關(guān)整流裝置與傳統(tǒng)可控硅整流裝置在系統(tǒng)可靠性等方面的比較

傳統(tǒng)可控硅直流充電裝置當其發(fā)生故障時，需將整臺充電裝置退出運行后再進行系統(tǒng)的維護和檢修，降低了系統(tǒng)的可靠性。而高頻開關(guān)整流裝置其充電模塊是完全的模塊化結(jié)構(gòu)，在實際運行中，N+1個模塊同時投運，自動均流，互為熱備份。當系統(tǒng)中某一電源模塊故障時，故障模塊自動退出，非故障模塊重新均流繼續(xù)運行。故障模塊可帶電更換，無需整臺充電裝置停電，且作為N+1備份，可自動將備用模塊投入，從而提高了系統(tǒng)的穩(wěn)定性。

隨著電力系統(tǒng)逐步采用閥控式鉛酸蓄電池，對充電設備的要求越來越高：為了延長蓄電池的使用壽命；穩(wěn)定和準確的蓄電池浮充電流，保證蓄電池不能被長時間過充電；盡可能減少安全閥動作次數(shù)。高頻開關(guān)電源由于動作響應速度較快，即使電網(wǎng)電壓變化±20%，也能保證浮充電流穩(wěn)定，不會造成蓄電池過充電。高頻開關(guān)電源直流輸出端能承受長時間短路或多次短路沖擊，且短路電流來會過沖。不足之處是：高頻開關(guān)電源價格與常規(guī)微機直流電源價格相比有一定差距，而且負荷重時發(fā)熱較厲害，需采用強迫風冷（溫控）或自然冷卻的方式。

六. 結(jié)束語

高頻開關(guān)電源直流系統(tǒng)雖然價格比傳統(tǒng)同類產(chǎn)品略高，但由于它在占用空間、備份方式和自動化程度以及優(yōu)良的技術(shù)指標等方面的特點，仍具有良好的價格性能比和廣闊的發(fā)展前景。

參考文獻1高頻開關(guān)在直流系統(tǒng)中的應用 卓樂友