通信電源結構與常見故障分析

李 勇，姚延軍

（1.寧波送變電建設有限公司永耀科技分公司，浙江 寧波 315000；2.浙江省電力有限公司寧波市北侖區供電公司，浙江 寧波 315000）

0 引 言

電力設備運行中，通信電源系統起著動力推動的作用。隨著信息技術更新速度的不斷加快，對于通信系統運行的穩定性要求也越來越高。目前，多地的通信設備已經進入更新換代時期，尤其是通信電源，由于在長期運行中外部環境和內部結構的影響，設備不斷老化，經常出現多種不同的故障，備件選擇困難，給故障的維修帶來了較多不便。

1 通信電源系統的結構特點

通信電源系統在不同的應用場合下對于其容量大小有著不同的要求，一般要求能完成20～6 000 A范圍的平滑擴容。實際運行過程中，由于輸變電工程的特殊性，對于通信電源系統運行的穩定性和可靠性有著嚴格的要求。通常，通信電源系統由交流配電、整流柜、直流配電及電源監控等部分組成。由于電力系統的結構組成部分愈加復雜，所以對于設備運行的穩定性有著更高的要求。交流配電柜的作用主要是對接入的市電進行管理和分配，并輔以其他方面的監控與報警功能，確保整體工作的穩定性和可靠性。整流柜則是對輸入的交流電進行整流轉換后將交流電轉換為直流電，從而滿足通信設備運行的要求。直流配電能夠將直流電根據運行需要進行分配輸出，對運行設備進行直接供電。蓄電池組和開關電源模塊能夠確保通信電源系統在外部供電缺失和出現短路等情況下能夠自動恢復整體功能。通信電源系統的各個組成部分是有機統一的整體，任何一個環節出現問題都會造成整體運行不暢，所以必須加強對其常見故障的分析和排除工作。

2 工程概況

本工程為國網浙江省信通220 kV象北變等31個站點通信電源改造中的200 kV象北變通信電源改造。該變電站現有金宏威120 A通信電源2套，300 Ah蓄電池2組，當前負載為40 A。本變電站投運時間為2005年6月，由于運行時間較長，設備運行中存在故障較多，安全隱患較大。在對電網運行的實際要求進行科學調研的基礎上，決定對變電站進行就地改造工作，以確保電網的安全、穩定運行。

開展改造工作前，按照相關的技術規范和標準制定了工程改造計劃，確立了組織結構措施和人員組成。依照作業要求，制定了現場工作安全措施、現場技術措施及具體施工步驟。依照文明施工的要求，對現場施工中容易出現的危險點制定了對應的控制和防范措施，并制定了應急預案，從而確保施工過程的安全性和進度要求。對于材料準備，做到由專人負責，確保材料的使用符合設計要求。

3 通信電源的結構組成與常見故障

通信電源系統的長期負荷工作中，由于設備部件的老化和使用年限的增長，系統故障主要表現在高頻電源設備、蓄電池及其他配套設備上[1]。由于早期的通信整流設備廠家出現停產的現象，所以無法保障配件供應，備件的采購成本較高，維護維修成本高，給系統維護帶來極大不便。

3.1 交流電配電單元

正常情況下，通信電源的交流電配電單元會有兩路交流電輸入，在交流切換裝置的作用下，分別連接交流分路輸出和整流模塊輸入。交流電配電單元工作過程中，首先要加裝避雷器，同時要充分考慮通信電源設備的最大容量和電力輸送過程中穩壓的要求。目前，實際運行的部分電站中，還存在部分的單路供電輸入的設備，并且由于電力負荷的不斷增加，已經無法滿足其最大容量要求。

3.2 整流單元

整流器的電氣和指標，對于整個通信電源直流系統的運行質量具有直接性的影響。整流器主要是通過對交流電的切換為通信設備和監控模塊提供電源，同時為蓄電池進行充電。在整流電源工作不穩定的狀態下，會造成通信設備的損壞，并影響蓄電池正常的充放電工作，影響蓄電池的使用壽命。采用模塊化配置的方式來選擇整流器，能夠降低整流單元的整體損耗。

3.3 直流配電單元

直流配電單元不能直接作用，主要是通過與整流電源的組合作用，把整流電源輸入的直流電壓分成兩部分。其中，一部分是保證蓄電池組的持續充放電，避免設備運行過程中出現不必要的故障；另一部分則是輸送到其他設備。直流配電單元在運行過程中出現的最大問題就是沒有零點設置。運行過程中，由于電壓變化、設備老化等方面的原因，極易造成爆炸起火等現象[2]，因此設計時需要采用專用規格的直流斷路器。

3.4 蓄電池組

電力設備的正常運營一般采用市電輸入和蓄電池組的雙電源供給模式，在市電輸入出現故障的情況下，能夠及時進行切換，確保通信系統的正常運行。蓄電池組的配置有著嚴格的要求，通常采用兩組蓄電池并聯供電的方式進行，最小容量應達到10 h以上的用電需求，在某些偏遠的中繼站需要達到18 h的用電需求。蓄電池最常見的故障就是短路。當發生短路時，電流會與地表發生直接接觸，從而導致火災現象的發生，同時會給電網中的電路造成極大的安全威脅，影響整個電路設備的正常運行。

4 常見故障的排除

電力系統運行中，通信電源系統的故障會對整體系統運行造成極大的影響，因此應當加大巡檢維護的力度，對于運行中出現的隱患要及時排除。

4.1 配電單元故障的排除

對于交直流配電單元和整流單元的系統維護和故障排除，要進行統一的維護和檢修工作。維護過程中，要注意如下3個方面。（1）加強對外部環境的保護處理。多數變電站周邊環境都比較差，空氣中的灰塵、溫度和濕度等方面都會對設備的運行造成較大影響。甚至有些地區，還會出現漏水的情況，給電源設備的運行造成極大的影響。（2）日常巡檢過程中，全面檢查系統設備之間的連接部位，確保連接部位的牢固性，以免出現短路等現象。（3）對電壓做好全面監測，通過監控單元的作用，及時查看各系統的運行情況，確保各系統數據和指令的正常。

對于配電單元中的常見故障，需要采用技術手段及時處理；對于運行時間較長、設備配件更換成本較高即設備運行機制無法達到實際需求的情況，要及時進行上報處理，由上級單位根據電網系統內的運行情況進行統一規劃。本工程案例中，由于配電單元運行時間年限較長，完全無法適應當前電力系統運行的要求，因此由上級單位進行統一規劃和整體改造，將無法達到實際需要的設備統一進行更換，以便使電力設備能夠滿足現行電力客戶的需求。

4.2 強化對蓄電池的維護力度

雖然蓄電池的作用只有在停電等應急情況下才得以發揮，但是其要保持長期備用的狀態。日常維護中，要及時檢查蓄電池的性能，確保運行正常。對于新投入和經歷大修的蓄電池組，首先要進行放電試驗，在確認其運行達到使用要求的情況下，進行二次充電，以確保正常使用。正常情況下，蓄電池的巡檢工作，需要每月進行一次，巡檢內容主要包括如下3個方面。（1）確保蓄電池的位置不受外界不良天氣條件的影響，氣流和溫濕度條件滿足工作需要，蓄電池外部清潔達到要求。（2）電極和外部各部位是否存在液體外漏的情況。（3）記錄實時電壓值，并做好歷史數據整理和對比[3]。本次項目改造過程中，對于蓄電池的更換，是工程項目的組成部分之一。對原整流屏進行高頻開關電源屏更換后，對蓄電池組進行更換，新電池組采用2組48 V/300 Ah免維護蓄電池組，減少日常維護工作的強度，提高系統工作的穩定性。

5 制定科學的故障應急預案

電力系統運行過程中，不可避免要產生故障現象，因此工作人員在工作中除做好日常的運維工作外，還應當按照相關規范的要求，結合變電站的實際情況制定科學的故障應急預案。一般完整的故障應急預案包括三部分：（1）根據需要進行必要供電和斷電處理；（2）根據蓄電池組的容量大小和現場設備實際功耗確定后續故障排除方案；（3）進行備用發電工作，確保電力輸送的正常運行，同時按照故障原因進行處理工作。

6 結 論

隨著電力系統運營負荷的不斷加大，電力系統運行的復雜程度不斷提高，對于通信電源結構的運行穩定性的要求也在不斷提高。只有加強日常監測制度的完善，建立起科學的應急管理措施，對于無法適應運行要求的設備及時進行更換，引入新型的信息化管理設備，才能充分發揮通信電源結構在電力系統中的作用。