直流系統高頻開關充電裝置及模塊的配置分析

殷天鋒

摘 要：高頻開關充電裝置目前在電力系統中的發電廠和變電站中已廣泛應用，它具有效率高、體積小、運行靈活等優點。但是，由于高頻開關模塊品種繁多，質量良莠不齊，有些運行單位對高頻開關充電裝置的模塊的質量和一組蓄電池配置一組模塊等問題有不同意見。對采用微機相控整流裝置較感興趣。提高高頻開關模塊的質量，根據用戶需求改進高頻開關充電裝置，應引起有關各方重視。

關鍵詞：高頻開關;充電裝置;直流模塊

一、配置分析

電力系統中一組蓄電池配置一組模塊的模式，最先是沿用于郵電系統的選擇方法。根據我們的調查：郵電系統中蓄電池的容量一般較大、電壓低，通常采用二組較小的容量（或二組以上）蓄電池并列運行，一組蓄電池配置一組高頻開關模塊。而每組模塊的冗余數也是根據模塊的數量不同而不同，如10塊以上加2。上述配置相當于每個整組蓄電池配置二組半容量高頻開關模塊，總的冗余模塊一般大于1，所以不能簡單地歸結為N+1。

顯然，對于每組蓄電池配置一組模塊，而模塊數量取N+1的選擇方法并不是通用的也不是唯一的。

對高頻開關充電裝置及模塊數量的選擇和配置，在本次規程修編過程中作了充分、反復研究和討論，聽取了各方面意見，進一步作出了明確規定。

二、? 高頻開關充電裝置的配置

a）1組蓄電池

一采用晶閘管充電裝置時，宜配置2套充電裝置。

一采用高頻開關充電裝置時，宜采用1套充電裝置，也可配置2套充電裝置。

b）2組蓄電池

一采用晶閘管充電裝置時，宜配置3套充電裝置。

一采用高頻開關充電裝置時，宜采用2套充電裝置，也可配置3套充電裝置。

在《小型電力工程直流設計技術規程》中：

“5.2.1”設有2組蓄電池的直流系統，采用晶閘管充電裝置時宜設3套同容量的充電裝置;采樣高頻開關充電裝置時宜設2套同容量的充電裝置。

“5.2.2”設有一組蓄電池的直流系統，采用晶閘管充電裝置時宜設2套同容量的充電裝置;采用高頻開關充電裝置時宜設1套充電裝置;經技術經濟比較合理時。也可采用2套充電裝置。

新編的DL/T5044規程對高頻開關充電裝置數量的配置比DL/T5120規程要放寬了許多，但是組數的增加，并不意味著模塊數量成倍的增加，因為一組配置和二組配置模塊的數量選擇方法是不一樣的。

三、 修改的原因

作出1組蓄電池也可配置2套充電裝置和2組蓄電池也可配置3套充電裝置（以下簡稱雙通道和一個半通道的配置）這一修改主要原因是為了提高直流系統可靠性和運行的靈活性，同時也顧及了經濟上合理性。這種配置方式的優越性如下：

A? 充電裝置具有冗余熱備性能，無論任一組充電裝置本體或輸入、輸出回路故障及正常維修時，每段直流母線上仍有一套充電裝置在正常工作。需要指出的是，目前模塊的返修率較高，同時損壞兩個模塊的情況時有發生。

B? 充電裝置的交流輸入回路，采用一對一供電方式，取消切換裝置，提高了供電可靠性。

C? 均充電方式靈活，蓄電池組可接在母線上進行均充電，也可脫離母線進行充電。

D? 雖然雙通道和一個半通道的配置方式接線比較復雜，但以往長期來采用的相控整流裝置或其它充電裝置也都是這種接線，運行人員也已習慣。

四、? 監控裝置的配置

對于監控裝置的配置，在修編的DL/T5044《電力工程直流系統設計技術規程》第6.4.1條規定“直流系統中宜按每組蓄電池設置一套微機監控裝置。”

即微機監控裝置數量與蓄電池組數相同（當幾組小容量蓄電池并聯作為一組蓄電池時，按一組蓄電池計算），當1組蓄電池配置2套充電裝置時，只配置一套微機監控裝置來同時控制二套充電裝置。當采用二組蓄電池配置三套充電裝置時，配置二套微機監控裝置，每套微機監控裝置除控制固定連接的一套充電裝置外，同時控制經過互相閉鎖切換的備用充電裝置。備用充電裝置可分別受控于任一套微機監控裝置。在一次系統切換過程中，同時切換二次系統。這種接線方式，我們不僅在中小型發電廠工程中已多次采用。同時我們在咨詢華東電網調度中心的通信系統改建工程的直流電源接線時，也建議采用二組蓄電池（2×1000Ah），配置三套充電裝置（48V4×50A模塊），二套微機監控裝置的方案。目前該系統已帶電切換投運，并運行情況良好。運行單位反映，這種接線雖然較復雜，但能適用于各種運行方式，提高了可靠性。

五、? 整流模塊數量的選擇

a）方式1：每組蓄電池配置一組高頻開關電源模塊，其模塊選擇方法如下：

N=n1+n2

基本模塊數量：

N1=[（1.0I10-1.25I10）+Ijc]/Ime

附加模塊數量：

N2=1（當n1≤6時）? n2=2（當n1≥7時）

式中：I10—— 蓄電池10h放電率電流（A）;

Ime——每個模塊額定電流（A）;

Ijc——經常負荷電流（A）。

b） “一組蓄電池配置二組高頻開關模塊或二組蓄電池配置三組高頻開關模塊，其模塊選擇方法如下：

N=I10/Ime

采用這種方法與常規的選擇方法比較，模塊總的數量可能相等或增加不多，一般至多增加1-3個模塊。這是由于每組模塊數量僅是滿足蓄電池的均充電要確定。

六、? 幾點說明

A? 在二組蓄電池配置三組高頻開關電源模塊的接線方式時，蓄電池均充電有二種方式。一種是，蓄電池連接在母線上進行均充電，此時有二組充電裝置同時運行，充電裝置的額定輸出電流可達2I10通常2I10≥（1I10-1.25I10）+Ijc，則選擇滿足要求;另一種是，蓄電池脫離母線進行均充電，充電裝置的額定輸出電流1I10（蓄電池制造廠規定蓄電池均充電流在1I10-1.80I10電流范圍內。規程建議取1I10-1.25I10）也能滿足蓄電池均充電電流要求。

B? 試驗表明，在相同充電電壓下用1I10或1.25I10均充電流進行充電，在50%深放電條件下，用1I10或1.25I10進行充電時間約相差3-4小時，所以每組模塊的數量按n=I10/Ime進行選擇是合適的、經濟的。

C 但是在個別特殊情況下，如經常負荷電流Ijc大于1I10，這種情況在發電廠、變電站的控制或動力直流系統中可能性不大，但在調度通信直流系統中，有可能經常負荷電流Ijc大于1I10，此時，模塊數量的選擇要進行修正，按照經常負荷電流Ijc進行選擇，這樣Ijc總是≥（1I10-1.25I10） +Ijc，即Ijc >（1I10-1.25I10），所以選擇滿足要求。如華東電網調度中心的通信系統的經常負荷最高時可能達150A左右，所是當時選用3×60A，模塊[3×60A>（100A-125A）]，由于SIEMENS的模塊沒有60A的規格，故改用4×50A模塊。