對現代電力通信電源的分析與維護措施的探討

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對現代電力通信電源的分析與維護措施的探討摘要：電力通信直流電源的維護為通信網絡的安全提供堅實的保證,直接影響著電力通信網的安全平穩運行。電力通信整體水平的不斷提高和通信設備的不斷改進，對電力通信直流電源的維護提出瞭更高的要求。本文主要對電力通信直流電源的組成進行瞭分析，並對其維護措施進行瞭探討關鍵詞：電力系統；電力通信；直流電源；維護分類號：S972.7+6文獻標識碼：A近年來，電網規模的不斷擴大和現代通信技術的進步，極大地促進瞭電力通信事業的飛速發展，隨著電力通信整體水平的不斷提高、通信設備的不斷更新，對電力通信直流電源也提出瞭更高的要求，因此做好對電力通信直流電源的維護具有重要意義，直接影響著電力通信網的安全平穩運行1電力通信直流電源的組成通信直流電源是一個復雜的系統，目前電力通信直流電源均采用・48V的高頻開關直流電源，電力系統中典型的電力通信直流電源結構組成如下圖所示，從圖中可知電力通信直流電源由交流部分、整流器、直流分配部分、蓄電池組和監控模塊等按照要求組合而成1.1交流部分。交流部分的市電輸入一般為2路380V三相四線交流輸入，在電源容量較小時有時也使用2路220V單相交 流輸入，以保證電源可靠供電。為防止雷擊和過電壓破壞，在輸入端應加裝避雷器，常用的有普通氧化鋅避雷器和0B0防雷模塊等，由於此處的防雷主要是對非直擊的感應雷擊的浪湧電壓的防護，因此避雷器的通流量一般選擇在15-20kA殘壓在1.5kV左右，就可有效的保護電源設備。為實現兩路輸入的交流電的通斷互鎖，自動切換，還需裝設交流切換裝置，采用機械互鎖或電氣互鎖方式，但是應註意任何時候都不允許出現兩路交流電源同時接通或者同時斷開的現象。經過切換裝置後，交流輸入分為整流器模塊輸入和交流分路輸出，交流分路輸出為機房其他交流用電設備提供電源，如計算機、UPS等1.2整流器部分。整流器是通信直流電源的最重要的組成部分，通信直流電源的供電質量主要取決於整流器的電氣指標，它完成AC-DC變換並以並聯均流方式為通信設備供電，同時對蓄電池組進行恒流限壓充電和監控模塊的供電。現在所有的通信直流電源均采用模塊化高頻開關整流器，它具有其體積小、效率高、模塊化、功率因素高、輸入電壓范圍寬、噪聲低、可靠性高以及可帶電熱插拔等優點；電力通信直流電源所使用的高頻開關整流器模塊一般為單相220V交流輸入，功率因素可達0.99以上，模塊容量一般為每塊20A/-48V-50A/-48V;在實際使用中，如果輸入的是380V三相四線交流電源，則應註意將所有整流模塊平均分配到每一相；同時為瞭提高整流器工作的可靠性，在設計時應考慮多餘備用容量，模塊配置采用N+1冗餘。高頻開關整流器模塊有內控式和外控式兩種類型，內控式整流器內部設有獨立的監控單元，可對整流器模塊參數進行設置、檢測和顯示，與系統的監控模塊采用RS-485總線相連；外控式整流器在內部不 設獨立的監控單元，完全由系統監控模塊控制，若監控模塊故障,整流器模塊轉為自主工作狀態，其輸出電壓電流服從初始的設定1.3直流分配部分。直流分配部分將整流器輸出的直流電壓進行分配，一路給蓄電池組充電，其它分配給通信設備和其它直流用戶供電。直流分配部分決定瞭設備的最終分配容量，因此要求在設計時應充分考慮直流分路輸出的用戶數和容量，滿足日後通信設備接入的需要。在給蓄電池組充電的分路開關之前應加裝欠壓保護繼電器，當蓄電池組放電達到欠壓告警值時發出告警,放電到欠壓關斷值時控制自動斷開蓄電池組，保護蓄電池組不會因為過放電而導致損壞。現在直流分路輸出開關多采用空氣開關，應註意配置使用直流空氣開關，因為直流空氣開關的滅弧能力很強，而不應使用普通交流空氣開關1.4蓄電池組。蓄電池組是通信直流電源的不可缺少的組成部分，蓄電池組一旦發生故障，在市電輸入停電時，將造成所有使用該蓄電池組作後備電源的通信設備全部停止工作，造成通信中斷。現在使用的蓄電池組都是閥控式密封鉛酸蓄電池(簡稱VRLA),它完全取代瞭過去使用的普通開口鉛酸蓄電池，采用密封結構，基本無酸氣泄漏，可與設備同室安裝，無需加電解液維護；可采用立式、臥式、單層、多層等各種組合安裝方式，安裝靈活；適用浮充工作制，使得供電系統電壓更穩定；壽命、容量等受溫度影響較大。蓄電池組的容量決定瞭市電停電後通信設備的運行時間，一般可根據負載大小和放電時聞來選擇蓄電池組的容量，計算方法為：負載容量(A)x放電時間(h)4十放電時間小時率放電容量系數1.5監控模塊。監控模塊對於通信直流電源來說具有智能控制中心的作用，主要有監測功能，包括監測交流輸入電壓、電流,整流器模塊並聯輸出電壓值和每個整流器模塊的輸出電流，負載 電流，蓄電池組充放電電流和電壓等；控制功能，包括電源系統的開關機，各整流器模塊的開關機，直流輸出電壓、輸出電流極限值的設定，蓄電池組浮充、均衡充電電壓和充電電流的極限值設定，電池溫度系數的補償和蓄電池組欠壓保護設定等；告警功能，當電源運行過程中某些參數達到或者超過告警的設定值，監控模式將發出聲光告警，並顯示故障部位和原因。此外，監控模塊還應可通過RS232/RS485接口與上級監控中心聯系，以實現集中監控2電力通信直流電源的維護由於目前電力通信直流電源均使用瞭高頻開關電源和閥控式密封鉛酸蓄電池，這給電源系統的維護帶來瞭許多便利，但是在維護方面還要註意按照使用維護要點做好維護工作，才能真正保證電力通信直流電源可靠、穩定、不間斷地為通信設備供電2.1電源的交流輸入所采用的避雷器的狀態在進行電源的巡視維護時應註意檢查，特別是雷雨天氣時，更應該註意檢查避雷器的狀態，發現問題及時更換，如當發現0B0防雷模塊的故障顯示窗的顏色由綠色變成紅色時，就要對防雷模塊進行更換，確保發生雷擊時能夠發揮其防雷作用。這裡應註意普通氧化鋅避雷器有一定的漏電流，長期使用容易老化，造成使用性能下降，所以即使長時間沒有雷擊發生，也要定期進行更換，確保其防雷效2.2高頻開關電源在正常使用的情況下，整流器主機的維護工作量很少，主要是防塵和定期除塵，因為飛塵加上潮濕會引起主機工作紊亂，同時積塵也會影響器件的散熱。一般每季度應對主機徹底清潔一次，在除塵時應檢查各連接件和插接件有無松動和接觸不牢的情況2.3通信高頻開關電源中設置的參數在使用中不能隨意改變 2.4通信高頻開關電源在使用時應註意避免隨意增加大功率的額外設備，也不允許在滿負載狀態下長期運行。由於通信直流電源幾乎是在不間斷狀態下運行的，增加大功率負載或者在基本滿載下工作，都將可能造成整流器模塊故障，嚴重時將損壞整個電源系統2.5作為後備電源的蓄電池組維護工作在電力通信直流電源的維護工作中占有非常重要的地位，這也是電源維護工作的一個難點。由於現在使用的閥控式密封鉛酸蓄電池實現瞭密封，免除瞭以往開口鉛酸電池的測比、配比、添加蒸餾水等工作，大大減少瞭維護工作量，因此有些維護人員認為其是免維護電池，在使用中不去維護，聽之任之，結果造成維護不當，發生問題。在對閥控式密封鉛酸蓄電池的維護工作中，應重點註意以下問題:定期檢查整個蓄電池組的浮充電壓，如果其浮充電壓超出瞭蓄電池組的要求，應進行調整。浮充電壓過高將增加水的損耗，加速電池正板柵的腐蝕，可能嚴重影響蓄電池的壽命；過低則可能不能使蓄電池充足電。對單隻蓄電池每月應記錄一次它的浮充電壓，若電壓超過廠傢的指標，觀察幾個月後，如果無向規定指標發展的趨勢，應與廠傢聯系進行處理。閥控式密封鉛酸蓄電池的日常運行對溫度要求較高，它要求的環境溫度最好是20°C-25°C,如不然，應對浮充電壓采取溫度補償，每升高1°C,浮充電壓應降低3~4mv，但即使對浮充電壓進行調整補償，溫度仍對蓄電池的壽命影響較大，如壽命為 10年的蓄電池在309下運行，無溫度補償壽命僅為5年，有溫度補償壽命也縮短為8年。因此閥控式密封鉛酸蓄電池應安裝在有空調的房間，安裝方式要有利於散熱。在日常巡視維護中發現蓄電池有明顯發熱現象應立即與廠傢聯系進行處理閥控式密封鉛酸蓄電池的自放電極低，而且電池內部不會形成電解液分層現象，因此無需定期進行高壓均衡充電，定期均衡充電隻能增加水的損耗，增大正板柵的腐蝕，在對蓄電池進行維護時應盡量減少或取消均衡充電應避免閥控式密封鉛酸蓄電池的大電流充電和過放電。大電流充電可能使蓄電池極板膨脹變形，活性物質脫落，電池內阻增大且溫度升高，造成電池報廢。過放電將使蓄電池的循環壽命變短，放電後應立即充電，否則易引起蓄電池內部硫酸鹽化現象，導致容量不能恢復。因此在進行容量試驗或放電檢修中，通常放電達到蓄電池組容量的30%〜50%即可檢查蓄電池連接部分有無大壓降、腐蝕、松動等現象，如有應及時緊固，否則極有可能引起燒毀電池等事故當發現蓄電池組內有損壞且無法修復的蓄電池時應及時進行更換，更換時不得把不同容量、不同性能、不同廠傢的蓄電池連在一起，否則將對整組蓄電池帶來不利的影響閥控式密封鉛酸蓄電池屬於貧液電池，無法進行電解液比重測量，因此它的好壞和容量預測在業界也是一大難題，日常維護中可用電導儀測試電池內阻判斷其好壞，但最可靠的方法還是放電法。要註意閥控式密封鉛酸蓄電池的壽命期限，對壽命已過期限的蓄電池組要及時進行更換，這樣即保證供電後備電源的可靠，又可避免因蓄電池組影響到整個通信直流電源的運行2.6電源系統出現故障時，應先查明原因，分清是負載還是電源本身，是整流器還是蓄電池組。高頻開關整流器模塊的輸入輸岀主回路由於有輸入過壓和輸出限流保護，因此發生故障的可 能性較小，其內部控制電路、顯示電路、保護電路等發生的故障相對較多，而且這些電路中隻要有一個元器件發生故障，就可能導致整流模塊停止工作，處理這些故障時隻需更換有故障的電路板便可排除故障2.7當高頻開關整流器模塊出現保險管燒斷等故障時，務必不得直接進行更換保險管後通電重新開機，否則會接連發生相同的故障，不但檢查不出故障所在，還可能會在開機的瞬間導致故障范圍更加擴大。在現場處理緊急故障時，可采取整流器整機更換的方式來排除通信直流電源供電的故障，但在更換整流器時,通信直流電源供電系統不得停止對通信設備的供電2.8通信設備在接入直流配電分路輸出開關時，要註意通信設備上的電源總輸入開關的容量不得大於其接入的直流配電分路輸出的開關容量，否則將引起越級跳開關，可能造成通信直流電源系統故障結語面對電力通信發展的日新月異，做好電力通信直流電源的維護顯得尤為重要，相信在全體電力通信人員的努力下，不斷總結和提高電力通信直流電源的運行維護經驗和水平，使電力通信電源能夠為電力通信的快速發展提供更優質可靠的電源保障參考文獻[1JYD/T799-1996•通信用閥控式密封鉛酸蓄電池技術要求和檢驗方法.[2]YD/T1058-2000.®信用高頻開關組合電源.[3]趙倩.電力通信網中通信電源故障的分析與維護[J].通信電 源技術，2009年第4期.