简析电力直流控制电源的缺陷与改进方法

保承家 文俊

摘 要:我国近年来加大了变电站的电池组容量以及电池组的数量,以达到减少因直流控制电源故障带来的停机损失或者是事故停电。但即使这样,由电力直流电源带来的问题还是较为的突出,促使我们去探索其缺陷的原因和改进的措施。文章重点的论述了电力直流电源在实际的应用中所存在的缺陷以及电力直流电源的改进措施。

关键词:电力直流控制电源充电方式缺陷改进

中图分类号:TM6 文献标识码:A 文章编号:1672-3791(2012)06(b)-0070-01

1 目前电力直流控制电源存在的缺陷

目前主流的直流控制电源基本以GZDW型号的直流控制电源为原型,这种型号为我国的电网直流电源系统的自动化的提升作出了贡献,但是也逐渐的暴露了自身的一些不足,下面结合其原理图对其主要缺陷进行分析。如下图1,其中星号表示在没有设置硅降压装置控制母线与动力母线的合并。

1.1 缺少对蓄电池恶性事故的预防能力

在国家电网的调查中发现,蓄电池发生故障、充电装置故障占据很大的比例,同时蓄电池的爆炸事故也很难有效的控制。此外充电装置缺乏单体蓄电池温度检测以及自放电电流检测也会使得蓄电池因发热而引发起火。

1.2 充电方式不合理

由于充电方式的不合理,致使蓄电池组内各单体蓄电池充电不均衡,从而造成了造成蓄電池过早失效。从下图1可见,整流模块是通过浮充方式将蓄电池串联后进行充电的,因此通过每一个蓄电池的电流均相等。但是由于每一个电池的装卸运输、制造工艺、检测手段等诸多的因素的存在,致使整批电池的性能出现离散型。具体体现在每块电池的内阻、端电压以及放电电流都会有一定程度的差异,甚至每一只蓄电池的原始容量也不可能做到完全的一样。这样就会导致在使用串联的方式充电中发生容量较小的电池经常的处于过充,而容量较大的电池处于欠充状态。当阀控式铅酸蓄电池发生过充时,会导致电池的极板、隔板等发生电解氧化,从而加速了电池板栅的腐蚀以及活性物质的松动。长期的过充会导致蓄电池的漏气、鼓包以及失效；当阀控式铅酸蓄电池发生欠充时,也会造成电池的内阻增加、容量降低以及寿命缩短的不良后果。

1.3 照搬概念

实际的设计中出现过将适用于开口铅酸蓄电池的均衡充电概念一味的照搬到阀控式密封铅酸蓄电池,而这一举措却加速了部分阀控密封铅酸蓄电池的失水老化。我国的电池的发展经历了从开口式铅酸电池、半开口防酸式铅蓄电池以及阀控式密封铅蓄电池。在阀控式铅蓄电池刚刚起步不久,由于对新电池的结构原理了解的不深入,将开口式铅酸电池的充电程序照搬过来使用,同样也将适用于开口式铅酸电池的均衡充电概念照搬到了阀控式密封铅酸电池。

1.4 蓄电池组缺乏保护回路

由于蓄电池组没有相应的保护回路,其结果导致最重要的部分往往成为最薄弱的环节。蓄电池组在电源系统中作为最为重要的组成部分,同时也是保护自动化装置以及动作的最后一道防线。但是实际的情况却发现,整流模块N+1冗余备份,而蓄电池作为单回路,处于孤立无援的状态。因此蓄电池组的容量完全的依赖于容量最小的哪一个电池。只要有一个电池的容量为零或者是接近于零,那么整个的蓄电池组就没有容量了,这也就解释了为神门会出现200Ah的电池正能工作几分钟的奇怪现象。

1.5 整流模块与蓄电池组监控不均衡

上图1作为目前较为先进的电力直流控制电源的原理图,已经具备“电池巡检”功能,虽然只是端体蓄电池的端电压巡检；而现今95%以上的正在使用的电力直流控制电源没有此功能。

1.6 蓄电池的维护无法操作

蓄电池的使用中虽然有工作人员对与蓄电池的放电进行容量检测,其结果是只有少数的蓄电池较为落后。但是通过各种方法以及仪器对其进行容量回复都以失败告终,如果更换新电池有会引起其它电池的加速损坏,因此通常是在运行一段时间后进行整组的更换。

2 电力直流控制电源的改进措施

2.1 允许随时更换单只蓄电池,方便维护

传统的整组式的更换电池组的维护成本过高,而改进后的方案使得每一个单体电池具有自身的独立的数字化管理模块,消除了各单体之间的影响,免除了容量匹配、内阻匹配以及允许新旧电池的混用,极大的简化了维护程序,降低了维护成本。

2.2 将传统的串联充电方式改为每只蓄电池独立充电

由于浮充电压对于电压的要求较高,而目前有难以满足,在偏离了正确的使用条件下无法满足单体蓄电池的浮充电压要求。其原因就在于串联方式的电压动态分配,每一只电池的浮充电压不可控。而改进后的单体蓄电池具有了独立的数字化管理模块,可以实现严格的电压控制,避免了过充以及欠充的发生。

2.3 增设备用通路

备用通路的设置要实现故障电池的自动旁路。传统的串联直流控制电源要求每一个电池必须完好,一只出问题就会导致严重事故。而增加了备用通道就可以电池的自动退出,而不影响整组的工作。

2.4 加强蓄电池监控 及时发现蓄电池问题

之前的前的蓄电池巡检只能发现单体电压的变化,不能得到其它参数,并且受到充电方式的限制。改进后的依靠数字化蓄电池管理模块强大的检测及运算能力,实现了电池端电压、自放电、内阻以及温度等监测,便于维护。

2.5 增加蓄电池活化功能,保持蓄电池最佳性能

该机后的模块具有蓄电池的活化功能,只需用户设定人工活化还是定期活化就可以保证电池的最佳性能。

2.6 减少蓄电池接线数量,消除潜在故障点

传统的巡检装置需要加装几百根的导线,无意的增加了故障点。而改进后的蓄电池通过备用通路,实现了数据的检测,却没有增加连接导线。

2.7 增加GPRS手机报警功能以及通信接口

采用GPRS报警功能可以实现模块自动的向维护人员发送信息,使得维护更佳的及时；同时数字化管理模块通信接口符合直流控制电源以及数字化的设计要求。

3 结语

电力直流控制电源作为电厂与变电站的重要设施,其运行的效率及运行的质量极大的影响生产的效益。特别是在提倡节能环保的今天,如何利用新技术、新工艺以及新方法来提高、改善传统的直流电源运行状况是当今面临的主要问题。

参考文献

[1] 白忠敏,刘百震,於崇干,等.电力工程直流系统设计手册[M].北京:中国电力出版社2009:1—4,94—97,103.

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