通信电源结构与常见故障分析

李 勇，姚延军

（1.宁波送变电建设有限公司永耀科技分公司，浙江 宁波 315000；2.浙江省电力有限公司宁波市北仑区供电公司，浙江 宁波 315000）

0 引 言

电力设备运行中，通信电源系统起着动力推动的作用。随着信息技术更新速度的不断加快，对于通信系统运行的稳定性要求也越来越高。目前，多地的通信设备已经进入更新换代时期，尤其是通信电源，由于在长期运行中外部环境和内部结构的影响，设备不断老化，经常出现多种不同的故障，备件选择困难，给故障的维修带来了较多不便。

1 通信电源系统的结构特点

通信电源系统在不同的应用场合下对于其容量大小有着不同的要求，一般要求能完成20～6 000 A范围的平滑扩容。实际运行过程中，由于输变电工程的特殊性，对于通信电源系统运行的稳定性和可靠性有着严格的要求。通常，通信电源系统由交流配电、整流柜、直流配电及电源监控等部分组成。由于电力系统的结构组成部分愈加复杂，所以对于设备运行的稳定性有着更高的要求。交流配电柜的作用主要是对接入的市电进行管理和分配，并辅以其他方面的监控与报警功能，确保整体工作的稳定性和可靠性。整流柜则是对输入的交流电进行整流转换后将交流电转换为直流电，从而满足通信设备运行的要求。直流配电能够将直流电根据运行需要进行分配输出，对运行设备进行直接供电。蓄电池组和开关电源模块能够确保通信电源系统在外部供电缺失和出现短路等情况下能够自动恢复整体功能。通信电源系统的各个组成部分是有机统一的整体，任何一个环节出现问题都会造成整体运行不畅，所以必须加强对其常见故障的分析和排除工作。

2 工程概况

本工程为国网浙江省信通220 kV象北变等31个站点通信电源改造中的200 kV象北变通信电源改造。该变电站现有金宏威120 A通信电源2套，300 Ah蓄电池2组，当前负载为40 A。本变电站投运时间为2005年6月，由于运行时间较长，设备运行中存在故障较多，安全隐患较大。在对电网运行的实际要求进行科学调研的基础上，决定对变电站进行就地改造工作，以确保电网的安全、稳定运行。

开展改造工作前，按照相关的技术规范和标准制定了工程改造计划，确立了组织结构措施和人员组成。依照作业要求，制定了现场工作安全措施、现场技术措施及具体施工步骤。依照文明施工的要求，对现场施工中容易出现的危险点制定了对应的控制和防范措施，并制定了应急预案，从而确保施工过程的安全性和进度要求。对于材料准备，做到由专人负责，确保材料的使用符合设计要求。

3 通信电源的结构组成与常见故障

通信电源系统的长期负荷工作中，由于设备部件的老化和使用年限的增长，系统故障主要表现在高频电源设备、蓄电池及其他配套设备上[1]。由于早期的通信整流设备厂家出现停产的现象，所以无法保障配件供应，备件的采购成本较高，维护维修成本高，给系统维护带来极大不便。

3.1 交流电配电单元

正常情况下，通信电源的交流电配电单元会有两路交流电输入，在交流切换装置的作用下，分别连接交流分路输出和整流模块输入。交流电配电单元工作过程中，首先要加装避雷器，同时要充分考虑通信电源设备的最大容量和电力输送过程中稳压的要求。目前，实际运行的部分电站中，还存在部分的单路供电输入的设备，并且由于电力负荷的不断增加，已经无法满足其最大容量要求。

3.2 整流单元

整流器的电气和指标，对于整个通信电源直流系统的运行质量具有直接性的影响。整流器主要是通过对交流电的切换为通信设备和监控模块提供电源，同时为蓄电池进行充电。在整流电源工作不稳定的状态下，会造成通信设备的损坏，并影响蓄电池正常的充放电工作，影响蓄电池的使用寿命。采用模块化配置的方式来选择整流器，能够降低整流单元的整体损耗。

3.3 直流配电单元

直流配电单元不能直接作用，主要是通过与整流电源的组合作用，把整流电源输入的直流电压分成两部分。其中，一部分是保证蓄电池组的持续充放电，避免设备运行过程中出现不必要的故障；另一部分则是输送到其他设备。直流配电单元在运行过程中出现的最大问题就是没有零点设置。运行过程中，由于电压变化、设备老化等方面的原因，极易造成爆炸起火等现象[2]，因此设计时需要采用专用规格的直流断路器。

3.4 蓄电池组

电力设备的正常运营一般采用市电输入和蓄电池组的双电源供给模式，在市电输入出现故障的情况下，能够及时进行切换，确保通信系统的正常运行。蓄电池组的配置有着严格的要求，通常采用两组蓄电池并联供电的方式进行，最小容量应达到10 h以上的用电需求，在某些偏远的中继站需要达到18 h的用电需求。蓄电池最常见的故障就是短路。当发生短路时，电流会与地表发生直接接触，从而导致火灾现象的发生，同时会给电网中的电路造成极大的安全威胁，影响整个电路设备的正常运行。

4 常见故障的排除

电力系统运行中，通信电源系统的故障会对整体系统运行造成极大的影响，因此应当加大巡检维护的力度，对于运行中出现的隐患要及时排除。

4.1 配电单元故障的排除

对于交直流配电单元和整流单元的系统维护和故障排除，要进行统一的维护和检修工作。维护过程中，要注意如下3个方面。（1）加强对外部环境的保护处理。多数变电站周边环境都比较差，空气中的灰尘、温度和湿度等方面都会对设备的运行造成较大影响。甚至有些地区，还会出现漏水的情况，给电源设备的运行造成极大的影响。（2）日常巡检过程中，全面检查系统设备之间的连接部位，确保连接部位的牢固性，以免出现短路等现象。（3）对电压做好全面监测，通过监控单元的作用，及时查看各系统的运行情况，确保各系统数据和指令的正常。

对于配电单元中的常见故障，需要采用技术手段及时处理；对于运行时间较长、设备配件更换成本较高即设备运行机制无法达到实际需求的情况，要及时进行上报处理，由上级单位根据电网系统内的运行情况进行统一规划。本工程案例中，由于配电单元运行时间年限较长，完全无法适应当前电力系统运行的要求，因此由上级单位进行统一规划和整体改造，将无法达到实际需要的设备统一进行更换，以便使电力设备能够满足现行电力客户的需求。

4.2 强化对蓄电池的维护力度

虽然蓄电池的作用只有在停电等应急情况下才得以发挥，但是其要保持长期备用的状态。日常维护中，要及时检查蓄电池的性能，确保运行正常。对于新投入和经历大修的蓄电池组，首先要进行放电试验，在确认其运行达到使用要求的情况下，进行二次充电，以确保正常使用。正常情况下，蓄电池的巡检工作，需要每月进行一次，巡检内容主要包括如下3个方面。（1）确保蓄电池的位置不受外界不良天气条件的影响，气流和温湿度条件满足工作需要，蓄电池外部清洁达到要求。（2）电极和外部各部位是否存在液体外漏的情况。（3）记录实时电压值，并做好历史数据整理和对比[3]。本次项目改造过程中，对于蓄电池的更换，是工程项目的组成部分之一。对原整流屏进行高频开关电源屏更换后，对蓄电池组进行更换，新电池组采用2组48 V/300 Ah免维护蓄电池组，减少日常维护工作的强度，提高系统工作的稳定性。

5 制定科学的故障应急预案

电力系统运行过程中，不可避免要产生故障现象，因此工作人员在工作中除做好日常的运维工作外，还应当按照相关规范的要求，结合变电站的实际情况制定科学的故障应急预案。一般完整的故障应急预案包括三部分：（1）根据需要进行必要供电和断电处理；（2）根据蓄电池组的容量大小和现场设备实际功耗确定后续故障排除方案；（3）进行备用发电工作，确保电力输送的正常运行，同时按照故障原因进行处理工作。

6 结 论

随着电力系统运营负荷的不断加大，电力系统运行的复杂程度不断提高，对于通信电源结构的运行稳定性的要求也在不断提高。只有加强日常监测制度的完善，建立起科学的应急管理措施，对于无法适应运行要求的设备及时进行更换，引入新型的信息化管理设备，才能充分发挥通信电源结构在电力系统中的作用。