劉家峽水電廠直流電源改造的探討

董 倩

（劉家峽水電廠通訊分場載波班，甘肅 永靖731600）

電源在通信設(shè)備中具有重要的作用。隨著現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)快速發(fā)展，各種通信設(shè)備也在不斷更新和改進，其對電源的要求也隨之越來越高，電源設(shè)備正在向小型化、輕量化和集成化方向發(fā)展。電源輸出電壓不夠穩(wěn)定或電源出故障，都會降低通信質(zhì)量，甚至導(dǎo)致通信中斷。針對劉家峽水電廠通信樓直流電源設(shè)備進行的改造，解決了當(dāng)前電源系統(tǒng)所存在的問題。

1 直流電源中存在的問題

故障現(xiàn)象：照明沒電，檢查發(fā)現(xiàn)市電I（地下400 V）停電，當(dāng)時市電Ⅱ（壩后400 V）有電，但卻沒有工作，蓄電池放電。進行檢查發(fā)現(xiàn)市電Ⅱ的進線端及接觸器的出端電壓均正常，顯示屏上顯示不正常，單相分別為11 V，333 V，333 V，三相電壓分別為338 V，576 V，338 V，即市電Ⅱ不能自動投入運行，市電II關(guān)閉，電源只由市電I供電。由于地下400 V臨時停電，市電I失電后，市電Ⅱ又不能自動投入，因此造成通訊樓內(nèi)照明停電。經(jīng)測量，壩后輸入400 V三相電壓均正常，待市電I恢復(fù)送電后，照明恢復(fù)，智能屏切換故障。

2 直流電源改造方案

直流電源設(shè)備改造后應(yīng)能滿足新舊兩套直流通信電源系統(tǒng)以主、備用（并機）方式工作，在一套設(shè)備發(fā)生故障時，另一套設(shè)備應(yīng)在≤2.3 ms時間內(nèi)切換供電，切換不應(yīng)對所帶負載設(shè)備產(chǎn)生任何影響。新直流系統(tǒng)所配置蓄電池與舊系統(tǒng)所配蓄電池性能保持一致。直流電源改造系統(tǒng)框圖如圖1。

圖1 直流電源改造系統(tǒng)框圖

（1）設(shè)備配置

電源型號：－48 V/240 A開關(guān)電源（施威特克）。

電源配置如下：

系統(tǒng)配置：1架機架2 000×600×600（mm）；4塊整流模塊－48 V/60 A；1塊監(jiān)控模塊。

直流輸出配置：100 A×5（調(diào)壓后輸出），63 A×2，32 A×2，20 A×4，200 A×2（電池充電）。

硅調(diào)壓裝置配置：100 A（最大容量100 A，額定工作電流40 A）可調(diào)穩(wěn)壓直流輸出，以提供程控交換機使用，該調(diào)壓裝置需安裝強制冷卻風(fēng)扇，風(fēng)扇電源加裝控制開關(guān)。

蓄電池配置：48 V/500 AH×1組（哈爾濱光宇）；DJ－24電池柜×1個：2 000×600×600（mm）。

事故照明輸出配置：當(dāng)交流電源停電時，能自動閉合事故照明電路，并發(fā)出聲光告警信號（其中聲告警裝置可延伸至告警集中管理裝置，約40 m）；當(dāng)交流電源恢復(fù)時，能自動斷開事故照明電路，并設(shè)有電流指示表。

網(wǎng)管工作站配置：P4 3.0G/160G/512Mb/19英寸液晶電腦。

（2）整流屏的技術(shù)要求

交流輸入為下配電方式。配置與舊整流器（杭州施威特克公司設(shè)備）之間的直流并機控制裝置，見電源系統(tǒng)圖如圖2。配置與原整流器之間的主備用切換裝置。監(jiān)控模塊應(yīng)置于整流屏中上端（以適合人眼觀測及操作高度為宜）。負載接線端子周邊留有足夠空間，以方便接線。

圖2 電源系統(tǒng)示意圖

（3）蓄電池技術(shù)要求

蓄電池所需數(shù)量為24個，容量為500 Ah，要求其放電均勻，放電電壓平穩(wěn)、抗深度放電、內(nèi)阻低、自放電小，安全防爆。蓄電池端電壓的均衡性要求單體間的開路電壓最高與最低差值不大于20 mV。其使用環(huán)境：海拔高度2 000 m，相對濕度不大于90%，工作溫度范圍：－30°C～ ＋45°C。使用壽命8～10年，使用壽命年限內(nèi)不應(yīng)有爬堿、爬酸現(xiàn)象出現(xiàn)。

蓄電池充電技術(shù)要求：系統(tǒng)要具有過壓、過流、欠壓、短路、過溫自動保護功能，部分狀態(tài)具有自動恢復(fù)功能（如過壓、過流、欠壓、過溫）。當(dāng)系統(tǒng)在斷電后重新啟動時，應(yīng)按電池的放電容量或放電時間確定進行均充或浮充，均充結(jié)束后自動轉(zhuǎn)入浮充狀態(tài)，充電過程自動控制。系統(tǒng)要具有溫度自動補償功能；隨著蓄電池環(huán)境溫度變化，系統(tǒng)的浮充電壓應(yīng)能按1～5 mV/cell/℃自動調(diào)節(jié)，電池溫度越高，浮充電壓越低，反之亦然。

充電裝置技術(shù)要求如表1。

表1 直流充電裝置技術(shù)要求

（4）電源監(jiān)控及網(wǎng)管技術(shù)要求

首先，要具有遙信性能。遙信項目：輸入電源故障；輸出電壓過高、過低；整流模塊故障；控制模塊故障；熔斷器故障；均衡工作方式。遙信輸出條件：每一告警提供一副繼電器干接點，告警發(fā)生時接點應(yīng)閉合。其次，系統(tǒng)應(yīng)具備RS－232及RS－485通信接口，并能通過監(jiān)控模塊實現(xiàn)本地和遠端監(jiān)控功能，并提供相應(yīng)的監(jiān)控軟件（漢化版）及通信協(xié)議。監(jiān)控模塊能收集交、直流電的有關(guān)電壓、電流等信息，進行監(jiān)控。最后，配備計算機網(wǎng)管系統(tǒng)及軟件，實現(xiàn)利用遠程監(jiān)控和網(wǎng)管功能將劉家峽水電廠前、后方通信電源設(shè)備、右岸小水電通信電源設(shè)備、以及蘭州生活基地通信電源設(shè)備進行集中監(jiān)控及維護管理。通過網(wǎng)管系統(tǒng)應(yīng)能在異地實時控制和調(diào)整上述設(shè)備的充放電電壓、電流以及一切其他維護參數(shù)。

（5）加裝可調(diào)穩(wěn)壓裝置

直流配電母排負載輸出端加裝一套電壓自動調(diào)節(jié)裝置（容量100 A）。由于劉家峽水電廠現(xiàn)有哈里斯交換機的使用電壓范圍比較?。?3 V～53 V，當(dāng)輸出電壓高于負載工作電壓53 V時，穩(wěn)壓裝置將自動把電壓降至安全值（最佳值51 V）；當(dāng)輸出電壓低于負載工作電壓43 V時，穩(wěn)壓裝置將自動把電壓提升后投入使用。

（6）主備運行方式

保持原有整流電源，與新增－48 V/240 A形成一主一備的使用方式。由于舊的整流電源使用時間較長，考慮到設(shè)備的可靠性、穩(wěn)定性。改造時將所有直流用電設(shè)備負荷割接到新增的開關(guān)電源。舊電源在平時作為應(yīng)急電源以及事故照明電源使用，一旦需要可對電池進行充放電試驗或者發(fā)生特殊情況時才將本設(shè)備投入到直流屏與新增開關(guān)電源并機使用。投入時必須注意將兩套電源的電壓調(diào)成一致，然后將熔斷器插上即可。

（7）應(yīng)急電源技術(shù)要求

在交流電停電時，逆變器將在≤2.3 ms時間內(nèi)切換供電，切換對所帶設(shè)備無任何影響。逆變器具備相應(yīng)的防浪涌措施。輸出分路：50 A×10系統(tǒng)接線圖如圖3。

圖3 系統(tǒng)接線圖

3 結(jié)束語

通信樓直流電源設(shè)備改造之前經(jīng)常因機內(nèi)連線短路造成停機，或出現(xiàn)輸出電壓過高，甚至整流器不能開機等故障，尤其在夏季雷電干擾下，輸出電壓瞬間提高，沖擊通信設(shè)備，燒壞電路板，使通信中斷；改造后，此類故障再也沒有發(fā)生，保證了通信設(shè)備的正常運行。劉家峽水電廠在這次改造工作中取得了良好的效果，也受到了通信行業(yè)管理部門的好評。

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