通信電源結(jié)構(gòu)與常見(jiàn)故障分析

李 勇，姚延軍

（1.寧波送變電建設(shè)有限公司永耀科技分公司，浙江 寧波 315000；2.浙江省電力有限公司寧波市北侖區(qū)供電公司，浙江 寧波 315000）

0 引 言

電力設(shè)備運(yùn)行中，通信電源系統(tǒng)起著動(dòng)力推動(dòng)的作用。隨著信息技術(shù)更新速度的不斷加快，對(duì)于通信系統(tǒng)運(yùn)行的穩(wěn)定性要求也越來(lái)越高。目前，多地的通信設(shè)備已經(jīng)進(jìn)入更新?lián)Q代時(shí)期，尤其是通信電源，由于在長(zhǎng)期運(yùn)行中外部環(huán)境和內(nèi)部結(jié)構(gòu)的影響，設(shè)備不斷老化，經(jīng)常出現(xiàn)多種不同的故障，備件選擇困難，給故障的維修帶來(lái)了較多不便。

1 通信電源系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)

通信電源系統(tǒng)在不同的應(yīng)用場(chǎng)合下對(duì)于其容量大小有著不同的要求，一般要求能完成20～6 000 A范圍的平滑擴(kuò)容。實(shí)際運(yùn)行過(guò)程中，由于輸變電工程的特殊性，對(duì)于通信電源系統(tǒng)運(yùn)行的穩(wěn)定性和可靠性有著嚴(yán)格的要求。通常，通信電源系統(tǒng)由交流配電、整流柜、直流配電及電源監(jiān)控等部分組成。由于電力系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)組成部分愈加復(fù)雜，所以對(duì)于設(shè)備運(yùn)行的穩(wěn)定性有著更高的要求。交流配電柜的作用主要是對(duì)接入的市電進(jìn)行管理和分配，并輔以其他方面的監(jiān)控與報(bào)警功能，確保整體工作的穩(wěn)定性和可靠性。整流柜則是對(duì)輸入的交流電進(jìn)行整流轉(zhuǎn)換后將交流電轉(zhuǎn)換為直流電，從而滿(mǎn)足通信設(shè)備運(yùn)行的要求。直流配電能夠?qū)⒅绷麟姼鶕?jù)運(yùn)行需要進(jìn)行分配輸出，對(duì)運(yùn)行設(shè)備進(jìn)行直接供電。蓄電池組和開(kāi)關(guān)電源模塊能夠確保通信電源系統(tǒng)在外部供電缺失和出現(xiàn)短路等情況下能夠自動(dòng)恢復(fù)整體功能。通信電源系統(tǒng)的各個(gè)組成部分是有機(jī)統(tǒng)一的整體，任何一個(gè)環(huán)節(jié)出現(xiàn)問(wèn)題都會(huì)造成整體運(yùn)行不暢，所以必須加強(qiáng)對(duì)其常見(jiàn)故障的分析和排除工作。

2 工程概況

本工程為國(guó)網(wǎng)浙江省信通220 kV象北變等31個(gè)站點(diǎn)通信電源改造中的200 kV象北變通信電源改造。該變電站現(xiàn)有金宏威120 A通信電源2套，300 Ah蓄電池2組，當(dāng)前負(fù)載為40 A。本變電站投運(yùn)時(shí)間為2005年6月，由于運(yùn)行時(shí)間較長(zhǎng)，設(shè)備運(yùn)行中存在故障較多，安全隱患較大。在對(duì)電網(wǎng)運(yùn)行的實(shí)際要求進(jìn)行科學(xué)調(diào)研的基礎(chǔ)上，決定對(duì)變電站進(jìn)行就地改造工作，以確保電網(wǎng)的安全、穩(wěn)定運(yùn)行。

開(kāi)展改造工作前，按照相關(guān)的技術(shù)規(guī)范和標(biāo)準(zhǔn)制定了工程改造計(jì)劃，確立了組織結(jié)構(gòu)措施和人員組成。依照作業(yè)要求，制定了現(xiàn)場(chǎng)工作安全措施、現(xiàn)場(chǎng)技術(shù)措施及具體施工步驟。依照文明施工的要求，對(duì)現(xiàn)場(chǎng)施工中容易出現(xiàn)的危險(xiǎn)點(diǎn)制定了對(duì)應(yīng)的控制和防范措施，并制定了應(yīng)急預(yù)案，從而確保施工過(guò)程的安全性和進(jìn)度要求。對(duì)于材料準(zhǔn)備，做到由專(zhuān)人負(fù)責(zé)，確保材料的使用符合設(shè)計(jì)要求。

3 通信電源的結(jié)構(gòu)組成與常見(jiàn)故障

通信電源系統(tǒng)的長(zhǎng)期負(fù)荷工作中，由于設(shè)備部件的老化和使用年限的增長(zhǎng)，系統(tǒng)故障主要表現(xiàn)在高頻電源設(shè)備、蓄電池及其他配套設(shè)備上[1]。由于早期的通信整流設(shè)備廠(chǎng)家出現(xiàn)停產(chǎn)的現(xiàn)象，所以無(wú)法保障配件供應(yīng)，備件的采購(gòu)成本較高，維護(hù)維修成本高，給系統(tǒng)維護(hù)帶來(lái)極大不便。

3.1 交流電配電單元

正常情況下，通信電源的交流電配電單元會(huì)有兩路交流電輸入，在交流切換裝置的作用下，分別連接交流分路輸出和整流模塊輸入。交流電配電單元工作過(guò)程中，首先要加裝避雷器，同時(shí)要充分考慮通信電源設(shè)備的最大容量和電力輸送過(guò)程中穩(wěn)壓的要求。目前，實(shí)際運(yùn)行的部分電站中，還存在部分的單路供電輸入的設(shè)備，并且由于電力負(fù)荷的不斷增加，已經(jīng)無(wú)法滿(mǎn)足其最大容量要求。

3.2 整流單元

整流器的電氣和指標(biāo)，對(duì)于整個(gè)通信電源直流系統(tǒng)的運(yùn)行質(zhì)量具有直接性的影響。整流器主要是通過(guò)對(duì)交流電的切換為通信設(shè)備和監(jiān)控模塊提供電源，同時(shí)為蓄電池進(jìn)行充電。在整流電源工作不穩(wěn)定的狀態(tài)下，會(huì)造成通信設(shè)備的損壞，并影響蓄電池正常的充放電工作，影響蓄電池的使用壽命。采用模塊化配置的方式來(lái)選擇整流器，能夠降低整流單元的整體損耗。

3.3 直流配電單元

直流配電單元不能直接作用，主要是通過(guò)與整流電源的組合作用，把整流電源輸入的直流電壓分成兩部分。其中，一部分是保證蓄電池組的持續(xù)充放電，避免設(shè)備運(yùn)行過(guò)程中出現(xiàn)不必要的故障；另一部分則是輸送到其他設(shè)備。直流配電單元在運(yùn)行過(guò)程中出現(xiàn)的最大問(wèn)題就是沒(méi)有零點(diǎn)設(shè)置。運(yùn)行過(guò)程中，由于電壓變化、設(shè)備老化等方面的原因，極易造成爆炸起火等現(xiàn)象[2]，因此設(shè)計(jì)時(shí)需要采用專(zhuān)用規(guī)格的直流斷路器。

3.4 蓄電池組

電力設(shè)備的正常運(yùn)營(yíng)一般采用市電輸入和蓄電池組的雙電源供給模式，在市電輸入出現(xiàn)故障的情況下，能夠及時(shí)進(jìn)行切換，確保通信系統(tǒng)的正常運(yùn)行。蓄電池組的配置有著嚴(yán)格的要求，通常采用兩組蓄電池并聯(lián)供電的方式進(jìn)行，最小容量應(yīng)達(dá)到10 h以上的用電需求，在某些偏遠(yuǎn)的中繼站需要達(dá)到18 h的用電需求。蓄電池最常見(jiàn)的故障就是短路。當(dāng)發(fā)生短路時(shí)，電流會(huì)與地表發(fā)生直接接觸，從而導(dǎo)致火災(zāi)現(xiàn)象的發(fā)生，同時(shí)會(huì)給電網(wǎng)中的電路造成極大的安全威脅，影響整個(gè)電路設(shè)備的正常運(yùn)行。

4 常見(jiàn)故障的排除

電力系統(tǒng)運(yùn)行中，通信電源系統(tǒng)的故障會(huì)對(duì)整體系統(tǒng)運(yùn)行造成極大的影響，因此應(yīng)當(dāng)加大巡檢維護(hù)的力度，對(duì)于運(yùn)行中出現(xiàn)的隱患要及時(shí)排除。

4.1 配電單元故障的排除

對(duì)于交直流配電單元和整流單元的系統(tǒng)維護(hù)和故障排除，要進(jìn)行統(tǒng)一的維護(hù)和檢修工作。維護(hù)過(guò)程中，要注意如下3個(gè)方面。（1）加強(qiáng)對(duì)外部環(huán)境的保護(hù)處理。多數(shù)變電站周邊環(huán)境都比較差，空氣中的灰塵、溫度和濕度等方面都會(huì)對(duì)設(shè)備的運(yùn)行造成較大影響。甚至有些地區(qū)，還會(huì)出現(xiàn)漏水的情況，給電源設(shè)備的運(yùn)行造成極大的影響。（2）日常巡檢過(guò)程中，全面檢查系統(tǒng)設(shè)備之間的連接部位，確保連接部位的牢固性，以免出現(xiàn)短路等現(xiàn)象。（3）對(duì)電壓做好全面監(jiān)測(cè)，通過(guò)監(jiān)控單元的作用，及時(shí)查看各系統(tǒng)的運(yùn)行情況，確保各系統(tǒng)數(shù)據(jù)和指令的正常。

對(duì)于配電單元中的常見(jiàn)故障，需要采用技術(shù)手段及時(shí)處理；對(duì)于運(yùn)行時(shí)間較長(zhǎng)、設(shè)備配件更換成本較高即設(shè)備運(yùn)行機(jī)制無(wú)法達(dá)到實(shí)際需求的情況，要及時(shí)進(jìn)行上報(bào)處理，由上級(jí)單位根據(jù)電網(wǎng)系統(tǒng)內(nèi)的運(yùn)行情況進(jìn)行統(tǒng)一規(guī)劃。本工程案例中，由于配電單元運(yùn)行時(shí)間年限較長(zhǎng)，完全無(wú)法適應(yīng)當(dāng)前電力系統(tǒng)運(yùn)行的要求，因此由上級(jí)單位進(jìn)行統(tǒng)一規(guī)劃和整體改造，將無(wú)法達(dá)到實(shí)際需要的設(shè)備統(tǒng)一進(jìn)行更換，以便使電力設(shè)備能夠滿(mǎn)足現(xiàn)行電力客戶(hù)的需求。

4.2 強(qiáng)化對(duì)蓄電池的維護(hù)力度

雖然蓄電池的作用只有在停電等應(yīng)急情況下才得以發(fā)揮，但是其要保持長(zhǎng)期備用的狀態(tài)。日常維護(hù)中，要及時(shí)檢查蓄電池的性能，確保運(yùn)行正常。對(duì)于新投入和經(jīng)歷大修的蓄電池組，首先要進(jìn)行放電試驗(yàn)，在確認(rèn)其運(yùn)行達(dá)到使用要求的情況下，進(jìn)行二次充電，以確保正常使用。正常情況下，蓄電池的巡檢工作，需要每月進(jìn)行一次，巡檢內(nèi)容主要包括如下3個(gè)方面。（1）確保蓄電池的位置不受外界不良天氣條件的影響，氣流和溫濕度條件滿(mǎn)足工作需要，蓄電池外部清潔達(dá)到要求。（2）電極和外部各部位是否存在液體外漏的情況。（3）記錄實(shí)時(shí)電壓值，并做好歷史數(shù)據(jù)整理和對(duì)比[3]。本次項(xiàng)目改造過(guò)程中，對(duì)于蓄電池的更換，是工程項(xiàng)目的組成部分之一。對(duì)原整流屏進(jìn)行高頻開(kāi)關(guān)電源屏更換后，對(duì)蓄電池組進(jìn)行更換，新電池組采用2組48 V/300 Ah免維護(hù)蓄電池組，減少日常維護(hù)工作的強(qiáng)度，提高系統(tǒng)工作的穩(wěn)定性。

5 制定科學(xué)的故障應(yīng)急預(yù)案

電力系統(tǒng)運(yùn)行過(guò)程中，不可避免要產(chǎn)生故障現(xiàn)象，因此工作人員在工作中除做好日常的運(yùn)維工作外，還應(yīng)當(dāng)按照相關(guān)規(guī)范的要求，結(jié)合變電站的實(shí)際情況制定科學(xué)的故障應(yīng)急預(yù)案。一般完整的故障應(yīng)急預(yù)案包括三部分：（1）根據(jù)需要進(jìn)行必要供電和斷電處理；（2）根據(jù)蓄電池組的容量大小和現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備實(shí)際功耗確定后續(xù)故障排除方案；（3）進(jìn)行備用發(fā)電工作，確保電力輸送的正常運(yùn)行，同時(shí)按照故障原因進(jìn)行處理工作。

6 結(jié) 論

隨著電力系統(tǒng)運(yùn)營(yíng)負(fù)荷的不斷加大，電力系統(tǒng)運(yùn)行的復(fù)雜程度不斷提高，對(duì)于通信電源結(jié)構(gòu)的運(yùn)行穩(wěn)定性的要求也在不斷提高。只有加強(qiáng)日常監(jiān)測(cè)制度的完善，建立起科學(xué)的應(yīng)急管理措施，對(duì)于無(wú)法適應(yīng)運(yùn)行要求的設(shè)備及時(shí)進(jìn)行更換，引入新型的信息化管理設(shè)備，才能充分發(fā)揮通信電源結(jié)構(gòu)在電力系統(tǒng)中的作用。