簡析電力直流控制電源的缺陷與改進方法

保承家 文俊

摘 要:我國近年來加大了變電站的電池組容量以及電池組的數量,以達到減少因直流控制電源故障帶來的停機損失或者是事故停電。但即使這樣,由電力直流電源帶來的問題還是較為的突出,促使我們去探索其缺陷的原因和改進的措施。文章重點的論述了電力直流電源在實際的應用中所存在的缺陷以及電力直流電源的改進措施。

關鍵詞:電力直流控制電源充電方式缺陷改進

中圖分類號:TM6 文獻標識碼:A 文章編號:1672-3791(2012)06(b)-0070-01

1 目前電力直流控制電源存在的缺陷

目前主流的直流控制電源基本以GZDW型號的直流控制電源為原型,這種型號為我國的電網直流電源系統的自動化的提升作出了貢獻,但是也逐漸的暴露了自身的一些不足,下面結合其原理圖對其主要缺陷進行分析。如下圖1,其中星號表示在沒有設置硅降壓裝置控制母線與動力母線的合并。

1.1 缺少對蓄電池惡性事故的預防能力

在國家電網的調查中發現,蓄電池發生故障、充電裝置故障占據很大的比例,同時蓄電池的爆炸事故也很難有效的控制。此外充電裝置缺乏單體蓄電池溫度檢測以及自放電電流檢測也會使得蓄電池因發熱而引發起火。

1.2 充電方式不合理

由于充電方式的不合理,致使蓄電池組內各單體蓄電池充電不均衡,從而造成了造成蓄電池過早失效。從下圖1可見,整流模塊是通過浮充方式將蓄電池串聯后進行充電的,因此通過每一個蓄電池的電流均相等。但是由于每一個電池的裝卸運輸、制造工藝、檢測手段等諸多的因素的存在,致使整批電池的性能出現離散型。具體體現在每塊電池的內阻、端電壓以及放電電流都會有一定程度的差異,甚至每一只蓄電池的原始容量也不可能做到完全的一樣。這樣就會導致在使用串聯的方式充電中發生容量較小的電池經常的處于過充,而容量較大的電池處于欠充狀態。當閥控式鉛酸蓄電池發生過充時,會導致電池的極板、隔板等發生電解氧化,從而加速了電池板柵的腐蝕以及活性物質的松動。長期的過充會導致蓄電池的漏氣、鼓包以及失效；當閥控式鉛酸蓄電池發生欠充時,也會造成電池的內阻增加、容量降低以及壽命縮短的不良后果。

1.3 照搬概念

實際的設計中出現過將適用于開口鉛酸蓄電池的均衡充電概念一味的照搬到閥控式密封鉛酸蓄電池,而這一舉措卻加速了部分閥控密封鉛酸蓄電池的失水老化。我國的電池的發展經歷了從開口式鉛酸電池、半開口防酸式鉛蓄電池以及閥控式密封鉛蓄電池。在閥控式鉛蓄電池剛剛起步不久,由于對新電池的結構原理了解的不深入,將開口式鉛酸電池的充電程序照搬過來使用,同樣也將適用于開口式鉛酸電池的均衡充電概念照搬到了閥控式密封鉛酸電池。

1.4 蓄電池組缺乏保護回路

由于蓄電池組沒有相應的保護回路,其結果導致最重要的部分往往成為最薄弱的環節。蓄電池組在電源系統中作為最為重要的組成部分,同時也是保護自動化裝置以及動作的最后一道防線。但是實際的情況卻發現,整流模塊N+1冗余備份,而蓄電池作為單回路,處于孤立無援的狀態。因此蓄電池組的容量完全的依賴于容量最小的哪一個電池。只要有一個電池的容量為零或者是接近于零,那么整個的蓄電池組就沒有容量了,這也就解釋了為神門會出現200Ah的電池正能工作幾分鐘的奇怪現象。

1.5 整流模塊與蓄電池組監控不均衡

上圖1作為目前較為先進的電力直流控制電源的原理圖,已經具備“電池巡檢”功能,雖然只是端體蓄電池的端電壓巡檢；而現今95%以上的正在使用的電力直流控制電源沒有此功能。

1.6 蓄電池的維護無法操作

蓄電池的使用中雖然有工作人員對與蓄電池的放電進行容量檢測,其結果是只有少數的蓄電池較為落后。但是通過各種方法以及儀器對其進行容量回復都以失敗告終,如果更換新電池有會引起其它電池的加速損壞,因此通常是在運行一段時間后進行整組的更換。

2 電力直流控制電源的改進措施

2.1 允許隨時更換單只蓄電池,方便維護

傳統的整組式的更換電池組的維護成本過高,而改進后的方案使得每一個單體電池具有自身的獨立的數字化管理模塊,消除了各單體之間的影響,免除了容量匹配、內阻匹配以及允許新舊電池的混用,極大的簡化了維護程序,降低了維護成本。

2.2 將傳統的串聯充電方式改為每只蓄電池獨立充電

由于浮充電壓對于電壓的要求較高,而目前有難以滿足,在偏離了正確的使用條件下無法滿足單體蓄電池的浮充電壓要求。其原因就在于串聯方式的電壓動態分配,每一只電池的浮充電壓不可控。而改進后的單體蓄電池具有了獨立的數字化管理模塊,可以實現嚴格的電壓控制,避免了過充以及欠充的發生。

2.3 增設備用通路

備用通路的設置要實現故障電池的自動旁路。傳統的串聯直流控制電源要求每一個電池必須完好,一只出問題就會導致嚴重事故。而增加了備用通道就可以電池的自動退出,而不影響整組的工作。

2.4 加強蓄電池監控 及時發現蓄電池問題

之前的前的蓄電池巡檢只能發現單體電壓的變化,不能得到其它參數,并且受到充電方式的限制。改進后的依靠數字化蓄電池管理模塊強大的檢測及運算能力,實現了電池端電壓、自放電、內阻以及溫度等監測,便于維護。

2.5 增加蓄電池活化功能,保持蓄電池最佳性能

該機后的模塊具有蓄電池的活化功能,只需用戶設定人工活化還是定期活化就可以保證電池的最佳性能。

2.6 減少蓄電池接線數量,消除潛在故障點

傳統的巡檢裝置需要加裝幾百根的導線,無意的增加了故障點。而改進后的蓄電池通過備用通路,實現了數據的檢測,卻沒有增加連接導線。

2.7 增加GPRS手機報警功能以及通信接口

采用GPRS報警功能可以實現模塊自動的向維護人員發送信息,使得維護更佳的及時；同時數字化管理模塊通信接口符合直流控制電源以及數字化的設計要求。

3 結語

電力直流控制電源作為電廠與變電站的重要設施,其運行的效率及運行的質量極大的影響生產的效益。特別是在提倡節能環保的今天,如何利用新技術、新工藝以及新方法來提高、改善傳統的直流電源運行狀況是當今面臨的主要問題。

參考文獻

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