关于高频开关直流电源充电方式的探讨

关于高频开关直流电源充电方式的探讨

徐胜玲

(嘉定供电公司，上海市201800)

睛要]直流系统是确保变电站设备正常运行的关键设备，而目前普遍使用的高频开关直流电源充电方武还存在着不足，影响着设备的高

质-t-运4子。本文通过对目前我公司35K7V变电站直流电源充电方式的分析，指出其中存在的不足，并提出了解决问题的参考方法。

联键词]直流系统；充电模块；降压硅堆

直流系统是确保变电站设备正常运行的关键设备，而目前直流系统普遍使用的高频开关直流电源充电方式还存在着一些不足，影响着变电坫内设备的高质量运行。

根据上海电力公司佼电站站内直流电源系统技术原则>规定：

35KV变电站及以下变电站的充电装置配置一组，充电模块按N+2方

式配置。在蓄电池组出口端电压过高(电压大于110％Un)的情况下，蓄电池组的出口合闸直流母线需经降压硅堆至控制直流母线。

我公司在早期使用高频电源充电的电压等级为110V的直流系统

中直流屏充电方式主要是由N+I块充电模块对蓄电池进行充电，另外专门设有一个充电模块以112V左右的电压对直流控制母线直接进行充电(见图一)。对蓄电池进行充电的充电模块，浮充电压设在123V左右，当充电模式在均兖状态时，电压设在127V左右，当均压恒流充电时电压为130V左右。由于蓄电池组的电压在120V以上，而控母电压在110V左右，为了不让蓄电池向直流控制母线送电，就在蓄电池组和

控制母线之间加了硅链，通过硅链降压方法使蓄电池电流不向直流母线送电。—般来说，由于直流电源系统在对蓄电池组进行均衡充电时，充电模块的输出电压会高于控制回路的额定电压值，所以需要一个调压装置串接在合闸母线(充电母线)与控制母线之间，此装置即为降压硅

链，它可以自动或手动改变输出电压值，从而保证控制母线的电压在正常范围内。降压硅链单元利用大功率整流二极管的PN结基本恒定的正向压降叠加来产生调压压降，达到电压调节的目的。在直流母线失电的

瞬间，由蓄电池向直流母线送电，硅链的短接接点K1、K2、K3同时打

开，此时所有硅堆都投^运行，在硅堆上产生20几伏的压降，然后通过控制器对硅堆进行自动调节，在2—3秒钟内将控母电压调整到112V左右。

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在经过一段时期运行后，发现着种充电运行模式有缺陷。例如在雷雨季节里，当站用电突然失电或在站用电进行电源切换，充电模块的交流电源全部消失或短暂消失时，装置改为蓄电池经过硅堆向直流控母充电。正巧此时馈线发生故障，继电保护原本应该动作，如果硅链此时运行出现故障，或硅堆降压过多使直流控母电压消失或过低，很可能使保护拒动。

自从发现有以上问题后，我们采取了另一种充电模式：通过将充电模式改为N+2块充电模块对蓄电池和直流母线同时进行充电(见图二)，充电电压和直流母线电压相同，此时当充电模式在浮充状态时，直流母线电压也将达到123V：当充电模式在均充状态时，直流母线电

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压则要达到127V左右，当均压恒流充电时的电压则更要高达130V左右。比11OV的控母标准电压高出18％。虽然这样能避免经过硅堆降压，直接将蓄电池和控制母线相连，不会出现交流失电时因硅堆故障引起直流控制母线电压出现异常的现象产生，但在平时直流元件都将承受高于额定10％以上的电压。这样对元器件的使用寿命和稳定性又提出

了考验。并且不满足佼电站站内直流电源系统技术原mlD规定的在蓄

电池组出口端电压过高(电压大于110％Un)的情况下，蓄电池组的出口合闸直流母线需经降压硅堆至控制直流母线的瓶瘟。

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图二

鉴于以上情况的存在，目前可行的方案有两种：

1)在提高降压硅链的供电可靠性。譬如将降压硅链并联接入直流

电压母线。当某一组硅链有故障时，另～绍硅链还能起到备用作用，并

在日常运行中加入“硅堆故障”信号，来监视硅堆运行|青况，保证硅堆始终运行良好。这样就能有效提高控制母线供电的可靠性了。

2)为了彻底杜绝硅链故障引起直流控制母线电压异常，就是取消

硅链装置，由合闸母线(充电母线)直接供电。但前面提到在用12V

一节的电池时如果电池组用8节电池则母线电压过低(均浮充电压分别为113V和107V，考虑到电池容量不足或直流压降等因素)，而用9节电池则母线电压又过高(均浮充电压分别为127V和121v)。所以最有效的方法是使用2V一节的电池，110V系统采用52节电池，其相应的均浮充电电压可设为122V和117V，即在均充的情况下，母线电压也仅高出110V电压10．9％左右。

而以上两种方案，方案一所需增加的费用交少，但不能完全确保设备100％的正确率。而方案二可以完全避免硅堆问题引起的故障，但在设备费用上要求很高，因此可以根据实际情况对重要的变电站采用方案二的配置，而对一般变电站方案一就可完全满足了。