直流系统高频开关充电装置及模块的配置分析

殷天锋

摘 要：高频开关充电装置目前在电力系统中的发电厂和变电站中已广泛应用，它具有效率高、体积小、运行灵活等优点。但是，由于高频开关模块品种繁多，质量良莠不齐，有些运行单位对高频开关充电装置的模块的质量和一组蓄电池配置一组模块等问题有不同意见。对采用微机相控整流装置较感兴趣。提高高频开关模块的质量，根据用户需求改进高频开关充电装置，应引起有关各方重视。

关键词：高频开关;充电装置;直流模块

一、配置分析

电力系统中一组蓄电池配置一组模块的模式，最先是沿用于邮电系统的选择方法。根据我们的调查：邮电系统中蓄电池的容量一般较大、电压低，通常采用二组较小的容量（或二组以上）蓄电池并列运行，一组蓄电池配置一组高频开关模块。而每组模块的冗余数也是根据模块的数量不同而不同，如10块以上加2。上述配置相当于每个整组蓄电池配置二组半容量高频开关模块，总的冗余模块一般大于1，所以不能简单地归结为N+1。

显然，对于每组蓄电池配置一组模块，而模块数量取N+1的选择方法并不是通用的也不是唯一的。

对高频开关充电装置及模块数量的选择和配置，在本次规程修编过程中作了充分、反复研究和讨论，听取了各方面意见，进一步作出了明确规定。

二、  高频开关充电装置的配置

a）1组蓄电池

一采用晶闸管充电装置时，宜配置2套充电装置。

一采用高频开关充电装置时，宜采用1套充电装置，也可配置2套充电装置。

b）2组蓄电池

一采用晶闸管充电装置时，宜配置3套充电装置。

一采用高频开关充电装置时，宜采用2套充电装置，也可配置3套充电装置。

在《小型电力工程直流设计技术规程》中：

“5.2.1”设有2组蓄电池的直流系统，采用晶闸管充电装置时宜设3套同容量的充电装置;采样高频开关充电装置时宜设2套同容量的充电装置。

“5.2.2”设有一组蓄电池的直流系统，采用晶闸管充电装置时宜设2套同容量的充电装置;采用高频开关充电装置时宜设1套充电装置;经技术经济比较合理时。也可采用2套充电装置。

新编的DL/T5044规程对高频开关充电装置数量的配置比DL/T5120规程要放宽了许多，但是组数的增加，并不意味着模块数量成倍的增加，因为一组配置和二组配置模块的数量选择方法是不一样的。

三、 修改的原因

作出1组蓄电池也可配置2套充电装置和2组蓄电池也可配置3套充电装置（以下简称双通道和一个半通道的配置）这一修改主要原因是为了提高直流系统可靠性和运行的灵活性，同时也顾及了经济上合理性。这种配置方式的优越性如下：

A  充电装置具有冗余热备性能，无论任一组充电装置本体或输入、输出回路故障及正常维修时，每段直流母线上仍有一套充电装置在正常工作。需要指出的是，目前模块的返修率较高，同时损坏两个模块的情况时有发生。

B  充电装置的交流输入回路，采用一对一供电方式，取消切换装置，提高了供电可靠性。

C  均充电方式灵活，蓄电池组可接在母线上进行均充电，也可脱离母线进行充电。

D  虽然双通道和一个半通道的配置方式接线比较复杂，但以往长期来采用的相控整流装置或其它充电装置也都是这种接线，运行人员也已习惯。

四、  监控装置的配置

对于监控装置的配置，在修编的DL/T5044《电力工程直流系统设计技术规程》第6.4.1条规定“直流系统中宜按每组蓄电池设置一套微机监控装置。”

即微机监控装置数量与蓄电池组数相同（当几组小容量蓄电池并联作为一组蓄电池时，按一组蓄电池计算），当1组蓄电池配置2套充电装置时，只配置一套微机监控装置来同时控制二套充电装置。当采用二组蓄电池配置三套充电装置时，配置二套微机监控装置，每套微机监控装置除控制固定连接的一套充电装置外，同时控制经过互相闭锁切换的备用充电装置。备用充电装置可分别受控于任一套微机监控装置。在一次系统切换过程中，同时切换二次系统。这种接线方式，我们不仅在中小型发电厂工程中已多次采用。同时我们在咨询华东电网调度中心的通信系统改建工程的直流电源接线时，也建议采用二组蓄电池（2×1000Ah），配置三套充电装置（48V4×50A模块），二套微机监控装置的方案。目前该系统已带电切换投运，并运行情況良好。运行单位反映，这种接线虽然较复杂，但能适用于各种运行方式，提高了可靠性。

五、  整流模块数量的选择

a）方式1：每组蓄电池配置一组高频开关电源模块，其模块选择方法如下：

N=n1+n2

基本模块数量：

N1=[（1.0I10-1.25I10）+Ijc]/Ime

附加模块数量：

N2=1（当n1≤6时）  n2=2（当n1≥7时）

式中：I10—— 蓄电池10h放电率电流（A）;

Ime——每个模块额定电流（A）;

Ijc——经常负荷电流（A）。

b） “一组蓄电池配置二组高频开关模块或二组蓄电池配置三组高频开关模块，其模块选择方法如下：

N=I10/Ime

采用这种方法与常规的选择方法比较，模块总的数量可能相等或增加不多，一般至多增加1-3个模块。这是由于每组模块数量仅是满足蓄电池的均充电要确定。

六、  几点说明

A  在二组蓄电池配置三组高频开关电源模块的接线方式时，蓄电池均充电有二种方式。一种是，蓄电池连接在母线上进行均充电，此时有二组充电装置同时运行，充电装置的额定输出电流可达2I10通常2I10≥（1I10-1.25I10）+Ijc，则选择满足要求;另一种是，蓄电池脱离母线进行均充电，充电装置的额定输出电流1I10（蓄电池制造厂规定蓄电池均充电流在1I10-1.80I10电流范围内。规程建议取1I10-1.25I10）也能满足蓄电池均充电电流要求。

B  试验表明，在相同充电电压下用1I10或1.25I10均充电流进行充电，在50%深放电条件下，用1I10或1.25I10进行充电时间约相差3-4小时，所以每组模块的数量按n=I10/Ime进行选择是合适的、经济的。

C 但是在个别特殊情况下，如经常负荷电流Ijc大于1I10，这种情况在发电厂、变电站的控制或动力直流系统中可能性不大，但在调度通信直流系统中，有可能经常负荷电流Ijc大于1I10，此时，模块数量的选择要进行修正，按照经常负荷电流Ijc进行选择，这样Ijc总是≥（1I10-1.25I10） +Ijc，即Ijc >（1I10-1.25I10），所以选择满足要求。如华东电网调度中心的通信系统的经常负荷最高时可能达150A左右，所是当时选用3×60A，模块[3×60A>（100A-125A）]，由于SIEMENS的模块没有60A的规格，故改用4×50A模块。