直流供电系统蓄电池不间断充放电转接箱研究

吴舟舟梁鉴黄永刚

（广西电网有限责任公司南宁供电局广西壮族自治区南宁市530000）

摘要：电力供应关系国计民生，电力通信作为现代智能电网的重要组成部分，承载大量继电保护、安稳、调度自动化等生产实时业务通道，因此可靠性衡量电力通信系统运行状况的重要指标。但无论哪种通信方式，通信电源提供-48V直流供电是所有通信设备正常运行的基础，通信直流供电中断将直接导致单一全站通信设备停运。而蓄电池组是通信直流供电系统提供可靠-48V供电的最后一道防线，因此提高蓄电池组供电可靠性对保障电力通信系统安全稳定运行意义重大。

关键词：直流；不间断；充放电箱

引言

《南方电网通信电源技术规范》要求直流母线在正常运行和改变运行方式的操作中，严禁脱开蓄电池组。本课题的研究目的就是为了解决通信电源在开展蓄电池组充放电试验时，直流供电系统短时处于蓄电池组脱开运行状态，直流供电可靠性降低问题。

一、电力通信电源系统现状分析

1.1电力通信电源系统设备运行方式

通信直流供电系统为通信设备提供-48V直流电源，它主要由高频开关电源、蓄电池组、直流配电、电源监控等设备组成。正常运行状态下，通过高频开关电源将380V的交流电整流为-48V直流电提供给通信设备，同时蓄电池组作为直流备用电源通过熔断器等过载保护装置与高频开关电源相连，保持并联浮充的运行方式。若发生交流中断，则由电池向负载供电；当交流恢复后，整流器带负载恒压限流对蓄电池组充电。为了保证在市电交流电源中断故障处理过程中不发生因通信电源供电不足引起的大面积通信中断事件，电力通信电源技术规范要求由通信专用蓄电池组单独供电的时间应满足如下要求：

a.设于调度所、发电厂内的通信站不少于6小时。

b.设于变电站、开关站的通信站不少于8小时。

c.设在厂、站外的通信站不小于24小时。

1.2主要厂站电源配置情况

调度机构主站机房、220kV及以上电压等级的变电站配置两套独立的高频开关电源，每套高频开关电源配置独立的蓄电池组，高频开关电源通过熔断器与蓄电池组相连接。110kV电压等级变电站一般配置一套独立的高频开关电源，每套高频开关电源配置独立的蓄电池组，新建变电站采用DC/DC供电方式。

典型双重化配置通信直流供电系统示意图

1.3蓄电池充放电作业频次

通信直流供电设备全生命运行周期的主要作业风险来自新负载接入、电源故障处理和蓄电池充放电试验等三类作业，而充放电试验是唯一具有固定周期一定需要开展的作业，也是检验电池容量是否充足的最佳方法。一般新安装的蓄电池需做一次核对性充放电试验，然后6年内的新电池每隔2-3年做一次核对性充放电试验，6年以上的电池需每年做一次核对性充放电试验。

二、传统蓄电池放电试验作业风险分析

蓄电池放电试验作业一般工作流程需先断开蓄电池与高频开关电源的保险熔断器，使蓄电池组脱离浮充状态。然后在蓄电池本端接入放电仪进行核对性放电试验，试验结束后将蓄电池充满接回高频开关电源，恢复原运行状态。核对性放电试验过程主要存在以下风险：

2.1.蓄电池放电试验作业将蓄电池组脱离高频开关电源，使直流供电系统失去备用直流电源，在试验过程中如发生交流停电，则该段直流母线供电中断，接入该段直流母线的单电源负载设备因供电中断而停运，而双电源设备变为单电源供电。单电源负载设备包括继电保护通信接口设备、单电源交换机、光放大设备等。

2.2蓄电池放电试验作业拆装蓄电池连接线时，因作业人员操作方式不当、作业注意力不集中等造成短路或正负极反接，对设备、人身构成重大安全隐患。拆除系统电源连接线、接入放电仪、接入充电机等操作全部集中蓄电池末端接线柱，容易接错线或负极误碰屏柜（电池架）造成短路爆炸。

2.3作业过程中蓄电池与电源系统的断开点不在作业人员就地视野范围内，存在安全盲区。因电池安装在专门的蓄电池室内，与高频开关电源不同一楼层区域，存在远端误合闸来电风险。

三、降低蓄电池放电试验作业风险的解决思路

围绕人身作业安全和设备运行安全，通过对蓄电池接线回路改造，解决传统蓄电池放电试验作业过程的几大风险。

蓄电池不间断充放电转接箱电路改造设想图

电路改进内容如下：

3.1电池放电试验时在原直流系统中接入临时备用电池，利用直流母排实现原蓄电池和备用电池的无缝倒换。倒换过程尽量通过倒换开光装置操作，整个操作过程不对原有正常运行电源系统的连接线进行任何拆/装操作，通过避免线缆拆/装操作减少试验作业的短路风险点。考虑蓄电池放电电流一般按照10h放电率设定，一般配置的蓄电池容量为100AH—400AH之间，即放电电流一般情况下为10A—40A，十二五项目设备投运后，部分厂站蓄电池最大容量为800AH，即放电电流为80A。设备负载电流因不同厂站设备数量不同，电流一般在10A左右，大型通信机房两套独立通信电源各带负载电流约35-50A之间。电路改造后，不间断转接箱长期处于整个电源系统中运行，熔断器最大载荷应满足5年内电源系统使用需求，因此综合放电电流和负载电流情况，充放电转接箱的负载倒换装置选取200A的熔断器。熔断器既是主备电池的切换装置，也是充放电试验就地端将待试验设备与系统分离的可见断开点。

3.2直流系统最大忌讳就是正负极接反，当备用电池接入转接箱时，应先通过正负极性效验后并入直流供电系统，电池极性效验具备声光双重告警指示功能。原电路接线端与放电仪、充电机、备用蓄电池等充放电试验需要操作的接线端子全部逐一独立。各大电流接线端子排布结合作业步骤、操作频次等因素合理布局，规避操作风险。

3.3为方便作业过程对直流回流关键信息的监控，转接箱应能够就地呈现直流回路和主备电池等关键设备的电压、电流信息。体规格尺寸、布局满足日常运行维护范误操作需求。

四、结束语

人身安全、设备安全、电网安全是电力安全生产各项工作的核心，通过对蓄电池接入节点的改造，固化电池充放电作业步骤，通过减少维护人员直接接触裸露导线的次数，从而降低人员作业风险。增加正负极接线校验关卡，确保电网和设备安全稳定运行。

参考文献：

[1]谢尧，陈新南，徐键.《南方电网通信电源技术规范》.南方电网企业标准Q/CSG1203011—2016，2016年01月。

[2]周雪芳，关于通信电源维护问题的思考.中小企业管理与科技，2014年02月。