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高頻開關(guān)電源在電力系統(tǒng)的應(yīng)用分析
2012-07-31
目前，我國正大力實施變電站的無人值班管理，因此，對設(shè)備的選擇將會朝著小型化、無油化、少維護(hù)或免維護(hù)及自動化程度高的方向發(fā)展。高頻開關(guān)直流電源正能適應(yīng)這種要求，經(jīng)過這幾年的運(yùn)行考驗，這種產(chǎn)品的性能已逐步成熟、穩(wěn)定。憑著優(yōu)越的技術(shù)性能和良好的價格性能比，高頻開關(guān)電源將成為直流電源更新?lián)Q代的首選產(chǎn)品。
在電力系統(tǒng)中，直流電源作為繼電保護(hù)、自動裝置、控制操作回路、燈光音響信號及事故照明等電源之用，是發(fā)電廠和變電站比較重要的設(shè)備。因直流電源故障而引發(fā)的事故時有發(fā)生，所以，對直流電源的可靠性、穩(wěn)定性具有很高要求。傳統(tǒng)的直流電源多數(shù)采用可控硅整流型。近幾年來，許多直流電源廠家推出智能化的高頻開關(guān)電源，這種電源系統(tǒng)具有許多優(yōu)點(diǎn)：安全、可靠、自動化程度高、具有更小的體積和重量、綜合效率高以及噪音低等，適應(yīng)電網(wǎng)發(fā)展的需要，值得推廣使用。
目前，我國電力系統(tǒng)采用的直流電源也正由傳統(tǒng)的相控電源逐步向模塊化的高頻開關(guān)電源轉(zhuǎn)變。高頻開關(guān)電源整流器的工作原理：交流電源接入整流模塊，經(jīng)濾波及三相全波整流器后變成直流，再接入高頻逆變回路，將直流轉(zhuǎn)換為高頻交流，最后經(jīng)高頻變壓器、整流橋、濾波器后輸出平穩(wěn)直流。這種高頻開關(guān)電源主要由高頻開關(guān)充電模塊、集中監(jiān)控器和蓄電池組等組成，其中充電模塊和集中監(jiān)控器具有內(nèi)置微處理器，智能化程度高。高頻開關(guān)電源系統(tǒng)正常運(yùn)行時，充電機(jī)的輸出與蓄電池組并聯(lián)運(yùn)行，給經(jīng)常性負(fù)荷供電，同時對蓄電池進(jìn)行浮充電，以補(bǔ)充蓄電池的自放電。當(dāng)交流電源輸入中斷后，由蓄電池組給負(fù)荷供電，以保證對負(fù)荷連續(xù)不間斷供電，當(dāng)交流電源恢復(fù)正常后，系統(tǒng)自動對蓄電池進(jìn)行均充電，對蓄電池大量放電后進(jìn)行電能的快速補(bǔ)充。
智能型高頻開關(guān)電源與傳統(tǒng)的相控電源比較，主要技術(shù)指標(biāo)均優(yōu)于部標(biāo)1～2個等級以上，具有以下特點(diǎn)。
（1）相控電源硅整流器采用1+1主從備份方式，而高頻開關(guān)電源采用N+1模塊冗余并聯(lián)組合方式供電，即如果N個模塊的輸出電流能滿足充電電流需要，則采用N+1模塊平均分配，因此，可提高系統(tǒng)運(yùn)行可靠性。個別模塊故障時，可帶電更換，不影響系統(tǒng)的正常運(yùn)行，擴(kuò)容維護(hù)方便。
（2）可控硅整流器運(yùn)行于浮充電方式時，直流輸出的紋波系數(shù)較大，曾發(fā)生中央信號裝置誤動作和高頻繼電保護(hù)誤發(fā)信號等事故，按部頒要求紋波系數(shù)不大于2%。另外，可控硅整流器與蓄電池并聯(lián)運(yùn)行，紋波系數(shù)較大時，若浮充電壓波動或偏低會出現(xiàn)蓄電池脈動充電放電現(xiàn)象，對蓄電池不利。高頻開關(guān)電源的充電裝置采用多個智能化模塊并聯(lián)組合供電，使得供電質(zhì)量和技術(shù)參數(shù)明顯提高。模塊采用準(zhǔn)諧振技術(shù)（或脈寬調(diào)制技術(shù)）和電流電壓雙環(huán)控制技術(shù)，提高開關(guān)工作頻率，開通損耗小，輸出電壓的紋波系數(shù)很小，一般≤±0.1%額定電壓，進(jìn)而可防止蓄電池脈動充電放電，延長蓄電池的使用壽命，可靠性更高。
（3）高頻開關(guān)電源整流模塊具有內(nèi)置微處理器，是提高設(shè)備管理水平的基礎(chǔ)，在滿足直流系統(tǒng)故障信號應(yīng)盡量完善的前提下，使接線簡單，安裝調(diào)試快捷。除了能在面板上直接顯示輸出電流和電壓及模塊的各種運(yùn)行狀況外，還能通過監(jiān)控模塊與電力系統(tǒng)的自動化網(wǎng)或變電工區(qū)直流班監(jiān)控系統(tǒng)通信，進(jìn)行遠(yuǎn)程監(jiān)視和對模塊各項操作，實現(xiàn)四遙功能。
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