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1通信電源及蓄電池組檢測分析

(1)蓄電池組的放電試驗表明：1號蓄電池組容量非常小，無法滿足大電流的使用要求；2號蓄電池組雖然容量不滿，但還有一半的容量。(2)2次調(diào)整2臺開關(guān)電源的直流電壓，負(fù)載電流隨即發(fā)生轉(zhuǎn)移，證明了直流分配屏中的2個單向二極管運行正常，不存在一組蓄電池組向另一組供電的可能。根據(jù)事故當(dāng)日通信電源交流失電的情況分析，當(dāng)開關(guān)電源的交流輸入全停時，蓄電池組開始帶負(fù)載，由于1號蓄電池組電量較少，負(fù)載能力低(有1只電池電壓低)，可能小電流(估計不會超過30A)帶負(fù)載30s后負(fù)載下電動作；2號蓄電池組提供大電流(估計100A以上)，在1號蓄電池組下電后2號蓄電池組帶全部負(fù)載，2s后2號開關(guān)電源負(fù)載下電動作。根據(jù)2號電池組的放電試驗結(jié)果，不應(yīng)該在供電32s后就啟動負(fù)載下電。現(xiàn)場通信電源實際接線情況是，2組蓄電池在1樓交直流室，通過長35m，截面積70mm2的電纜分別和2樓機房內(nèi)的2套開關(guān)電源連接。事故當(dāng)日，交流失電2號蓄電池組帶全部負(fù)載，原負(fù)載電流是132A/53.5V，電池放電時負(fù)載電流是150A/46.9V(根據(jù)P=IU計算)。理論計算當(dāng)時電纜上直流壓降ΔU=IR=IρL/S=150×0.0175×2×35/70≈2.63V，其中，R(導(dǎo)線電阻)=ρ×L/S，ρ(銅的電阻率)=0.0175Ω•mm2/m，L(導(dǎo)線長度)=2×35=70m，S(導(dǎo)體截面積)=70mm2；I(電池供電時電流)=150A。正常情況下直流配電屏及熔絲壓降值取0.2V，則總體壓降為2.83V。為保證數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性，模擬長為35m、截面積為70mm2的電纜進(jìn)行實驗。實驗結(jié)果為，在46.6V/149.2A時，電纜上的直流電壓為3.14V，高于理論值。開關(guān)電源設(shè)置的負(fù)載下電電壓是44V，電池保護(hù)電壓是43.2V，負(fù)載下電和電池保護(hù)允許都設(shè)置為“是”，即當(dāng)電池組端電壓達(dá)到47.14V時，就啟動負(fù)載下電動作；如考慮配電屏及熔絲壓降0.2V，則當(dāng)電池組端電壓達(dá)到47.34V時，就啟動負(fù)載下電動作。分析當(dāng)時的情況為：當(dāng)交流失電時，蓄電池組開始帶負(fù)載，由于端電壓低，1，2號開關(guān)電源均發(fā)出直流電壓低告警(設(shè)置為45V)，說明開關(guān)電源處電壓值低于45V(日志顯示1，2號開關(guān)電源交流停電與直流電壓低告警是同一時間)。由于1號蓄電池組電量較少，組電壓低(有1只電池電壓低)，帶了較少負(fù)載，在30s后負(fù)載下電動作(按電流74A計算，需0.62Ah電量，小于實驗中1號蓄電池組放出的容量2.5Ah)。此時由2號蓄電池組帶全部負(fù)載，電流增大1倍(132A/53.5V，150A/46.9V)，電纜上直流壓降也增大1倍(按電流增加74A計算,理論壓降增加74×0.0175×2×35/70≈1.3V。模擬實驗中，在74A電流時直流壓降為1.63V)，2號開關(guān)電源處的電壓2s后掉至44V以下，雖然2號電池組還有容量，在帶全部負(fù)載后，僅運行2s開關(guān)電源就啟動了負(fù)載下電，導(dǎo)致所有通信設(shè)備失去電源。通信電源于2006年8月投運，截至2012年下半年2臺開關(guān)電源的負(fù)載電流合計不超過50A，分?jǐn)偟?組電源上，直流壓降影響微小。之后連續(xù)新投了OTN設(shè)備、綜合數(shù)據(jù)網(wǎng)設(shè)備等，負(fù)載電流迅速升高。雖然當(dāng)時擴容了開關(guān)電源的整流模塊，但未考慮到單電源供電時，電纜上直流壓降較大(比初設(shè)時增加5倍)造成的影響，這成為了此次事件的主要原因。

2原因分析

(1)正常運行時，1臺站用變壓器供全站低壓母線負(fù)荷，另外2臺站用變備用，而每季度的切換電源試驗對各類設(shè)備均是一次沖擊考驗。此次通信電源失電就發(fā)生在站用電切換試驗時。(2)1號蓄電池組中的1只蓄電池容量嚴(yán)重不足，造成整組不能正常供電，全部負(fù)荷均由2號蓄電池組供電，較大電流在導(dǎo)線上的壓降造成蓄電池組供電時低電壓下電保護(hù)切除負(fù)荷，這是造成此次事件的直接原因。(3)通信設(shè)備不斷增加，尤其是大容量設(shè)備增加時，未考慮通信電源蓄電池組容量及較長導(dǎo)線(蓄電池組與直流母線分配屏不在一處安裝)的電壓降，負(fù)荷下電保護(hù)的采樣電壓與電池組端電壓實際值存在偏差，導(dǎo)致錯誤地切除負(fù)荷，這也是本次事件的直接原因。(4)通信電源直流分配為單母線供電，形成線路薄弱點，失去了電源線路雙配置的優(yōu)勢。

3整改措施

(1)重新核算負(fù)載下電保護(hù)的電壓整定值。將2套艾默生高頻開關(guān)電源的負(fù)載下電和電池保護(hù)電壓均設(shè)定為41.6V(41.6=43.2-1.6，負(fù)載全部在負(fù)載下電開關(guān)上)，保證在交流失電時，滿足電池保護(hù)(大于43.2V)的要求，最大限度地輸出電池能量，同時又不會因電壓過低(SDH通信設(shè)備最低工作電壓為40V)而對設(shè)備造成影響。雙電源供電時，按每電池組48V/80A供電，電纜直流壓降ΔU=IR=IρL/S=80×0.0175×2×35/70=1.4V，加上熔絲壓降0.2V,全部壓降為1.6V。在單電源供電時，全程壓降為3.14V；此時，負(fù)載下電電壓設(shè)定為41.6V，電池端電壓在44.56V時動作，電池存在較早下電的問題。為解決下電參數(shù)設(shè)置問題，可增加電池組處電壓監(jiān)測單元，按電池組處電壓進(jìn)行控制，但由于電纜壓降的存在，可能會出現(xiàn)通信設(shè)備處電壓過低的隱患，因而最終可通過減小電纜電阻來解決。(2)通信電源已投運8年，接近使用壽命，可納入下季度改造計劃。通信電源系統(tǒng)的更換改造應(yīng)考慮：①更換容量不足的蓄電池組；②直流母線分段，分為1號電源—1號蓄電池組—1號直流母線至各通信設(shè)備第1電源；2號電源—2號蓄電池組—2號直流母線至各通信設(shè)備第2電源，凡是不具備第2電源接入的通信設(shè)備，都按圖2進(jìn)行改造；③增加蓄電池至電源屏之間的導(dǎo)線截面積，按2×70mm2施工。(3)站用電的正常運行方式改為：1號站用電變壓器供400V一段母線，2號站用電變壓器供400V二段母線，0號站用電變壓器作為2個母線的備用，任一母線失電應(yīng)能實現(xiàn)自投。在未改變目前運行方式前，應(yīng)建立電源失電聯(lián)系機制，在電源切換前告知通信人員，盡量縮短切換電源時的失電時間。(4)建議對直流負(fù)載大的通信電源供電系統(tǒng)使用220V直流電源，以降低總回路和各支路的電流。

作者：程振凱劉莉閆單單位：國網(wǎng)安徽省電力公司馬鞍山供電公司