王云其
（淮北國安電力有限公司 安徽 淮北235106）
摘 要：電力通信電源作為電力通信系統設備的關鍵設備，它的重要性正逐步被系統內各級領導所重視，但在一些地方，通信人員由于一些原因仍未就通信電源的管理和維護引起足夠的重視，一旦通信電源發生故障，將直接導致非常嚴重的后果。本文就電力通信電源管理與維護方面展開了討論。
關鍵詞：電力通信；電源組成特點；VRLA蓄電池；管理維護
Management and maintenance of the power communication
WANG Yunqi
(Huaibei Guoan Power Co. ,Ltd. ,Huaibei 235106 China)
Abstract: The power of power communication communicate key equipment of the system equipment as Powerity, its importance is being paid attention to by the leaders at all levels in the system progressively , but in some places , communication personnel communicate with some reason management and maintenance of the power cause enough attention just yet, once the communication power breaks down, will cause very serious consequence directly. This text has managed and maintained the respect and organized discussion on the Power communication power .
Key words: power communication; the characteristic of power; VRLA battery ; Management and maintenance
1、引言
電力通信網同電力系統的安全穩定控制系統、調度自動化系統被人們合稱為電力系統安全穩定運行的三大支柱，電力通信在電力市場高速發展的今天已經越來越重要，隨著全國電力市場競價上網的實施，電力通信應當積極承擔起市場所賦予自己的重任。而作為電力通信系統的“心臟”部位通信電源，電源一旦出了故障將會給通信系統造成無可挽回的損失，其重要性目前已經逐步被系統內各級部門所認識，而且對相關電源設備和技術提出了更高的要求。電力通信電源正向高頻化、高效率、高可靠性和高智能化方向發展。
2004年9月20日，由于重慶萬縣500KV變電站通信電源的交流自動切換裝置故障，在給通信設備供電的兩回交流電中的一回失電后，造成第二回交流供電無法自動投入，使蓄電池放電至欠壓保護動作，從而導致通信設備供電中斷，造成三萬線、長萬線、萬龍線保護通道及國調至萬縣變、國調至重慶市調、華中網調至重慶市調度電話、自動化數據等重要業務電路中斷。此次中斷威脅到電網的安全穩定運行，也給電力通信系統帶來不良影響。2005年6月1日，安徽蕭縣揚樓微波站因一次線路改造，站內交流停電，致使蓄電池過放電導致華東備用固徐微波電路中斷。這些電源故障都是通信人員對通信電源的維護與管理沒有引起足夠重視導致的。通信電源系統運行質量的好壞直接關系到通信網的運行質量和電網的安全，從事電力通信的工作人員應將通信電源的管理與維護工作放在生產第一位。
在全國相當一部分地區和單位的電力通信電源仍然采取較為老式的電源系統，電源主設備沒有采用高頻開關電源，蓄電池仍采用固定型防酸式鉛酸蓄電池，甚至有的地區將不同規格的蓄電池、年限差別較大的蓄電池在同一直流系統中使用，這給通信人員對電源的管理和維護造成很大不便。因而在今后的一段時間內，各單位應將高頻開關電源、閥控式密封鉛酸蓄電池（valve regulate lead acid,VRLA）作為技術改造的首選產品。VRLA蓄電池是組合通信電源系統的重要組成部分，投資較大，這需要我們花大力氣加強對蓄電池進行管理和維護，有效地延長蓄電池的使用壽命。VRLA蓄電池的每節單體電壓一般都有2 V、6 V、12 V三種，在使用時將多節單體串連，組成48 V的蓄電池組，有些單位對通信電源系統要求較為嚴格，采取兩組蓄電池先串聯后并聯的方式對通信系統供電的運行方式。
目前市面上銷售的VRLA蓄電池令人眼花繚亂，不同廠家、不同型號、不同批次的電池內部參數存在差異，在通信站基建的時候，就要求蓄電池組的單體蓄電池必須是同廠家同型號同批次的，這樣可以保證蓄電池組的使用壽命，在蓄電池使用壽命到期限時，應進行蓄電池整組更換，如果是兩組并聯的情況，也應將兩組全部換掉，不能因為經濟原因，怕花錢，只更換出現故障的單體蓄電池，這樣做只會因小失大，給電源系統安全穩定運行帶來更大的隱患。
2、電力通信電源的組成及特點
2.1電力通信電源的組成
目前電力通信電源正朝著智能化開關電源設備與VRLA蓄電池組替代原有的整流器和防酸式蓄電池組的方向發展。以淮北國安電力有限公司通信站通信電源為例，該通信站電源系統于1999年6月建設完成，其組成部分包括：電源防雷柜、交流配電單元、整流模塊、直流配電單元、蓄電池組、交直流配電屏，電源防雷柜及高頻開關電源部分采用廣東臺山市電子研究所產品，電源防雷柜進線采取兩路380V交流供電，整流模塊為TKD4850型，共6個整流模塊，容量為300A，在整流模塊的交流輸入部份安裝了壓敏電阻。該公司通信電源組成有四大特點，一是獨創性地采用了電源防雷柜，有效地防止雷電入侵對通信系統造成破壞；二是采用了高頻開關電源，并采取兩路380V交流供電，且兩路交流輸入能夠實現自動切換；三是采用了兩組英國CHLORIDE公司制造的POWERSAFE系列VH34-1000AH型VRLA蓄電池，并且兩組蓄電池以并聯方式向通信設備供電。四是在交直流配電屏直流輸出回路均安裝了壓敏電阻過壓保護元件，阻止雷電加載到直流供電線路上。以這種方式組合而成的電力通信電源具有較高的安全性，投用至今已經安全運行7年，從未發生電源故障。
高頻開關電源以其體積小、重量輕和高效率的特點被廣泛應用于各種電子設備。高頻開關電源主要由主電路、控制電路、檢測電路、輔助電源四部分組成。主電路實現從交流電網輸入、直流輸出的全過程，能夠將電網存在的雜波過濾，同時也阻礙本機產生的雜波反饋到公共電網，可以將電網交流電源直接整流為較平滑的直流電，再將整流后的直流電變為高頻交流電，這是高頻開關電源的核心部分，頻率越高，體積、重量與輸出功率之比就越小。最后根據負載需要，主電路可以提供穩定可靠的直流電源。控制電路一方面從輸出端取樣，經與設定標準進行比較，然后去控制逆變器，改變其頻率或脈寬，達到輸出穩定，另一方面，根據測試電路提供的資料，經保護電路鑒別，提供控制電路對整機進行各種保護措施。檢測電路除了提供保護電路中正在運行中各種參數外，還提供各種顯示儀表資料。輔助電源的作用是提供所有單一電路的不同要求的電源。
VRLA蓄電池是一種新型直流儲能電源，它以堅固、耐用、能量高、體積小，對環境無污染，使用安全方便等優點，被廣泛應用于各專網通信領域中，起到保障專網通信網絡安全運行的重要作用，代替了原先專網通信等領域的開放式鉛酸蓄電池。從應用之初，它常被人們稱為“免維護”蓄電池，這實際上是一種認識誤區，認為這樣的蓄電池不需要維護。根據GB 2900.11-88《蓄電池名詞術語》中的定義（該規定依據IEC標準制定），對VRLA電池免維護功能給出了詳盡的解釋，“免維護”蓄電池并不是指不需要維護的蓄電池，只是相對于傳統固定型防酸式鉛酸蓄電池維護而言，在規定條件下使用期間內勿需加酸加水，但是在日常工作中仍要進行相關的維護。
2.２高頻開關通信電源的特點
2.2.1集現代電力電子技術、計算機控制技術、網絡控制技術于一體，并采用獨立運行、集中管理的先進控制模式。
2.2.2轉換效率高，功率因數高，對電網的諧波干擾小，電磁兼容性好，節省用戶的運行費用。
2.2.3電源系統智能化、高頻化，大大減小日常維護的工作量，更好地發揮通信人員維護的工作效率。
2.2.4模塊化結構設計。它的任意一整流模塊相當于一臺相控電源設備，即它的任意一整流模塊均可獨立工作。多個獨立的模塊單元并聯工作，采用均流技術，所有模塊共同分擔負載電流，一旦其中某個模塊失效，其它模塊再平均分擔負載電流。若單個模塊故障，也不會影響系統的正常工作，而且為通信人員檢修提供了充分的時間。
2.2.5操作方便、人機界面友好，可實現無人值守。
2.3 VRLA蓄電池的特點
2.3.1由于采用了陰極吸收式密封原理，蓄電池充電后期，在正極板上產生的氧氣通過隔極擴散到負極，在負極上與鉛反應吸收，形成了一個密閉反應氧復合循環，并且采用了吸附式隔板和貧液式設計，因此VRLA蓄電池具有密封不溢酸、不滲酸、自身放電小、防爆安全等特點，在維護中不需補水，不需調比重，給通信人員維護帶來了極大便利，且在一般情況下氫氧復合較好，不會產生氫氣。
2.3.2 VRLA蓄電池也存在一些缺點，對浮充、均充電壓及使用環境要求較為嚴格，因此蓄電池投入使用后，若維護人員使用維護不當會導致蓄電池殼變形、容量不足、電池端電壓不均勻等惡性后果。
3、VRLA蓄電池容量測試方法介紹
3.1單體蓄電池浮充電壓監測法
單體蓄電池的浮充電壓與蓄電池的容量不是一一對應的關系，如圖1所示為正常電池與劣化電池的浮充——放電——均充電壓曲線對比。圖1中的第一階段為浮充階段，正常電池與劣化電池的電壓接近；第二階段為放電階段，從該階段中可以得知兩個電池的性能，劣化電池一開始放電，電壓便急劇下降到1.9 V以下，以后回升到1.9 V左右并維持了一段時間，很快便開始下降，到最后已接近終止電壓了，再看正常電池，放電時下降不多，下降到2.05 V左右，少許回升后，端電壓基本保持穩定，說明放電勢頭強勁，電池性能較好；第三階段為均充階段。從以上3個階段來看，在浮充時，劣化電池與正常電池的電壓相差無幾，但放電時，其性能比正常電池差很多，已起不到備用蓄電池的作用了。
以I10（規程規定10 h放電容量的額定電流）放電至終止電壓24×1.8 V停止放電，隔1～2 h后再用I10電流進行恒流限壓充電至均充電壓，轉以均充電壓恒壓充電，當充電電流小至0.1 I10后1 h轉為浮充電，浮充電壓按蓄電池平均溫度動態調節。
此方法可較準確地測量電池剩余容量，但試驗間隔長，且對VRLA蓄電池壽命有損傷，必須嚴格按間隔年限執行。
3.4 利用蓄電池容量監測設備檢測法
以臺灣群菱公司生產的蓄電池容量監測設備為例，可以實現在線放電——充電法無損快速測量蓄電池容量，也可采取離線測試方法準確測量VRLA蓄電池容量的結果。如圖3所示為蓄電池容量監測設備參數設置。
4.1高頻開關電源設備在正常使用情況下，設備的維護工作量一般都不多，高頻開關電源系統對環境溫度要求不高，在-5ºC～40ºC都能正常工作，但要求通信電源室內清潔、少灰塵，一般每季度應徹底清潔一次，其次就是在除塵時檢查各連接件和插接件有無松動和接觸不牢的情況。
4.2高頻開關電源系統中設置的參數在使用中不能隨意改變，在使用中不允許任意增加大功率負載，禁止在滿負載狀態下長期運行。由于電源系統幾乎是在不間斷狀態下運行的，增加大功率負載或在基本滿載狀態下工作，易造成整流模塊的故障。
4.3蓄電池對溫度要求較高，其使用環境溫度在-15℃~+45℃范圍內，標準使用溫度為25ºC。若溫度太低，會使蓄電池容量下降，溫度每下降1度，其容量下降1％。其放電容量會隨溫度升高而增加，但壽命降低。如果在高溫下長期使用，溫度每增高10ºC，電池壽命約降低一半，此外超出此使用范圍易造成蓄電池凍結、異常發熱、破損及變形，促進電池劣化。
4.4VRLA蓄電池的檢查項目，每組至少選2只標示電池，作為了解全組蓄電池工作情況的參考。檢查蓄電池的端電壓，連接處有無松動、腐蝕現象，極柱、安全閥周圍是否有酸霧逸出或酸液溢出。
4.5VRLA蓄電池的安全閥在排氣栓下面，禁止通信維護人員拆下安全閥和排氣栓，否則易造成蓄電池性能劣化、破損、縮短壽命的危險。不論電池在浮充工作狀態還是在放電檢修測試狀態，都要保證電壓、電流符合規定要求。電壓或電流過高可能會造成電池的熱失控或失水，電壓或電流過小會造成電池虧電。
4.6在任何情況下都應防止蓄電池正負極短路或深度放電，因為電池的循環壽命和放電深度有關。放電深度越深循環壽命越短。在核對性放電試驗或容量試驗時，通常放電達到標稱容量的30%~50%即可。
4.7按照有關維護規程要求，應對VRLA蓄電池實施如下保養：月度保養，保持蓄電池房清潔衛生，測量和記錄蓄電池房內環境溫度，逐個檢查電池的清潔度、端子的損傷及發熱痕跡、外殼及蓋的損壞或過熱痕跡，測量和記錄電池系統的總電壓、浮充電流。季度保養：重復各項月度檢查，測量和記錄各在線蓄電池的浮充電壓，若經過溫度校正有兩只以上蓄電池電壓低于各蓄電池本身所規定的最低電壓時，蓄電池組需進行均衡充電，如問題仍然存在，繼續進行蓄電池年檢乃至三年維護中的項目檢查。年度保養：重復季度所有保養、檢查，每年檢查蓄電池連接部分是否有松動，每年蓄電池組以實際負荷進行一次核對性放電試驗,放出額定容量的30％～50％。三年保養：每三年進行一次容量試驗，到使用六年后每年做一次，若該組蓄電池實放容量低于額定容量的80％，則認為該蓄電池組壽命終止。這樣有助于全面、及時、準確掌握電池組的工作狀態和質量情況，及時發現問題和解決問題，確保電池組隨時處于良好的工作狀態，達到延長使用壽命。
4.8蓄電池充電時，室內嚴禁產生明火，要保持通風，因為充電時蓄電池內易產生氫氣，若遇到蓄電池密封不好而泄露，很容易爆燃，安裝時不要在蓄電池附近安裝易產生火花的裝置（如開關、保險絲等）。清掃蓄電池時，應使用濕布，如用干布或撣子進行清掃，產生的靜電有引火爆炸的危險。
4.9當單體VRLA蓄電池最高、最低浮充電壓相差50 mV時，則應進行一次放電——均衡充電維護工作。投運第一年做全核對性放電容量檢測，以后每隔2～3年進行一次，運行6年后每年進行一次。新的未灌注電解液的固定型防酸式鉛酸蓄電池應貯存在5℃-40℃干燥通風的庫房內，應輕搬輕放，不得倒置，不得使蓄電池直接受陽光照射，新蓄電池自出廠之日起，可貯存二年。
4.10單體2V固定型防酸式鉛酸蓄電池故障特征與處理方法
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現象
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故 障 特 征
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發 生 原 因
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處 理 方 法
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極板短路
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1. 充電或放電時電壓比較低(有時為0伏);2.充電過程中電解液比重不能上升；3.充電時冒氣泡少而氣泡發生晚。
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1. 極板上活性物質脫卡在極板間;2. 沉淀物很多, 將極板下部短路;3. 極板彎曲, 致使隔板破損。
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1. 更換隔離板;2. 清除沉淀物。
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極板硫化
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1. 充電時冒氣泡過早，或一開始充電即冒氣泡2. 充電時電壓過高，放電時電壓下降很快,而且電解液比重下降或低于正常值;3. 正極板呈褐色有白點。
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1. 經常充電不足；2. 充電電流過大；3. 放電后未及時充電；4. 電解液不純；5. 電解液比重過高；6. 電解液液面低落，以致極板上部硫化。
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1. 采用過充電，以恢復活性物質；2. 調整電解液比重；3. 以小電流反復充電；4.采用水處理方法。
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極板彎曲
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1. 極板彎曲;2. 極板裂;3. 陰極鉛綿腫起并成苔狀瘤子。
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1. 充放電流超過極限值；2. 長期過放電；3. 充電溫度過高；4. 電解液不純。
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1. 更換電解液；2. 用木板插入較正極板；3. 更換極板。
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沉淀物過多
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1. 在電池容器下部有大量沉淀物;2. 電池容量降低, 充放電時電壓低;3.極板有短路現象。
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1. 充放電電流過大；2. 電解液不純；3. 充電時電解液溫度過高。
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1. 用銷酸銀對電解液作定性檢查是否有氯根；2. 注意掌握充放電電流；3. 清除沉淀物。
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容器破損
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1. 電解液漏出;2. 絕緣電阻低;3. 電壓降低。
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1. 安裝不正確；2. 容器質量不好；3. 局部發熱。
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1. 短接故障電池；2. 更換容器。
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絕緣降低
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1. 局部放電；2. 電壓低。
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1. 支架潮濕；2. 絕緣子上積有導電性灰塵。
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進行清潔。
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5、結論
電力通信電源的現狀應引起各級領導和通信人員的高度重視，一方面部分通信站通信電源設備、蓄電池設備陳舊，跟不上時代發展，蓄電池不能及時管理維護到位，一方面通信人員技術水平亟待進一步進行整合提高，對高頻開關電源、VRLA蓄電池的使用和管理應成為通信人員工作的重中之重。只有各級人員在思想上對通信電源的管理和維護予以足夠重視，積極創造良好的設備運行環境，制定切實可行的專業管理制度，采用先進技術的電源設備，做到操作維護現代化，才能保證通信電源系統的安全生產運行，確保電力通信可靠暢通。
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作者簡介：王云其，男，1972年生，安徽省天長市人，工程師，學士學位，中國電機工程學會會員，淮北國安電力有限公司信息通信中心專工，從事計算機信息、電力系統通信、遠動自動化技術管理工作。
