高频开关电源直流系统
（培训资料）
目录
• • • • • • • • 一、概述 二、用途与作用 三、名词注释 四、直流系统组成部分 五、直流系统工作原理 六、直流系统维护 七、常见故障分析 八、直流系统常用元器件更换方法
一、概述
1.1 直流系统的种类： 1)、高频开关直流系统（普遍） 2)、晶闸管相控直流系统（少量） 两种系统比较: • 相控电源纹波、高次谐波干扰较大，效率较低及体积庞大，监控系统 不完善，难以满足综合自动化及无人值班变电站的要求。 • 高频开关电源具有稳压、稳流精度高、体积小、重量轻、效率高、输 出纹波及谐波失真小、维护容易、噪音小、自动化程度高的优点。 1.2 直流系统的电压等级：220V、110V、48V、24V； 1.3 220V系统与110V系统比较: 1） 110V直流系统要求的绝缘水平较低，提高了运行的安全性。 2）110V直流系统蓄电池个数比220V直流系统减少一半。 3）110V直流系统较220V直流系统二次回路电缆截面大。 4）220V直流系统对变电站的事故照明回路比较有利，接线简单，交 直流回路可以共用照明灯具。
核容试验要点：
平时蓄电池组并联在整流设备上，长期保持浮充状态，这种电池在长期浮充之后，常常会 出现活性物质脱落、电解液干涸、极板变形、栅极腐蚀及硫化等现象导致蓄电池容量降低甚至 失效。因此原邮电部电信总局颁布的电信电源维护规程第83条规定：蓄电池每年做一次放电深 度为30%~40%的核对性放电试验；每三年做一次放电深度为100%的容量试验，使用六年以后 每年一次。
种类:
镉镍蓄电池：
正极活性物质主要由镍制成，负极活性物质主要由镉制成的一种碱性蓄电 池。具有良好的大电流放电性能（10C5～12C5）。数量多，维护工作
量大，造价相对较高。
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阀控式免维护密封铅酸蓄电池：
蓄电池正常使用时保持气密和液密状态，当内部气压超过预定值时， 安全阀自动开启，释放气体，当内部气夺降低后安全阀自动闭合，同 时防止外部空气进入蓄电池内部，使其密封。蓄在使用寿命期限内， 正常使用情况下无需补加电解液，称之为免维护蓄电池。
3、PWM（脉宽调制）：通过调制PWM的占空比,起到调整输出电压的作用。
４.3蓄电池组 作用:
作后备电源：一旦交流失电将由蓄电池供电； 作滤波电容：使整流器的直流输出更加平滑，为负载提供质量更 好的直流电源； 作动力设备的启动电源：因为动力设备瞬间启动的电流比较大,这 个电流由蓄电池组来提供。
五.直流电源系统工作原理
5. 1系统原理图 5.2充放电工作曲线图
U/I
初始充电
U I
N：电池组节数 C10：电池容量 Ue：单体电池均充电压 Uf：单体电池浮充电压
正常运行 自动恒流恒压
正常运行交流中断 交流恢复
恒压 恒流
0.1C10A
Ue× N Uf× N 0.01C10A
Ue× N
Ue× N Uf× N 0.01C10A Uf× N
蓄电池放电期间应每小时测量一次端电压和放电电流。
（1）只有一组蓄电池
当只有一组蓄电池时，不能退出运行，也不能作全核对性放电，只能用I10的电流恒流放出额定 容量的40％。在放电过程中，蓄电池组端电压不得低于2V×N。放电后，应立即用I10电流进行 均衡充电。如果蓄电池容量达不到额定容量的40％，应反复放充（2～3）次，一般蓄电池组容 量可得到恢复。
４.2充电装置(高频开关模块)
作用： 对负载提供直流电源。 与监控器配合对蓄电池进行各种形式的充电：均充、浮 充、恒流充。
原理方框图：
1、EMI（电磁干扰）：作用是滤除由电网进来的各种干扰信号。 2、PFC（功率因数校正 ）：主要为改善电源供应器输入端有效功率与视在功率的比值，提高输入功率因数。
运行维护注意事项：
1、测量电压、电流时要作好安全保护措施：如戴绝缘手套等。 2、检修时最好有两个一起人作业。 3、直流屏的监控器的参数在调试时已按最优配置设定好，不能随意改动
里面的数参。
4、若果直流屏出现严重故障，请及时联系厂家。
七.常见故障分析
7.1智能风冷型模块块故障代码（TMR系列）
E31——输出欠压。当输出电压小于198±1Vdc时，模块告警，有直流输出，保护指示灯 （黄色）亮。电压恢复后，模块输出欠压告警消失，模块将自动恢复为正常工作。 E32——模块过温（ 80℃ ） 。模块的进风口被堵住或环境温度过高导致模块内部的温度 超过设定值时，模块会过温保护，模块面板的保护指示灯（黄色）亮，模块无电压输出。 当异常条件清除、模块内部的温度恢复正常后（ 60℃ ），模块将自动恢复为正常工作。 E33——交流过/欠压。当输入电压小于313±10Vac或者大于485±10Vac，模块保护， 无直流输出，保护指示灯（黄色）亮。电压恢复到335±10Vac～460±15Vac之间后， 模块自动恢复正常工作。 E34——交流缺相。当输入缺相时，模块限功率输出（大根只有额定功率的一半）；当输 入电压正常后模块自动恢复正常工作。 E36——输出过压。当输出电压大于325±5Vdc时，模块保护，无直流输出，保护指示 灯（黄色）亮。模块不能自动恢复，必须将模块断电后重新上电。
浮充
0.01C10A
稳流均充电流
3h
稳流均充时间
3h
均充保护时间 均充维护时间
3h
t
六.直流系统维护
6.1 日常维护
1、 检查各信号灯工作是否正常；
2、每天记录直流屏的运行情况，电压、电流值，若发现异常及时处理；
3、蓄电池组状态检查: （1）保持蓄电池外部清洁（2）观察各电池外观是否有膨胀现象；
7.2自然冷却型模块故障代码（TMR2系列）
E01——输出欠压。功能与智能风冷型模块相同。 E02——输出过压。功能与智能风冷型模块相同。 E03——输出过流保护。当模块输出电流大于过流设定点后，模块停止输出，故障灯亮， 模块不能自动恢复，必须将模块断电后重新上电。 E04——输出过压保护。功能与智能风冷型模块相同。 E05——模块过温保护。功能与智能风冷型模块相同。 E06——交流输入异常。功能与智能风冷型模块相同。
二、用途与作用
2.1 用途： 主要应用于电力系统中小型发电厂、水电站、各类变电 站，和其它工矿企业的变电站（所）等场合。 2.2 作用： 1、为信号设备、继电保护、事故照明及断路器分、合闸操作 提供直流电源； 2、在外部交流电中断的情况下，由蓄电池继续给以上负载提 供直流电源，是一种不间断的电源。 直流屏的可靠性、安全性直接影响到电力系统供电的可靠性、 安全性。
开关量监测（可选功能）：通过检测该报警触点状态变化，获 得空气开关的状态，从而发出报警信号。
4.6监控单元
1、对充电模块、配电监控模块、绝缘监测模块等下级智能监控模块实 施数据搜集并加以显示； 2、根据系统的各种设置参数进行告警处理、历史数据管理等； 3、根据不同的情况进行电池管理，输出控制等操作； 4、有LCD、键盘等人机界面，可实现与后台机的通讯，将数据上传。
４.5直流馈电单元
将控制电压和合闸电压分配给各负载支路，可实现多种母线的接线方 式，并具有配电监控、直流绝缘监测、开关量监测、闪光输出的功 能等。 配电监控（必选功能）：测量交流电压、直流电压电流； 绝缘监测（可选功能）：监测母线及馈出支路的绝缘情况， 并可报出正负母及支路绝缘下降的接地电压和接电电阻值。
（2）有两组蓄电池
如有两组蓄电池，可先对其中一组蓄电池作全核对性放电，用I10的电流恒流放电10小时，若其
间有个别蓄电池组的端电压下将到1.8V×N时，应停止放电。放完电后用I10电流进行均衡充电。 如果蓄电池组放出的容量达不到额定容量的80％以上，应对蓄电池组重复进行多次的全核对性 放充电。若经过3次全核对性放充电，容量均达不到额定容量的80％以上，则认为改组蓄电池使 用年限已到，应安排更换。
6、均充持续时间：均充电流小于均/浮转换电流后，继续保持均充的时间。
一般设 为3小时 。
7、定时均充时间：正常运行浮充状态下每隔30～90天，强制转入均充过程。 一般设为90天。 8、温度补偿中心：以上设置的均充电压和浮充电压为温度补偿中心点的充电电压。 当环境温度偏离温度补偿中心时，根据温度补偿系数对充电电压进行 补偿。补偿中心点的有效范围：10－35℃，一般取25℃。 9、温度补偿系数：对均充电压和浮充电压以温度补偿中心进行负温度补偿。 补偿系数应根据蓄电池厂家提供的温度补偿参数进行设置， 一般设置为3mV/单体。
分类:
胶体蓄电池: 常见的有德国阳光(Sonnenschein)、德国荷贝克 （HOPPECKE）、……
玻璃纤维蓄电池: 美国海志(HAZE)、…… 常用的电池品牌： （进口）:美国埃克塞德(EXIDE)、德国荷贝克（HOPPECKE）、 美国海志(HAZE)； （国内）:顺德汤浅、沈阳松下、深圳理士奥、哈尔滨光宇、番禺恒达；
电池管理参数设置方法： 1、浮充电压：阀控式铅酸电池用2.25X节数X单体数； 镉镍电池用1.4X节数X单体数。 2、均充电压：阀控式铅酸电池用2.35X节数X单体数； 镉镍电池用1.5X节数X单体数。 3、均充电流：阀控式铅酸电池用0.1C10（C10为蓄电池的标称容量）； 镉镍电池用0.2C5（C5为蓄电池的标称容量）。 4、均/浮转换电流：阀控式铅酸电池用0.01~0.02C10（C10为蓄电池的标称容）； 镉镍电池用0.02C5（C5为蓄电池的标称容量）。 5、浮/均转换电流：阀控式铅酸电池用0.05~0.08C10（C10为蓄电池的标称容）； 镉镍电池用0.08C5（C5为蓄电池的标称容量）。
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温度补偿电压的计算方法：Vtc=Vn－Tc×N（T2－T1） 其中，Vtc——经温度补偿后的电压； Vn——中心温度对应的电压； Tc——温度补偿系数， 单位： mV／（℃· cell）； N——每组电池的数值；T1——中心温度（单位：℃）。T2—— 温度传感器指示的温度（单位：℃）。 例：如中心温度为25℃，对应的浮充电压为243V，蓄电池为2V/108节(或12V/18节)，求 26.5℃时的浮充电压？（设温度补偿系数为3 mV／（℃· cell）） Vtc=243－0.003×108（26.5－25）=242.5V；——2V Vtc=243－0.003×6×18（26.5－25）=242.5V；——12V（由6个2V的单体组成）