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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次調整2臺開關電源的直流電壓，負載電流隨即發生轉移，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。根據事故當日通信電源交流失電的情況分析，當開關電源的交流輸入全停時，蓄電池組開始帶負載，由于1號蓄電池組電量較少，負載能力低(有1只電池電壓低)，可能小電流(估計不會超過30A)帶負載30s后負載下電動作；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載，2s后2號開關電源負載下電動作。根據2號電池組的放電試驗結果，不應該在供電32s后就啟動負載下電。現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樓機房內的2套開關電源連接。事故當日，交流失電2號蓄電池組帶全部負載，原負載電流是132A/53.5V，電池放電時負載電流是150A/46.9V(根據P=IU計算)。理論計算當時電纜上直流壓降ΔU=IR=IρL/S=150×0.0175×2×35/70≈2.63V，其中，R(導線電阻)=ρ×L/S，ρ(銅的電阻率)=0.0175Ω•mm2/m，L(導線長度)=2×35=70m，S(導體截面積)=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。為保證數據的準確性，模擬長為35m、截面積為70mm2的電纜進行實驗。實驗結果為，在46.6V/149.2A時，電纜上的直流電壓為3.14V，高于理論值。開關電源設置的負載下電電壓是44V，電池保護電壓是43.2V，負載下電和電池保護允許都設置為“是”，即當電池組端電壓達到47.14V時，就啟動負載下電動作；如考慮配電屏及熔絲壓降0.2V，則當電池組端電壓達到47.34V時，就啟動負載下電動作。分析當時的情況為：當交流失電時，蓄電池組開始帶負載，由于端電壓低，1，2號開關電源均發出直流電壓低告警(設置為45V)，說明開關電源處電壓值低于45V(日志顯示1，2號開關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)，帶了較少負載，在30s后負載下電動作(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，在帶全部負載后，僅運行2s開關電源就啟動了負載下電，導致所有通信設備失去電源。通信電源于2006年8月投運，截至2012年下半年2臺開關電源的負載電流合計不超過50A，分攤到2組電源上，直流壓降影響微小。之后連續新投了OTN設備、綜合數據網設備等，負載電流迅速升高。雖然當時擴容了開關電源的整流模塊，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備均是一次沖擊考驗。此次通信電源失電就發生在站用電切換試驗時。(2)1號蓄電池組中的1只蓄電池容量嚴重不足，造成整組不能正常供電，全部負荷均由2號蓄電池組供電，較大電流在導線上的壓降造成蓄電池組供電時低電壓下電保護切除負荷，這是造成此次事件的直接原因。(3)通信設備不斷增加，尤其是大容量設備增加時，未考慮通信電源蓄電池組容量及較長導線(蓄電池組與直流母線分配屏不在一處安裝)的電壓降，負荷下電保護的采樣電壓與電池組端電壓實際值存在偏差，導致錯誤地切除負荷，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勢。

3整改措施

(1)重新核算負載下電保護的電壓整定值。將2套艾默生高頻開關電源的負載下電和電池保護電壓均設定為41.6V(41.6=43.2-1.6，負載全部在負載下電開關上)，保證在交流失電時，滿足電池保護(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通信設備最低工作電壓為40V)而對設備造成影響。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，負載下電電壓設定為41.6V，電池端電壓在44.56V時動作，電池存在較早下電的問題。為解決下電參數設置問題，可增加電池組處電壓監測單元，按電池組處電壓進行控制，但由于電纜壓降的存在，可能會出現通信設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。通信電源系統的更換改造應考慮：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備第2電源，凡是不具備第2電源接入的通信設備，都按圖2進行改造；③增加蓄電池至電源屏之間的導線截面積，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，任一母線失電應能實現自投。在未改變目前運行方式前，應建立電源失電聯系機制，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)建議對直流負載大的通信電源供電系統使用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：國網安徽省電力公司馬鞍山供電公司