直流操作电源设备技术的发展趋势

在直流操作电源系统中，主要的设备有蓄电池组、充电装置、绝缘监测装置以及控制保护等设备。随着制造技术的发展，几十年来也发生了很大的变化。

(1)蓄电池组形式，在20世纪70年代以前发电厂和变电站中应用的都是开启式铅酸蓄电池，使用的容量逐渐增加，单组额定容量达到了1 400~1 600 Ah。70年代以后，开始应用半封闭的固定防酸式铅酸蓄电池，并逐步得到普遍采用。到80年代中期以后，镉镍碱性蓄电池以其放电倍率高、耐过充和过放的优点，开始在变电站中得到应用，但由于价格较高，一般使用的都是额定容量在100 Ah以内的，限制了其应用的范围。90年代发展起来的阀控式铅酸蓄电池，以其全密封、少维护、不污染环境、可靠性较高、安装方便等一系列的优点，在90年代中期以后等到普遍采用。

回顾蓄电池的变化可知，蓄电池在向维护工作量小、无污染、安装方便、可靠性高的方向发展。虽然提高蓄电池的寿命是一个重要课题，但在提高寿命方面国内的技术进展不大，一般的阀控式铅酸蓄电池在5~10年之间，低的只有3~5年；目前国外技术一般可以做到10~15年，高的达到18~20年。蓄电池的使用寿命，在很大程度上要依靠正确的运行和维护。

(2)充电装置。在20世纪70年代以前，主要是用电动直流发电机组作充电器，70年代开始应用整流装置，并逐渐取代了电动发电机组，得到普遍的应用。

20世纪80年代以前，考虑到经济性和运行的稳定性，对充电和浮充电整流装置采用不同的容量设计。1984年以后，对充电和浮充电整流装置开始采用相同的容量设计，使之更有利于互为备用，并且这种做法被普遍接受。充电装置的配置方式是:一组蓄电池的直流操作电源系统配置两组充电装置，两组蓄电池的直流操作电源系统配置三组充电装置。1995年以后，随着高频开关型整流装置的普及，考虑到整流模块的N＋1(2)冗余配置和较短的修复时间，大量采用一组蓄电池配置一组充电装置的方式(核电的配置方式与此不同)。(www.xing528.com)

作为充电器的整流装置，多年来在不断发展改进，20世纪70年代是分立元件控制的晶闸管整流装置，可靠性和稳定性较差，技术指标偏低。80年代发展为集成电路控制的晶闸管整流装置，可靠性和稳定性以及技术指标得到较大的提高，这一时期的晶闸管整流控制技术也日臻成熟，并具备简单的充电、浮充电和均衡充电自动转换控制功能。进入90年代以后，随着微机控制技术的普及，集成电路控制晶闸管整流装置逐渐被微机控制型晶闸管整流装置取代，使整流装置的稳流和稳压调节精度得到较大的提高，并且自动化水平的提高可以实现电源的“三遥”，为实现无人值班创造了条件。1996年以后，随着高电压、大功率开关器件和高频变换控制技术的成熟，高频开关整流装置以其模块化结构、N＋1(2)并联冗余配置、维护简单快捷、技术指标和自动化程度高等优点，得到迅速推广和普及。目前，这种高频开关型整流装置已成为市场的主角。

(3)绝缘监测装置。绝缘监测装置是直流操作电源系统不可缺少的组成部分，用于在线监测直流系统的正负极对地的绝缘水平。在20世纪80年代以前，一直是采用苏联技术设计的、以电桥切换原理构成的绝缘检查装置，由继电器、电压表和切换开关构成，具有发现接地故障、测量直流正负极对地绝缘电阻和确定接地极的功能。80年代，在此原理技术上，国内制造了由集成电路构成的绝缘监测装置，并把母线电压监视功能与之合并在一起，提高了装置的灵敏度和易操作性。上述的绝缘监测装置，在直流系统发生接地故障时，只能确定哪一极接地，而不能确定哪一条供电支路接地，在运行维护中查找接地点非常麻烦，并且存在监测死区。针对这种情况，国内在90年代以后，采用微机控制技术，开发制造了具有支路巡检功能的绝缘监测装置。绝缘监测装置不但能准确地测量直流系统正负极的接地电阻，同时还可以确定接地支路的位置。当前这种具有支路巡检功能的绝缘监测装置得到普遍的应用，技术的发展围绕支路巡检功能展开，早期全部采用低频叠加原理，目前以直流漏电流原理为主，两种原理各有优、缺点。

(4)控制保护设备。蓄电池组、充电装置和直流馈电回路，多年来一直采用熔断器作短路保护，用隔离开关进行回路操作，直到现在仍在普遍使用。进入20世纪90年代以来，随着技术的发展，这些老式的保护和操作设备逐渐被具有高分断能力和防护等级的新型设备替代。1996年以后，开始采用带热磁脱扣器的直流自动空气断路器，兼作保护和操作设备，为直流屏的小型化设计创造了条件。目前，这种直流专用空气断路器在直流系统中已得到普遍的应用，并开发出具有三段式选择性保护功能的直流空气断路器产品。