胡传道，刘配腾

（江西吉安供电公司变电运行分公司，江西 吉安 343100）

1 概述

某公司所辖变电站共33座，其中220kV变电站5座。为了保证监控后台电源供电的可靠性，所有监控后台都加装了1套或2套逆变器电源装置。当系统220V交流电源正常时，经过逆变器电源装置内的旁路开关，直接输出220V交流电压；当系统220V交流电源失电或故障时，逆变器电源装置就将220V的直流电压逆变成220V的交流电压，并通过逆变器电源装置内的自动装置输出到监控后台，使监控后台始终得到220V交流电压供电。由此分析，后台监控电源应该是很可靠的。但在交流电源失压时，如果遇到逆变器电源装置本身运行不稳定或故障损坏的情况，就会发生监控后台因无电源供电而失去监控、“五防”与后台监控无法对应操作的现象。对于逆变器电源装置的存在，从安全性方面分析，多了个故障点；从可靠性方面分析，运行不很稳定；从经济性方面分析，增加了费用，也增加了运行检修人员维护的工作量，并且还增加了直流负载损耗。此外，逆变器电源装置在工作中还会产生烦人的震荡噪音。若后台监控计算机直接用220V交流电压，又会因雷电引起过电压而中断监控或损坏设备。因此，如果后台监控电源可以像设备保护装置一样，直接使用220V直流母线电压供电，就能避免以上不足。

2 直接用220V直流电源供电的理论分析

为了判定计算机能否直接使用直流电源供电，必须先了解计算机电源部分的工作原理，以及它采用交流电源和直流电源供电的区别。正常情况下，将220V交流电压作为输入电源，先经过扼流线圈和电容滤波去除高频杂波和干扰信号，再经过桥式整流二极管整流和电容滤波后得到300V直流电压，然后进入电源开关管及开关管旁路激励电路，并与铁氧化体磁芯高频变压器上的一次绕组线圈连接，开关管在开关管旁路激励电路的激励下与铁氧化体磁芯高频变压器上的一次绕组线圈产生震荡，使铁氧化体磁芯高频变压器上的二次绕组线圈感应出频率较高的交流电压，由整流二极管整流经电容滤波和稳压电路稳压、经校正变压器校正后，再由电容滤波，最后得到计算机所需的纯净的12V，5V，3.3V低压直流电压，这就是计算机开关电源的工作原理。变电站监控后台及“五防”使用的计算机、显示器等的内电源就是属于这种电源。

若直接接入220V直流电源到计算机的交流输入端，直流电压经过电源电路中的桥式整流二极管后，此时二极管不是起整流作用，而是发挥二极管正向导通、反向阻止的唯一特性来保护电路中的电器元件不被损坏。由于是全波桥式整流，避免了输入的220V直流电源因正负极接错，而造成有正负极极性的电解电容过热而发生爆炸的现象或导致其他电路元件损坏的故障。交流电压或直流电压作为电源输入后，经过整流出来的均是直流电源，再经过之前的电源开关管及开关管旁路激励电路等电路， 而得到计算机所需的纯净的12V，5V，3.3V低压直流电压。通过分析可知，交流或直流电源作为计算机的输入电源，真正的区别在于桥式整流电路的作用，交流电压经过桥式整流电路整流后输出直流电压，而直流电压经过桥式整流电路整流后仍然输出直流电压，即不管是交流电源还是直流电源作为输入电源，计算机均能满足运行要求。

3 直接用220V直流供电的试验与实践

经过理论分析，再通过试验和实践来验证分析是否正确。首先做一个桥式整流实物接到220V交流电压上，将通过桥式整流电路整流后得到的220V直流电压，直接接入计算机和显示器上，看是否能正常工作。

在将桥式整流接线实物接入到220V交流电源之前，先测得220V交流电源插座上的交流电压为222.3V，再将桥式整流接线实物插在222.3 V交流电源插座上，测得桥式整流实物输出端直流电压为212.9V。然后将桥式整流实物输出端212.9V直流电源分别接至计算机和显示器电源输入端，计算机和显示器开机运行均正常。

由于变电站保护最低动作电压是180V，为验证计算机在180V的情况下是否能正常开机运行，将220V交流电源通过一个半波整流接线实物接至计算机和显示器，计算机和显示器开机运行均正常。

上述试验证明，用全波桥式整流或半波整流输出的直流电压供电时，计算机和显示器都能正常运行。这说明计算机或显示器的开关电源电路用电范围宽，且具有交、直流电源直接用电的双重特性。变电站的直流母线电压均为220V，电压质量稳定，再加上计算机和显示器输入电压范围在100～240V之间，因此计算机和显示器完全可以直接用直流电源供电。

将计算机主机和显示器直接接在变电站220V直流母线上进行开机运行试验，并测得直流电压输出端子上的电压是221.9V，计算机和显示器都运行正常。

4 使用2种不同电源供电的安全性分析

若监控后台电源使用逆变器电源装置供电，当变电站交流电压正常时，逆变器电源装置按交流—交流(交流旁路)输出；当变电站交流电压失压时，逆变器电源装置按直流—交流(直流逆变成交流)输出。总之，逆变器电源装置是监控后台供电转换的一个中间环节，它存在着交流电压和直流电压共存的现象，一旦防雷措施不到位，就易发生交流过电压损坏现象；同时，逆变器电源装置本身容量不够和运行不稳定，也会导致监控后台电源失电，其可靠性差。如果监控后台供电电源直接使用直流电压，也就是将直流电压直接接到监控后台的主机和显示器上，就省去了逆变器电源装置给监控后台供电转换的这个中间环节，也就消除了逆变器电源装置转换供电这个故障点，节省了直流电压多出的负载消耗。监控后台供电方式由原逆变器电源装置供电改为直接用直流电源的供电方式后，更简单、更方便、更安全、更可靠。

监控后台计算机和显示器直接使用直流母线上的电压作电源时，要通过空气开关连接，再加上计算机和显示器的开关电路自身带有过流、过压、恒温等多种保护的配合，不存在有影响直流母线电源安全运行的因素。

通过以上分析和试验证明，监控后台计算机和显示器可以直接使用220V的直流母线电压供电，从而使监控后台的安全稳定运行更有保障。

5 使用2种不同电源供电的经济性分析

公司现有48套逆变器电源装置，这些逆变器电源装置的成本费、日常运行的维护费和故障后的检修费，相对较高。在监控后台直接使用直流电源供电后，不仅节省了上述费用，还为运行人员减少了设备的运行维护工作量，消除因逆变器电源装置工作而产生的震荡噪音，净化了工作环境。

6 应用效果

公司某110kV变电站监控后台电源的逆变器电源装置由于容量不足和本身运行不稳定，无法正常保证监控后台的可靠运行。在直接使用直流母线电源供电后，供电电压非常稳定，监控后台运行也很正常。使用几个月来，从未发生过因电源不稳而导致监控或“五防”等计算机运行不正常的现象。目前，公司多个变电站的监控后台电源均已改为直流供电方式。