一種閥控式鉛酸蓄電池充放電模塊的應用研究

劉惠 羅文杰

摘 ?要：在當前的直流系統中，閥控式鉛酸蓄電池作為后備電源被廣泛的使用，究其原因是因為閥控式鉛酸蓄電池穩定性好、維護簡單、操作方便，因其很少維護也被廠家叫做閥控式免維護鉛酸蓄電池。但其實廠商所說的免維護僅僅是蓄電池不需人為加酸加水維護。目前蓄電池主要的維護手段除了日常的外觀檢查、衛生清理外，最為重要的為定期的核容性充放電，此方法在一定層度上可以減緩浮充電壓不均的問題，延長蓄電池使用年限，但需要人員到現場進行放電回路連接，充放電完畢后再投入直流系統中，比較浪費人力、物力。文章則主要研究一種閥控式鉛酸蓄電池充放電模塊，該模塊同時具備常規的監測能力，可檢測蓄電池電壓、溫度、內阻等參數，研究模塊在蓄電池運行維護方面具備的優勢。

關鍵詞：直流系統;閥控式鉛酸蓄電池;充放電模塊

1 蓄電池充放電種類

1.1 核對性充放電

閥控式密閉鉛酸蓄電池在其投運時，以及投運后每隔2年都要進行核對性充放電試驗，在電池運行6年后，每隔1年便要進行一次核對性充放電試驗。核對性充放電的主要是將處于浮充狀態的蓄電池組現以0.1C的電流進行放電，放電完成后再對蓄電池組以不大于0.25C的電流充電（一般取值0.1C），充電過程為先恒流再恒壓。此試驗可實現兩個目的：（1）監測整組蓄電池的容量能否達到要求;（2）發現性能差異較大的蓄電池，將其脫離蓄電池組后進行單獨的充放電。

1.2 運行中的浮充、均充

蓄電池組在正常的運行中大多數時間處于浮充狀態，根據蓄電池廠商的不同，浮充電壓也不僅相同，大多為2.20-2.27V，此時的蓄電池在理論上處于電量充足狀態，一旦交流斷電，蓄電池組可以以最優狀態投入直流系統中。為使蓄電池組中各節蓄電池能達到均勻一致的充電，會對電池進行均充，一般單體的均充電壓為2.30-2.35V，均充為恒壓充電。一般的均浮充的設置為：蓄電池組平時運行在浮充狀態，每隔一定的時間進入均充，但均充的時間不會太長，均充結束后再次進入浮充。

2 充放電模塊在蓄電池上的應用

2.1 整組蓄電池充放電的弊端

由于蓄電池的串聯的特性，對運行中的電池組在現階段基本全部采用整組充放電。這種方法雖然能在測試的過程中發現容量不足的電池但仍需在充電結束后將其脫離蓄電池組進行單體蓄電池的充放電維護;有時在蓄電池正常運行的階段會發現一些電壓明顯低于浮充電壓的電池，對于低電壓的蓄電池一般為容量不足或者性能下降，對于此類電池也是將其脫離蓄電池組后進行單體充放電，根據充放電結果判斷電壓低的原因，進一步確認能否繼續使用。該種方法需要將某些節電池脫離蓄電池組，在脫離和重新投運的過程中蓄電池組處于離線狀態，如變電站只有一組蓄電池則會導致直流系統無后備電源，大大降低了其安全性，且需要工作人員在現場工作以便及時將脫離的電池再次投入電池組。該過程既存在風險又浪費了大量的人力、物力。

2.2 充放電模塊的研究

2.2.1 充放電模塊需解決的問題

為消除蓄電池脫離蓄電池組產生的風險，唯一的解決方案便是實現蓄電池組中單節蓄電池的在線充放電，為電池組中的每節蓄電池并聯一個模塊，該模塊可實現蓄電池的放電和充電，常規的監測如：電壓、溫度、內阻。就目前的技術水平來言常規的監測技術已經非常的成熟，需解決的問題的主要是在一個較小的模塊中實現單體的充放電。

2.2.2 充放電模塊設計思想

充放電模塊并聯在每一節蓄電池的兩端，所有模塊通過通訊線與智能化信息平臺組成一整套系統后，通過智能化信息平臺進行操作。該系統的重點是模塊充放電功能電路的設計。

（1）放電部分：由模塊中實現，通過信息平臺操作可使模塊按核對性放電的值進行恒流放電。

（2）充電部分：出于模塊大小和成本來考慮，每個模塊擁有自主的充電回路不可行也不現實，想實現充電仍需使用直流系統中的整流模塊對單節電池進行充電，此時為避免其余蓄電池因整流模塊的充電電流導致電壓升高的問題，并聯在其兩端的模塊會以整流模塊的相同的電流進行放電，抵消掉整流模塊的充電電流，實現單節蓄電池的在線充電，具體原理圖如圖1所示，同時為了避免因電流誤差導致非充電電池電壓降低或升高，每節模塊會實時根據蓄電池兩端的電壓變化對電流進行調整。

2.2.3 充放電模塊的具體工作事例

本項目研究的充放電模塊可以和智能化信息一體平臺配合實現單體蓄電池在線核容功能，也可實現對單體蓄電池進行在線活化的功能。

2.2.4 充放電模塊的意義

（1）提高直流系統的可靠性：充放電模塊實現了單節電池核容的在線測試，無需再將蓄電池組退出運行，徹底消除了蓄電池組在脫離直流系統后交流停電產生直流掉電事故的隱患。

（2）自動化操作，安全方便：充放電模塊完全實現了自動化操作，工作人員甚至可以在辦公室通過遠程操作進行控制，免除了工作人員到現場進行接線操作，既方便又安全，核容完成后可直接從數據庫導出核容報表，分析核容情況。

（3）提高工作效率：由于可以遠程控制充放電模塊對蓄電池進行單節核容，工作人員可以做到在不到現場的情況下對多座變電站的多組蓄電池進行同時單體核容，大大的提高了工作效率。

3 結束語

文章主要研究了充放電模塊在閥控式鉛酸蓄電池上的應用，相比常規的整組核容，該模塊在安全性、可靠性、效率等方面有著突出的優勢，完全實現了自動化，解放了大量的人力、物力。

參考文獻

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