蓄電池充放電安全控制系統(tǒng)的設計

龍 徐

（廣東電網(wǎng)有限責任公司陽江供電局，廣東陽江529500）

0 引言

閥控式密封鉛酸蓄電池體積小、容量大、安裝簡便，目前在變電站中普遍應用。根據(jù)蓄電池維護規(guī)程，需定期對蓄電池做核對性放電實驗。一般情況下，這種蓄電池安全性很高，不過隨著蓄電池運行年限的變長，個別蓄電池性能會下降，在核容充放電實驗過程中，存在蓄電池爆炸的風險。如在某次蓄電池充放電工作中，通電幾秒內(nèi)蓄電池就冒黑煙，現(xiàn)場四個人同時使用滅火器才將火勢控制住。對于這種危險的情況，如果沒有預防技術措施，一旦惡化，后果不堪設想。

本文設計了一種蓄電池充放電安全控制系統(tǒng)，針對蓄電池在充放電過程中可能出現(xiàn)危險的問題，在發(fā)生緊急情況后自動斷開充放電回路，實現(xiàn)對作業(yè)現(xiàn)場安全的保障。

1 蓄電池充放電安全控制系統(tǒng)的工作原理

蓄電池起火的特點有以下幾點：第一，起火迅速突然；第二，著火時設備帶電；第三，伴隨高溫、高熱和濃煙。當蓄電池著火后，須迅速斷掉電源，以防止事故進一步擴大。目前蓄電池充放電實驗過程中對蓄電池著火的風險控制并沒有專門的技術措施，而是靠人工斷電，這樣便存在三個問題：一是人員在突發(fā)情況下容易驚慌失措，可能忘記斷電，在滅火過程中有發(fā)生觸電的危險；二是人速度有限，不能立即斷電；三是蓄電池爆炸時會產(chǎn)生高溫高熱，人員宜立即遠離現(xiàn)場。蓄電池充放電安全控制系統(tǒng)需實現(xiàn)蓄電池起火后自動斷電的功能，以確保人員和設備安全。本系統(tǒng)利用傳感器檢測蓄電池起火后的高溫、濃煙、過流信號，當發(fā)現(xiàn)異常時自動斷開充放電回路，實現(xiàn)預期目標。

2 蓄電池充放電安全控制系統(tǒng)的硬件結構

2.1 直流斷路器

直流斷路器的作用是串聯(lián)在充放電回路中，一旦收到異常的開入量信號，則自動斷開充放電回路。直流斷路器選用塑料外殼式斷路器，使用VJC消弧系統(tǒng)技術，具有體積小、分斷高、飛弧短、全功能、抗振動的特點，適用于電壓DC 440 V及以下的電路，作不頻繁轉(zhuǎn)換和電動機不頻繁起動之用。同時，直流斷路器具有過載、短路保護功能，能保護線路及電源設備不受損壞，配合分勵脫扣器，就可實現(xiàn)外部信號開入后自動跳閘的功能，即將外部高溫、濃煙、過流信號開入給分勵脫扣器后，由直流斷路器將蓄電池充放電回路斷開。直流斷路器如圖1所示。

2.2 溫度傳感器

考慮到蓄電池體積較大，應采用更能夠感應較大范圍的紅外傳感器模塊。本設計選用LHI778探頭，其具有可靠性高、靈敏性強的特點，能夠在超低電壓模式下工作。溫度傳感器模塊如圖2所示。

圖1 直流斷路器

圖2 溫度傳感器模塊

溫度傳感器模塊采用雙源探頭，當探頭感應到紅外光譜發(fā)生變化時，雙源探頭則會感應到差值，差值越大，傳感器靈敏度越高。在蓄電池殼體溫度由常溫變?yōu)楦邷氐倪^程中，其紅外光譜會發(fā)生明顯變化，因此可以由雙源探頭的紅外傳感器感應到。當傳感器感應到蓄電池紅外光譜發(fā)生變化后，則自動吸合繼電器，該繼電器引入外部信號電源，向直流斷路器的分勵脫扣器發(fā)出跳閘命令。因此，當蓄電池的溫度發(fā)生突然變化時，該傳感器會自動發(fā)出跳閘命令，使得直流斷路器斷開蓄電池充放電回路。

2.3 煙霧傳感器

蓄電池在燃燒時會產(chǎn)生大量的煙霧，使用煙霧傳感器檢測煙霧，在蓄電池燃燒時傳感器會發(fā)出跳閘命令及告警聲響信號。煙霧傳感器模塊如圖3所示。

煙霧傳感器的工作原理：使用電導率較低的氣敏材料，當煙霧傳感器所處環(huán)境存在大量煙霧時，傳感器的電導率會隨煙霧濃度的增加而增大，使用外部電路將煙霧傳感器的電導率轉(zhuǎn)化為煙霧濃度對應的輸出信號。設置報警值和跳閘值，檢測到煙霧后，煙霧傳感器將直接發(fā)跳閘命令給直流斷路器使之跳閘。

2.4 直流電流傳感器

采用直流電流互感器監(jiān)測蓄電池充放電回路的電流，當檢測到電流超過預定值后，由控制器向直流斷路器發(fā)出跳閘命令。直流電流傳感器如圖4所示。

圖3 煙霧傳感器模塊

圖4 直流電流互感器

這種型號的直流電流互感器能測量任意波形的直流電流，其性價比高、體積小、重量輕。該電流互感器屬于開環(huán)結構，安裝方便。

3 蓄電池充放電安全控制系統(tǒng)軟件實現(xiàn)

蓄電池充放電安全控制系統(tǒng)的軟件邏輯：有三個故障量輸入，包括溫度高、煙霧大、過電流三個條件。這三個條件屬于“或”的關系，即當其中任一條件滿足時，蓄電池充放電安全控制系統(tǒng)則發(fā)出開出命令，使直流斷路器跳開。

4 結語

本文設計了一款蓄電池充放電安全控制系統(tǒng)，當其檢測到蓄電池的異常情況，如高溫、濃煙、過流等，將會立即將串在蓄電池充放電回路中的直流斷路器跳開。相比于發(fā)生蓄電池著火事故后手動斷開蓄電池充放電回路，這種安全控制系統(tǒng)能自動將充放電回路斷開，從而有效保證人身及設備的安全。

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