變電站直流系統蓄電池智能跨接方法技術研究

史趙侃，朱 瑾，張科波，包震洲

（1.國網浙江寧波市鄞州區供電有限公司，浙江 寧波 315000；2.江西海匯電力科技有限公司，江西 南昌 330096）

1 前期準備

蓄電池是變電站直流系統的重要組成部分，本課題在立項前開展了大量的前期調研和需求分析工作，針對直流系統工作中設備位置、設備參數、運行情況等資料調閱，通過需求分析確定了需要研究解決的一系列問題。從前期調研和需求分析得出，研究主要解決：損壞或落后蓄電池的跨接技術，保障蓄電池組安全運行。

2 設計思路

變電站直流系統蓄電池智能跨接裝置總體設計思路為：當出現落后電池時，通過跨界裝置隔離代換電池，保障電池組持續供電；當備用電池到貨時，可開展不停電更換工作；當裝置加錯極性時，會自動報警，不會造成代換電池短路，保障工作的安全性。

3 設計原理

蓄電池智能跨接裝置相當于一個單向導通反接的二級管，反向耐壓高，保證被換電池被旁路。蓄電池組有蓄電池故障時，直接接上應急處理裝置將故障蓄電池旁路連接，不會引起蓄電池內部短路和蓄電池組失電。蓄電池組有蓄電池故障，不可退出蓄電池組電源時，處理蓄電池的故障方法為：直接采用一個蓄電池與應急處理裝置串聯后，并聯故障蓄電池兩端，起到更換故障蓄電池的作用；蓄電池組總電壓不變，蓄電池組故障解決后可以正常運行。

如圖1所示，裝置中設有控制器U1，控制器U1的輸入端連接有給控制器U1提供基準電壓的基準電壓單元及用于測量蓄電池電壓的測量單元，在測量單元的輸入端連接有電池短接單元。其中，基準電壓單元包括電阻R1、與電阻R1串聯的電阻R3以及與電阻R1并聯的電容C4，電阻R1的一端接地，另一端連接控制器U1的輸入端，并經電阻R3接高電平。測量單元包括電阻R7、R8以及二極管VD1，電阻R7的一端與控制器U1的輸入端相連，另一端經二極管VD1接地，并經電阻R8連接晶閘管VS的陽極。報警單元包括指示燈H1、H2、H3，指示燈H1的正極連接高電平，負極經電阻R4連接控制器U1，并經電阻R4連接晶閘管VS的陰極；報警單元的報警形式為通過指示燈提示。

圖1 蓄電池跨接裝置的結構示意圖

防誤單元包括二極管VD2、VD3，光耦隔離模塊U2的VCC端接電源端Vcc（+5 V），光耦隔離模塊U2的GND端接地，A端經電阻R2接電源端Vcc（+5 V），K端與控制器U1的P1.5端相連，VO端經電阻R9與晶閘管VS的控制極（G）相連。二極管VD2的負極與晶閘管VS的控制極（G）相連，正極與二極管VD3的正極相連。二極管VD3的負極與晶閘管VS的陰極（K）相連，且負極接地。晶閘管VS的陰極（K）與蓄電池的負極相連，陽極（A）與蓄電池的正極相連。這里防誤單元主要起正反相穩壓鉗位的作用。

供電單元如圖2所示，DC-DC電源轉換器U3的Vin-端與12 V高性能鋰電池的負極相連，Vin+端經熔斷器F1與12 V高性能鋰電池的正極相連，在Vin-端與Vin+端之間設有極性電容C1和電容C2，在COM端與Vo+端之間設有極性電容C3和電容C5，在極性電容C3的正極接電源端Vcc（+5 V），負極接地。12 V高性能鋰電池的12 V電壓經DC-DC電源轉換器U3降壓成5 V，并將降壓后的5 V電壓向跨接裝置供電。這樣就實現了在不影響直流系統持續供電的狀態下，安全解除或更換被測蓄電池后再投入運行的目標。

圖2 供電部分的電路圖

4 安全、社會效益

蓄電池是直流系統的核心設備。在直流系統運行的過程中，如果不及時處理損壞的電池，將會造成蓄電池組開路，導致整個直流系統崩潰。通過研制變電站直流系統蓄電池智能跨界裝置，讓運維人員在發現問題時，快速、安全地隔離損壞蓄電池，保持直流系統繼續安全運行。變電站是區域供電樞紐，供電可靠性尤為重要，通過該課題的研究，更好地體現了優質服務的社會承諾，使供電企業獲得良好的社會形象及社會效益，具有較大的推廣價值。

5 前瞻性和創新性

開發了基于晶閘管控制技術的分流跨接裝置，解決了常規跨接裝置續流能力差的問題，實現了蓄電池組無縫連接，保障了蓄電池組的可靠供電；提出了無源式智能跨接裝置的設計思想，使得站用電消失情況下蓄電池智能跨界裝置仍能正常工作；提出了非結構性匹配的蓄電池極性判別技術，避免了蓄電池短路的操作風險，保障了變電站蓄電池作業時的工作安全；開發了鎖扣式防脫落的操作接線夾，使得跨接線因自重或人員誤碰而脫落，提高了連接可靠性。

參考文獻：

［1］周永光，羅文杰，佘楚云，等.防止變電站運行中鉛酸蓄電池組開路的跨接技術［J］.中國新通信，2016（2）：107-108.

［2］廖勇，張濟東.變電站直流系統蓄電池運行與維護［J］.科技視界，2013（26）：123-124.