蓄電池在線更換及開路補(bǔ)償研究與應(yīng)用

彭淑明 陳裕云 周小兵 李晨陽(yáng)

摘要：變電站直流系統(tǒng)是變電站二次系統(tǒng)的核心設(shè)備，一般由蓄電池組、充電裝置、直流回路和直流負(fù)載四個(gè)部分組成，是變電站交流電源全停后的應(yīng)急后備電源，蓄電池組是變電站在交流全停時(shí)保證一、二次設(shè)備正常工作的關(guān)鍵。

關(guān)鍵詞：蓄電池;在線更換;開路補(bǔ)償

一、蓄電池組的隱患

而在變電站直流系統(tǒng)的蓄電池組中，存在著不少的隱患。

1.1 變電變電站蓄電池組由52節(jié)（110V蓄電池組）或104節(jié)（220V蓄電池組）蓄電池串聯(lián)而成，任何一節(jié)蓄電池出現(xiàn)開路，將導(dǎo)致整組蓄電池?zé)o法供電，此時(shí)若系統(tǒng)發(fā)生故障，繼電保護(hù)裝置將因失電而拒動(dòng)，從而造成事故擴(kuò)大，甚至可能導(dǎo)致變壓器損壞的嚴(yán)重事件。

1.2 蓄電池運(yùn)行6-8年常出現(xiàn)容量下降至80%以下，按規(guī)程要求需進(jìn)行更換。220kV及以上變電站都擁有兩組蓄電池組，更換時(shí)進(jìn)行單組蓄電池更換，另一組蓄電池組正常運(yùn)行。而單蓄電池組的變電站（110kV及以下變電站）在蓄電池組更換時(shí)，為避免直流母線無(wú)蓄電池運(yùn)行，需攜帶備用蓄電池組并聯(lián)到舊蓄電池組后，再拆除舊蓄電池組、安裝新蓄電池組，安裝完成后方可將備用蓄電池組拆除。備用蓄電池組重量大，攜帶不便，拆裝工作量大。

1.3 因設(shè)備或人為原因?qū)е滦铍姵亟M脫離控制母線運(yùn)行，直流電源系統(tǒng)缺乏對(duì)這一異常情況的檢測(cè)機(jī)制無(wú)法預(yù)警，若這種情況下出現(xiàn)交流停電將造成所有直流負(fù)載失電，此時(shí)若一次系統(tǒng)發(fā)生故障，同樣將導(dǎo)致繼電保護(hù)裝置將因失電而拒動(dòng)。

針對(duì)蓄電池存在的上述問(wèn)題，研發(fā)了GDKLBC系列蓄電池在線更換及開路補(bǔ)償裝置，在更換蓄電池組時(shí)可不再使用備用蓄電池，并可在蓄電池脫離母線或出現(xiàn)開路時(shí)，將正常蓄電池電量轉(zhuǎn)化為直流母線電壓，為母線負(fù)載供電，確保母線負(fù)載不失電，大大提高直流系統(tǒng)的可靠性。

二 產(chǎn)品概述

2.1 本裝置可用于變電站、發(fā)電廠、電信基站及電信機(jī)房?jī)?nèi)蓄電池組，蓄電池組電壓可為220V、110V或48V，可根據(jù)蓄電池組電壓及直流負(fù)載容量選擇型號(hào)，型號(hào)的組成及其代表意義如下：

2.2 使用環(huán)境條件

溫度：-50℃～80℃

濕度：30%～90%

2.3對(duì)環(huán)境及能源的影響

在線放電裝置工作時(shí)，會(huì)將蓄電池儲(chǔ)存的電能轉(zhuǎn)化為熱能并散發(fā)到空氣中，將導(dǎo)致環(huán)境溫度升高，應(yīng)加強(qiáng)監(jiān)測(cè)并采取針對(duì)措施。

三 結(jié)構(gòu)特征與工作原理

3.1 裝置結(jié)構(gòu)：

裝置為19英寸4U標(biāo)準(zhǔn)機(jī)箱，機(jī)箱尺寸為483（長(zhǎng)）*177（高）*350（深）mm，機(jī)箱前安裝法蘭帶安裝固定孔，可直接安裝于19英寸標(biāo)準(zhǔn)機(jī)柜上，安裝簡(jiǎn)單方便。裝置的輸入為四根16平方毫米的銅導(dǎo)線，輸出為2根16平方毫米銅導(dǎo)線，輸入輸出接線端子均布置于裝置背板。裝置前、后外觀如圖1、2：

3.2工作原理：

裝置由九塊直流升壓板組成，分成三組，每組共三塊，每組的輸入部分并聯(lián)，輸入電壓范圍為DC50V～110V，所有升壓板的輸出并聯(lián)，輸出電壓為DC187V（220V電池組）或93V（110V電池組）。

四 蓄電池開路補(bǔ)償?shù)膽?yīng)用

220V蓄電池組直流系統(tǒng)接線方式：

裝置安裝時(shí)，將蓄電池組分為三段，第一、二段為35節(jié)，第三段為34節(jié)（針對(duì)104節(jié)2V電池組成的220V蓄電池組，若為110V電池組，則每段的蓄電池?cái)?shù)量減半），按圖4所示接入裝置：

裝置安裝完成后，合上DK4，測(cè)量輸出VO+和VO-電壓為187左右;斷開DK4，合上DK5，測(cè)量輸出VO+和VO-電壓為187左右;斷開DK5，合上DK6，測(cè)量輸出VO+和VO-電壓為187左右。以上測(cè)量正常后，依次合上DK4、5、6和DK3。

安裝和調(diào)試完成后，三段蓄電池任意一段中的一至多節(jié)出現(xiàn)開路，其他段仍可通過(guò)開路補(bǔ)償裝置為直流母線供電，只要第一、二、三段電池未同時(shí)出現(xiàn)蓄電池開路，即可保證直流母線不失電。

五 蓄電池在線更換的應(yīng)用

如上圖3所示，單組蓄電池組的直流系統(tǒng)需更換蓄電池組時(shí)，若先拆下舊電池，然后安裝新電池，則在舊電池拆下、新電池裝好前的過(guò)渡期間僅靠充電機(jī)帶直流母線運(yùn)行，此時(shí)若出現(xiàn)交流停電，將導(dǎo)致直流母線失電，所有保護(hù)裝置無(wú)法工作。因此，規(guī)程嚴(yán)令禁止直流母線無(wú)蓄電池運(yùn)行。使用備用蓄電池組，因其重量大，攜帶不便，拆裝工作量大。使用本裝置可保證直流母線不失電，操作方法如下：

1、將裝置按圖4所示安裝好后，分別只合上DK4、DK5和DK6，測(cè)量裝置VO+和VO-之間有輸出（187V或93V）后，全部合上DK4、DK5、DK6、DK3;

2、斷開蓄電池組熔斷器;

3、斷開DK4，將1#-35#電池更換為新電池后，合上DK4;

4、斷開DK5，將36#-70#電池更換為新電池后，合上DK5;

5、斷開DK6，將71#-104#電池更換為新電池后，合上DK6，蓄電池更換完成，可以開始充放電試驗(yàn)。

六、結(jié)語(yǔ)

蓄電池在線更換及開路補(bǔ)償裝置為只有單組蓄電池組的變電站進(jìn)行蓄電池更換或蓄電池充放電時(shí)減少了大大的工作量，不再需要攜帶備用蓄電池組，節(jié)約了成本與人工。也有效的減少了變電站蓄電池組在運(yùn)行過(guò)程中可能出現(xiàn)的隱患，保證了變電站的安全運(yùn)行。