廣西電網(wǎng)有限責(zé)任公司梧州供電局 覃俏云
一種蓄電池組開路檢測方法的研究
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針對直流系統(tǒng)中所使用的鉛酸閥控式蓄電池發(fā)生開路故障情況,從蓄電池發(fā)生開路故障的基本現(xiàn)象入手,分析蓄電池發(fā)生開路的直接原因和根本原因,從而確定蓄電池檢測的基本原理,通過原理制定檢測蓄電池開路的基本方法,利用該方法對蓄電池進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)測,及時(shí)有效的防止蓄電池開路對直流系統(tǒng)安全穩(wěn)定運(yùn)行造成威脅。
蓄電池;浮充電流;前段電壓;后段電壓
蓄電池組正常運(yùn)行時(shí)處于浮充狀態(tài),即使蓄電池組某個(gè)部位出現(xiàn)開路(斷線、接觸不良等),在浮充狀態(tài)下通常是難以被發(fā)現(xiàn)的。蓄電池組作為變電站保護(hù)、通信、自動(dòng)化、應(yīng)急等系統(tǒng)的唯一備用電源,直接關(guān)系到緊急情況下的倒閘操作、故障切除與系統(tǒng)穩(wěn)定。如果不能及早發(fā)現(xiàn)異常,當(dāng)需要蓄電池提供備用電源時(shí),整個(gè)保護(hù)、通信、安穩(wěn)、自動(dòng)及其他站內(nèi)應(yīng)急系統(tǒng)將瞬間癱瘓,進(jìn)而可能導(dǎo)致設(shè)備、電網(wǎng)事故。
1.1 蓄電池開路概念
當(dāng)蓄電池與蓄電池的連接處或者是蓄電池內(nèi)部原因造成蓄電池?cái)嚅_連接超過整定的時(shí)間就說是其存在開路(圖1)。
圖1 蓄電池開路原理圖
1.2 造成蓄電池開路的原因
接觸問題:因?yàn)榘惭b的時(shí)候沒有擰緊連接線的螺絲,使得連接條電阻增大,時(shí)間久了蓄電池便會燒壞連接條,造成開路;
環(huán)境問題:蓄電池所處的環(huán)境造成蓄電池連接條被腐蝕,時(shí)間一長便會造成開路;
老化問題:長期未對蓄電池接線進(jìn)行檢查維護(hù),連接線老化斷開;
蓄電池?fù)p壞:因?yàn)樾铍姵負(fù)p壞[1,2]造成整個(gè)蓄電池組無法串一起,導(dǎo)致蓄電池的開路存在。
1.3 蓄電池開路的危害
一旦蓄電池存在開路,蓄電池組將無法實(shí)現(xiàn)充電和放電過程。當(dāng)保護(hù)、通信、自動(dòng)化、應(yīng)急等系統(tǒng)的交流供電斷開時(shí),作為后備電源的蓄電池組將無法提供其運(yùn)行所需的能量,造成各系統(tǒng)癱瘓。
根據(jù)蓄電池開路的各種原因和特征[3],以及監(jiān)測充電機(jī)的均充和浮充電流,能夠判斷蓄電池是否存在開路狀況,然后根據(jù)設(shè)置蓄電池單體電壓以及采樣線接入蓄電池的節(jié)數(shù)就能夠得出蓄電池開路的具體位置,具體實(shí)施方案如下。
2.1 檢測原理
如圖2所示,從蓄電池組兩端分別接入兩根電壓線U+和U-,同時(shí)在蓄電池組中間的任何一節(jié)接入一個(gè)抽頭U中,蓄電池總節(jié)數(shù)為X,前段電池節(jié)數(shù)為X1,監(jiān)檢測到的U+與U中的電壓值U前,U-與U中的電壓值U后,U+和U-的電壓為蓄電池組電壓U,蓄電池單體開路電壓為U開,利用U+、U-、U以及U開能夠判斷蓄電池是否存在開路故障,記前段蓄電池平均電壓為U1,后段蓄電池平均電壓為U2,然后根據(jù)公式:計(jì)算出蓄電池前段和后段的單體平均電壓值,然后與蓄電池單體開路電壓U開進(jìn)行比較,如果,則判定為后段電池存在開路故障,如果,則判定為前段電池存在開路故障,如果U1與U2均小于U開,則判定為電池組兩端開路,如果U1與U2的值接近為0,則判定為前段和后段均存在開路故障;為了保證蓄電池在浮充狀態(tài)下檢測到蓄電池發(fā)生了開路狀態(tài),除了監(jiān)測蓄電池組分段電壓以外,同時(shí)還結(jié)合監(jiān)測蓄電池的浮充電流(使用高精度CT監(jiān)測充電電流)的方式對蓄電池組進(jìn)行開路檢測。
圖2 蓄電池開路檢測原理圖
2.2 檢測流程簡析
圖3 開路檢測流程圖
如圖3所示是蓄電池開路監(jiān)測的流程圖,首先通過設(shè)定好監(jiān)測蓄電池組的電池總節(jié)數(shù)以及前段電池的節(jié)數(shù),然后設(shè)定判斷開路的門限值單體開路電壓,完成以后開始對蓄電池組進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)測,當(dāng)浮充電流小于0.3A時(shí),檢測前段或后段平均電壓的大小,該平均電壓與設(shè)定的開路門限電壓進(jìn)行對比,如果小于開路門限值電壓后進(jìn)行延時(shí),延時(shí)完成后再進(jìn)行一次前段和后段平均電壓與門限值的比較,然后給出結(jié)論。
采用這種方式不僅可以準(zhǔn)確的判斷出蓄電池組發(fā)生了開路故障,還能將故障點(diǎn)縮小到一定范圍,為運(yùn)行維護(hù)人員快速排查故障提供了有效依據(jù),大大縮小了蓄電池故障運(yùn)行時(shí)間,避免了因蓄電池組開路帶來的重大損失。
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