變配電站恒溫蓄電池柜的研制與應(yīng)用

蔡潮琦，戴莉萍

(國網(wǎng)上海市電力公司市北供電公司，上?！?00072)

變配電站恒溫蓄電池柜的研制與應(yīng)用

蔡潮琦，戴莉萍

(國網(wǎng)上海市電力公司市北供電公司，上海200072)

摘要：對(duì)變配電站內(nèi)蓄電池進(jìn)行活化試驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，目前變配電站所使用的蓄電池壽命和容量均不理想。蓄電池在自然條件下運(yùn)行了若干年后，其運(yùn)行壽命和電池容量很難達(dá)到國網(wǎng)上海市電力公司所規(guī)定的技術(shù)要求。為滿足蓄電池在正常運(yùn)行環(huán)境下運(yùn)行可安裝蓄電池恒溫柜。按照上海地區(qū)夏季多高溫的情況來看，蓄電池恒溫柜使蓄電池運(yùn)行環(huán)境得到了改善，延長了蓄電池運(yùn)行壽命，并保證了蓄電池容量，確保了電網(wǎng)的安全運(yùn)行。

關(guān)鍵詞：蓄電池；容量；使用壽命；恒溫

直流系統(tǒng)是變配電站的重要主要部分，利用蓄電池來維持直流系統(tǒng)的運(yùn)行，如果蓄電池發(fā)生故障，直接影響到電網(wǎng)的安全運(yùn)行。一座變配電站一旦投入運(yùn)行后，站內(nèi)的直流系統(tǒng)就同時(shí)開始工作了。目前常用的閥控式蓄電池，雖然省去了專門的維護(hù)工作，但它對(duì)設(shè)備運(yùn)行的環(huán)境溫度要求非常高。特別當(dāng)高溫情況下，閥控式蓄電池的容量就難以充足，且直流系統(tǒng)對(duì)蓄電池容量是無法進(jìn)行監(jiān)控。因此創(chuàng)造一個(gè)良好的適應(yīng)蓄電池長周期正常運(yùn)行的環(huán)境是很有必要的。

1蓄電池核對(duì)性充放電結(jié)果

蓄電池核對(duì)性充放電也叫定期充放電，就是對(duì)浮充電運(yùn)行的蓄電池，經(jīng)過一定時(shí)間要使極板的物質(zhì)進(jìn)行一次較大的充放電反應(yīng)，以檢查蓄電池容量，從而發(fā)現(xiàn)老化電池，及時(shí)維護(hù)處理，以保證蓄電池的正常運(yùn)行。

從近些年來對(duì)變配電站內(nèi)的蓄電池進(jìn)行核對(duì)性充放電試驗(yàn)中發(fā)現(xiàn)(見表1)，目前變配電站所使用的蓄電池壽命和容量均欠理想。

運(yùn)行人員隨機(jī)抽樣了8座開關(guān)站的8組蓄電池，對(duì)其進(jìn)行額定容量50%的半核對(duì)性放電試驗(yàn)，試驗(yàn)對(duì)蓄電池進(jìn)行放電5h內(nèi)，其電壓低于10.8V即為不合格電池。

由表1可知，8組蓄電池中有4組蓄電池容量極低，達(dá)不到運(yùn)行要求。蓄電池在自然條件下運(yùn)行了6年以后，其運(yùn)行壽命和電池容量很難達(dá)到國網(wǎng)上海市電力公司所規(guī)定的技術(shù)要求。

2蓄電池與溫度的關(guān)系

蓄電池在變配電站內(nèi)運(yùn)行時(shí)，有的內(nèi)蓄電池經(jīng)多年運(yùn)行仍然擁有充足的電量，有的蓄電池容量卻損失巨大。經(jīng)過調(diào)研發(fā)現(xiàn)，蓄電池容量的損失與否與溫度有密切關(guān)系。

表1　市北供電公司開關(guān)站蓄電池核對(duì)性充放電結(jié)果

2.1蓄電池容量與溫度的關(guān)系

目前市北供電公司變配電站內(nèi)常用的蓄電池均為閥控式蓄電池。它的常用標(biāo)準(zhǔn)是：當(dāng)運(yùn)行時(shí)環(huán)境溫度為25℃時(shí)，其容量為100%，當(dāng)環(huán)境溫度在25攝氏度以上時(shí)，溫度每升高10攝氏度時(shí)，蓄電池容量就會(huì)減少50%，這就意味著溫度越高，其容量就越小。

2.2蓄電池壽命與溫度的關(guān)系

環(huán)境溫度對(duì)蓄電池壽命影響非常大，當(dāng)溫度升高時(shí)，蓄電池的極板腐蝕將加劇，同時(shí)消耗更多的水，從而使蓄電池的壽命縮短。蓄電池出廠所標(biāo)示的試驗(yàn)壽命是在環(huán)境溫度為25℃時(shí)標(biāo)定的，當(dāng)蓄電池長期運(yùn)行溫度高于標(biāo)定溫度6～10℃時(shí)，其使用壽命會(huì)減少一半。

閥控式蓄電池壽命和容量都與溫度有著密切的關(guān)系，因此將溫度控制在25℃左右為蓄電池的最佳運(yùn)行工況。在《直流電源系統(tǒng)運(yùn)行規(guī)范》中，對(duì)蓄電池運(yùn)行溫度亦有明確的規(guī)定：蓄電池室的溫度宜保持在5～30℃，最高不應(yīng)超過35℃并應(yīng)通風(fēng)良好。

3相關(guān)運(yùn)行規(guī)定

《直流電源系統(tǒng)管理規(guī)范》中對(duì)蓄電池的安裝、運(yùn)行、維護(hù)等均有著詳細(xì)規(guī)定。

《直流電源系統(tǒng)技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)》規(guī)定：大容量蓄電池應(yīng)安裝在專門的蓄電池室內(nèi)。由于各地環(huán)境溫度存在較大差異，允許安裝在柜內(nèi)的蓄電池容量也會(huì)有所差別?？蓪⑿铍姵匕惭b在柜內(nèi)的條件是：在運(yùn)行中，任何一個(gè)單體蓄電池的溫度不超過35℃。

《直流電源系統(tǒng)運(yùn)行規(guī)范》規(guī)定：蓄電池室的溫度宜保持在5～30℃，最高不應(yīng)超過35℃，并應(yīng)通風(fēng)良好。同時(shí)，在《直流電源系統(tǒng)運(yùn)行規(guī)范》的編制說明中有：溫度對(duì)閥控式蓄電池的壽命有著重要影響，要求運(yùn)行溫度宜保持在5～30℃，最高不應(yīng)超過35℃，凡滿足不了該規(guī)定的，應(yīng)安裝空調(diào)或采取其他采暖、降溫措施。

4蓄電池恒溫柜設(shè)計(jì)

對(duì)蓄電池的容量與壽命本質(zhì)有了充分了解后得出，要讓蓄電池有較長的壽命和保證一定的蓄電池容量，就要給蓄電池創(chuàng)造一個(gè)恒溫的環(huán)境。結(jié)合上海的天氣條件來看，就目前的技術(shù)而言，給蓄電池柜安裝一個(gè)空調(diào)是最簡便、經(jīng)濟(jì)、實(shí)用的方法。如果要安裝簡便，方便維護(hù)的話，小車式空調(diào)無疑是最佳的選擇。然而小車式空調(diào)的開發(fā)費(fèi)用非常巨大，超出了項(xiàng)目的成本預(yù)算，因此使用機(jī)柜型小型空調(diào)制冷代替小車式空調(diào)，即設(shè)計(jì)專門適用于蓄電池的恒溫柜。

變配電站內(nèi)使用的蓄電池柜，是按直流電源系統(tǒng)管理規(guī)范中的標(biāo)準(zhǔn)來生產(chǎn)的，并通過了國家型式試驗(yàn)。蓄電池恒溫柜的試制是按照國網(wǎng)標(biāo)準(zhǔn)的基礎(chǔ)上來改進(jìn)的，這樣就可以減少前期的研制開發(fā)部分，并能與現(xiàn)在常用的蓄電池柜互換?？紤]到機(jī)柜空調(diào)的重量，適當(dāng)加厚了柜門厚度，并把雙開門改到單開門來解決此問題，經(jīng)現(xiàn)場調(diào)試并試驗(yàn)，密封度良好。

機(jī)柜空調(diào)運(yùn)行時(shí)會(huì)有冷凝水流出。為了解決冷凝水的問題，可以把冷凝水經(jīng)排水管流進(jìn)集水箱，在集水箱內(nèi)經(jīng)過發(fā)熱元件加熱，使冷凝水化為水蒸汽，再經(jīng)過對(duì)流排氣口排到大氣中，內(nèi)部的發(fā)熱器件屬于新型自調(diào)節(jié)發(fā)熱器件，根據(jù)發(fā)熱器表面的溫度來調(diào)節(jié)自身的電阻。這樣，蓄電池恒溫柜的冷凝水排水問題就解決了。

5現(xiàn)場安裝和改造

蓄電池恒溫柜研制成功后，工作人員對(duì)汽車客運(yùn)開關(guān)站和三湘開關(guān)站的蓄電池柜進(jìn)行了更換。該更換過程僅用了3h，施工非常簡便。更換后的蓄電池恒溫柜內(nèi)有溫度顯示，隨時(shí)察看柜內(nèi)溫度，以確保蓄電池在良好環(huán)境溫度下運(yùn)行。

但是現(xiàn)場有那么多的變配電站蓄電池柜要全部調(diào)換，需要大量的費(fèi)用以及人力資源。經(jīng)過對(duì)現(xiàn)場的蓄電池柜進(jìn)行了查看和分析，提出對(duì)現(xiàn)場的蓄電池柜進(jìn)行現(xiàn)場改造。最后，選擇了兩座開關(guān)站來進(jìn)行現(xiàn)場試驗(yàn)，并取得成功。

對(duì)蓄電池柜進(jìn)行現(xiàn)場改造的具體做法如下：

(1) 測量前后柜門尺寸，先將前門玻璃做好，前門做成真空雙層玻璃，玻璃四周做好保溫層。

(2) 后門加厚后把空調(diào)和冷凝水集水箱安裝好。周邊做好保溫層，方便現(xiàn)場安裝做好的門。

(3) 在不停電情況下，移出蓄電池柜內(nèi)的蓄電池，在蓄電池柜兩個(gè)側(cè)面和底部加貼保溫層，所采用的保溫材料均為阻燃型材料。頂部安裝微流風(fēng)扇，做好后安裝上前后柜門，移入蓄電池，接通電源，整個(gè)改造就完成了。

由于改造過程比較簡單，只要做好準(zhǔn)備工作，四、五個(gè)人一天就能完成一個(gè)開關(guān)站的改造工作，這樣做能降低的約1/3的成本，極具推廣價(jià)值。

6結(jié)語

本文研制的蓄電池恒溫柜具有結(jié)構(gòu)簡單，設(shè)計(jì)合理，運(yùn)行穩(wěn)定，并且維護(hù)成本較低等特點(diǎn)，延長了蓄電池運(yùn)行壽命，保證了蓄電池容量。在市北供電公司管轄范圍的變配電站內(nèi)試運(yùn)行情況良好。特別是在高溫季節(jié)，蓄電池恒溫柜能夠很好地控制蓄電池的運(yùn)行環(huán)境溫度，更好地執(zhí)行了國家電網(wǎng)《直流電源系統(tǒng)管理規(guī)范》中有關(guān)要求。

(本文編輯：趙艷粉)

Development and Application of Constant Temperature Storage Battery Cabinet in Distribution Substation

CAI Chao-qi, DAI Li-ping

(StateGridShibeiPowerSupplyCompany,SMEPC,Shanghai200072,China)

Abstract:Activation experiment on the substation battery indicated that the battery service life and capacity are not ideal. After years of service in natural condition, the storage battery life and capacity can not meet the technical requirements stipulated by Shanghai Municipal Electric Power Company. Therefore, storage battery constant temperature cabinet can be installed to ensure the battery operation in normal environment. Considering that there are more high-temperature days in Shanghai in summer, constant temperature cabinet can improve the battery operating environment, prolong the battery service life, ensure the battery capacity, and guarantee the safe operation of power grid.

Key words:storage battery; capacity; service life; constant temperature

DOI：10.11973/dlyny201603008 10.11973/dlyny201603009

作者簡介：蔡潮琦(1955)，男，技師，從事變電運(yùn)行工作。

中圖分類號(hào)：TM912

文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A

文章編號(hào)：2095-1256(2016)03-0301-03

收稿日期：2016-02-23