蓄電池在線更換及開路補償研究與應(yīng)用

彭淑明 陳裕云 周小兵 李晨陽

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、直流回路和直流負載四個部分組成，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，此時若系統(tǒng)發(fā)生故障，繼電保護裝置將因失電而拒動，從而造成事故擴大，甚至可能導(dǎo)致變壓器損壞的嚴重事件。

1.2 蓄電池運行6-8年常出現(xiàn)容量下降至80%以下，按規(guī)程要求需進行更換。220kV及以上變電站都擁有兩組蓄電池組，更換時進行單組蓄電池更換，另一組蓄電池組正常運行。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，為避免直流母線無蓄電池運行，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脫離控制母線運行，直流電源系統(tǒng)缺乏對這一異常情況的檢測機制無法預(yù)警，若這種情況下出現(xiàn)交流停電將造成所有直流負載失電，此時若一次系統(tǒng)發(fā)生故障，同樣將導(dǎo)致繼電保護裝置將因失電而拒動。

針對蓄電池存在的上述問題，研發(fā)了GDKLBC系列蓄電池在線更換及開路補償裝置，在更換蓄電池組時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，將正常蓄電池電量轉(zhuǎn)化為直流母線電壓，為母線負載供電，確保母線負載不失電，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、電信基站及電信機房內(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載容量選擇型號，型號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對環(huán)境及能源的影響

在線放電裝置工作時，會將蓄電池儲存的電能轉(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)加強監(jiān)測并采取針對措施。

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標準機箱，機箱尺寸為483（長）*177（高）*350（深）mm，機箱前安裝法蘭帶安裝固定孔，可直接安裝于19英寸標準機柜上，安裝簡單方便。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 蓄電池開路補償?shù)膽?yīng)用

220V蓄電池組直流系統(tǒng)接線方式：

裝置安裝時，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，則每段的蓄電池數(shù)量減半），按圖4所示接入裝置：

裝置安裝完成后，合上DK4，測量輸出VO+和VO-電壓為187左右;斷開DK4，合上DK5，測量輸出VO+和VO-電壓為187左右;斷開DK5，合上DK6，測量輸出VO+和VO-電壓為187左右。以上測量正常后，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，其他段仍可通過開路補償裝置為直流母線供電，只要第一、二、三段電池未同時出現(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，若先拆下舊電池，然后安裝新電池，則在舊電池拆下、新電池裝好前的過渡期間僅靠充電機帶直流母線運行，此時若出現(xiàn)交流停電，將導(dǎo)致直流母線失電，所有保護裝置無法工作。因此，規(guī)程嚴令禁止直流母線無蓄電池運行。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。

六、結(jié)語

蓄電池在線更換及開路補償裝置為只有單組蓄電池組的變電站進行蓄電池更換或蓄電池充放電時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行過程中可能出現(xiàn)的隱患，保證了變電站的安全運行。