防止变电站运行中铅酸蓄电池组开路的跨接技术

2016-03-11周永光罗文杰佘楚云胡晓霞

中国新通信 2016年2期

关键词：开路

周永光罗文杰佘楚云胡晓霞

【摘要】阀控式铅酸蓄电池因其安全稳定、占地小、免加液等优点被变电站广泛的作为应急备用电源应用于直流系统中。为了确保电压和容量同时满足直流系统的要求，阀控式铅酸蓄电池采用串联成蓄电池组的方式进行工作。串联成蓄电池组后，当其中一节蓄电池性能严重劣化后，在蓄电池组对外供电时就有可能因持续放电导致性能加速劣化，使蓄电池开路，蓄电池组失去供电能力，导致直流失电事故发生。本文重点研究防止变电站运行中铅酸蓄电池组开路的跨接技术。

【关键词】跨接阀控式铅酸蓄电池开路

一、蓄电池的运行及现行监测手段

1.1浮充状态下的蓄电池组

投入到变电站直流系统中的阀控式铅酸蓄电池组在正常运行的情况下会一直与整流模块连接在一起，直流系统中的蓄电池组在大部分的时间下都处于浮充状态，在浮充状态下，整流模块对蓄电池组进行极小电流的充电用来弥补蓄电池自身微小的电量流失，此时蓄电池组两端的组压实际为整流模块的输出电压，理论上浮充时的蓄电池的容量接近理想饱和状态，可随时因交流失电而快速对直流系统供电。

1.2现行蓄电池检测手段

现行蓄电池的监测手段主要以监测单节蓄电池电压、温度、组压等数据，少部分会监测内阻等数据，其中电压和温度一般为实时监测而内阻测试由于其测试时一般需要对蓄电池进行短时间的放电会在一定的程度上影响蓄电池正常的状态，所以内阻测试一般会间隔一段时间测试一次，间隔时间一般为1-3月不等。

二、蓄电池组开路原因

2.1连接线路导致的蓄电池组开路

由于蓄电池组是由单节蓄电池由连接条串联组成再连接至母线上，因此每套正常运行的蓄电池组中的连接线都会比较多，因此连接线损坏、固定不牢固等也是导致蓄电池组开路的一个原因。一般工作人员都会定期对蓄电池组进行目视检测、卫生打扫等工作，且连接线断开后，因没有完整的充电回路，整理模块不再对蓄电池组进行充电，蓄电池因自身容量损耗致使电压降低产生报警，因此由连接线路导致的蓄电池开路都会被工作人员及时的检测出，不是本文重点研究的对象。

2.2蓄电池问题导致的蓄电池组开路

内阻是衡量阀控式铅酸蓄电池性能的重要指标，据研究蓄电池内阻的构成及其所占比例如下：1、活性物质（42.70%）；2、板珊（36.00%）；3、隔离板（15.9%）；4、连接部分（5.40%）。由此可见活性物质和板珊在蓄电池内阻中所占比例接近80%，而阀控式铅酸蓄电池因设计生产问题或者运行维护问题会出现基板腐蚀、失水、热失控等故障，这些故障都会导致蓄电池内阻值的增大，当蓄电池组对外进行放电时，就会因该节蓄电池内阻值过大而产生很大的压降进而影响蓄电池组的对外放电，当压降达到一定的程度后会对蓄电池造成不可逆的损坏，导致蓄电池开路，解决因内阻过大或蓄电池开路导致的无法放电是本文重点研究的方向。

三、蓄电池组开路跨接技术

3.1跨接技术的必要性

蓄电池内阻值的增大对于浮充中的蓄电池表现出的状态往往为电压值略高，但蓄电池电压高也可能是因为过充造成，且因过充造成的电压高的概率要远远大于内阻值过大造成的电压高的概率。

因此有时单单从电压入手难以发现问题，而现行检测设备中的内阻测试又无法实时监测每节蓄电池当前内阻值的状态，只能对性能逐渐降低的蓄电池有预警作用，对于性能突然下降的蓄电池无法及时有效的预警，且最为严重的是此时一旦发生交流失电，蓄电池将无法长时间的进行正常的供电，产生直流事故。

由此可见现有的一般的监测设备都无法有效的预警性能突然下降蓄电池的故障问题，因此开发一种能在蓄电池需要紧急放电时，应对蓄电池内阻过大甚至开路的设备便很有必要。

3.2跨接技术设计思想

蓄电池组因单节蓄电池问题而出现开路，都是因为单节蓄电池内阻过大或者直接开路（此时可认为内阻值无限大），以下将统一按照蓄电池内阻值过大引发蓄电池组开路进行讨论。

1、蓄电池内阻对放电能力的影响：当交流失电，整流模块失去对直流系统的供电能力后，蓄电池组便开始为直流系统供电，如图1所示，但因为每节蓄电池都有内阻，便会在蓄电池两端产生一个与蓄电池电压反向的电压，电压大小为：I放*R内阻（放电电流与内阻的乘积）。正常情况下蓄电池的内阻值极小，一般为毫欧级，因此压降也极小，蓄电池两端的电压下降有限。

当某节蓄电池的内阻值突变增大后，压降便会急剧增加，该节蓄电池两端的电压会迅速降低至放电电压以下，此时又由于压降过大也会加剧该节蓄电池的恶化，进入恶性循环，最终因压降过大导致组压不足或直接导致蓄电池损坏开路，彻底失去对外供电能力。

2、对于蓄电池组开路的跨接技术主要便是应对内阻值过大导致压降增大时，该技术能保证蓄电池组继续对外供电。因由上文得知运用常规的监测手段无法监测突变蓄电池，因此该跨接模块采用了在放电过程中对蓄电池的实时监测，一旦检测出放电中的蓄电池出现异常，便将跨接电路激活，实现对蓄电池的无隙跨接技术，跨接后的放电电流流向如图二所示，当出现异常蓄电池后，跨接模块自动将蓄电池跨接，此时对于整个蓄电池组来讲整组电压仅仅损失一节蓄电池的电压，但保证了蓄电池组对直流系统的持续供电。跨接信号报警会及时上传，以便工作人员在交流供电回复后进有问题的蓄电池组进行彻底的检修。