蓄電池組核對性充放電的幾種方法比較

邱明　龍永平

摘要：直流系統電源作為變電站、發電廠內繼電保護及自動控制裝置的主要供電電源，其供電可靠性對電力系統的安全運行起著重要的作用。文章通過對電力系統變電站內直流電源系統使用的蓄電池組核對性充放電幾種方法的使用進行分析評估，比較各種方法的優缺點，找出蓄電池組核對性充放電的最佳方法。

關鍵詞：直流系統；蓄電池組；充電；放電；電力系統；自動控制裝置 文獻標識碼：A

中圖分類號：TM62 文章編號：1009-2374（2015）05-0079-02 DOI：10.13535/j.cnki.11-4406/n.2015.0371

發電廠、變電站內所有的保護裝置和自動控制裝置基本上都使用直流電源供電。直流系統電源作為變電站、發電廠內繼電保護及自動控制裝置的主要供電電源，其供電可靠性對電力系統的安全運行起著重要的作用。直流系統主要由直流充電機、蓄電池組和直流饋線三大部分組成。蓄電池組是直流系統的核心組成部分，是直流系統的“心臟”。蓄電池組在直流系統中是支持直流系統正常工作的惟一備用電源，并具有吸收直流系統中高頻紋波電流、進行平滑濾波、降低噪聲的作用。為了確保變電站、發電廠內直流電源系統供電的可靠性，對于投入運行的蓄電池組，應定期對蓄電池組進行核對性充放電試驗，使蓄電池組通過放電充電活化，確保每只電池之間的電壓偏差值最小，使蓄電池組運行在最佳狀態和保證有較長的使用壽命，且通過充放電試驗檢驗出蓄電池組中是否存在容量不足或內阻變大的蓄電池，而做出相應的處理，從而確保發供電的安全運行。

1 蓄電池組充放電的方法介紹

想知道蓄電池組的容量，最可靠的方法就是通過放電試驗予以確認。在運行中的變電站進行蓄電池組充放電試驗通常采用以下四種方法進行：

試驗方法1：直接將直流系統運行中的蓄電池組退出直流系統進行放電，待放出所需要的容量后再將蓄電池組投回直流系統中，通過調節使用直流系統中的充電機對蓄電池組進行充電，從而完成整個充放電試驗。

試驗方法2：連接一組備用蓄電池組到直流系統中，將需要進行充放電的運行蓄電池組退出直流系統進行充放電試驗，待充放電試驗完成后投入運行蓄電池組，退出備用蓄電池組。

試驗方法3：調節直流系統充電機的輸出電壓為蓄電池組一半容量時的電壓值，通過蓄電池組對直流負荷供電來完成放電。待放電完成后調節充電機對蓄電池組進行充電。

試驗方法4：通過使用兩個適當容量的二極管分別并接在直流系統蓄電池組的正、負極保險上，然后拉開蓄電池組的輸出保險，對蓄電池組進行放電試驗，待放電試驗完成后投入蓄電池組的輸出保險，并拆除所連接的二極管，使用直流系統充電機對蓄電池組進行充電。

2 四種蓄電池組充放電方法的分析評估

2.1 試驗方法1

該方法簡單方便，只需試驗人員攜帶一套蓄電池組的放電儀器就可以進行充放電試驗，但對于只配置一組蓄電池組的直流系統的運行安全性低，蓄電池組在直流系統中的備用電源作用主要體現在直流系統充電機失效時，能夠發揮備用電源的作用為發電廠、變電站內所有的保護裝置和自動控制裝置繼續提供直流電源，保證二次系統的正常運行。當蓄電池組退出直流系統進行充放電試驗的期間，變電站附近發生嚴重短路故障時，會導致站內交流系統電壓下降嚴重，依靠交流電源工作的直流充電機可能會因此而停止工作，使站內保護裝置無法動作切除故障，只能依靠上一級保護動作來切除故障，延長了故障的時間，甚至會造成“火燒連營”，增加了故障的損失。因此相關的直流規程也有規定：不允許直流系統無蓄電池組運行。目前對運行中的變電站已經不允許使用這種方法了。但是對于新建的變電站，由于此時站內的直流負荷對直流電源的有無沒有要求，在這種情況下可以使用操作簡單的試驗方法1。

2.2 試驗方法2

針對方法1中的不安全因素，目前普遍采用先并入一組備用蓄電池組到直流系統中，才將運行中蓄電池組退出進行充放電試驗。此方法在蓄電池組退出直流系統進行充放電試驗的期間，使用備用蓄電池組代替運行的蓄電池組，如果備用蓄電池組容量足夠，則保證了直流系統的安全運行，所以此方法對直流系統的運行安全性高，但是操作起來稍顯煩瑣及存在風險。每次蓄電池組充放電試驗時，試驗人員要攜帶一組備用蓄電池組及便攜式充電機，而且將備用蓄電池組并接入直流系統中時，是在運行中的直流系統上進行的，在工作中存在觸電、短路、直流系統斷電的危險性。通過近幾年來對蓄電池充放電試驗工作的調查，也發生過由于工作人員的疏忽，在連接備用蓄電池組時，造成備用的蓄電池短路而報廢的事情出現。但由于此試驗方法對直流系統運行的安全性高，目前珠海供電局基本采用此方法對配置一組蓄電池組的變電站進行充放電試驗。

2.3 試驗方法3

根據DL/724-2000《發電廠變電所蓄電池直流電源裝置運行與維護技術規程》中第6.3.3.a規定：“發電廠或變電所中只有一組電池，不能退出運行，也不能作全核對性放電，只能用I10恒流放出額定容量的50%，電池組端電壓不得低于2V×n。”所以對于只有一組蓄電池的變電站進行充放電，只能放出50%的額定容量時，可以采用調節直流系統充電機的輸出電壓為蓄電池組一半容量時的電壓值，作為保護值，由于此時蓄電池組端電壓高于充電機的輸出電壓，所以充電機沒有電流輸出，處于熱備用狀態，直流負荷由蓄電池組供電，這時利用直流負荷和外加放電負載對蓄電池組進行50%的容量放電測試。如果蓄電池組容量在80%以上時，蓄電池組放電至額定容量的50%時，其端電壓就會下降至充電機所設的輸出值附近，該電壓值一般約為（1.95～2）V×n之間。待50%的容量放電測試完成后，調節直流系統充電機對蓄電池組充電。使用此方法在放電過程中，當蓄電池組中有失效電池、電壓急劇跌落或容量放出50%端電壓到達充電機的設定值時，充電機開始輸出供電給直流負荷，保證了直流系統的正常運行。或者在蓄電池組放電期間，如果充電機失效無法輸出工作，則蓄電池組仍然可以維持直流系統運行。所以此方法在操作方面比較簡單，不需要攜帶備用蓄電池組和便攜式充電機，但是在蓄電池組放電過程中，出現充電機失效無法輸出工作的同時，蓄電池組由于經過放電容量不足或電池失效端電壓無法滿足直流負荷工作時，將使變電站內直流系統癱瘓或者出現在放電初期由于蓄電池組容量嚴重不足，無法繼續放電，此時的直流系統相當于無蓄電池組運行，需要馬上接入一組能夠起到備用電源作用的蓄電池組，才能保證直流系統的可靠運行。因此此試驗方法對直流系統的安全運行存在一定的風險。但由于這兩種情況出現的幾率比較小，所以此方法對比于試驗方法1，操作同樣簡單，但對直流系統的運行安全性是比較高的。

2.4 試驗方法4

本方法是利用二極管的正向導通、反向截止的特性，將兩個二極管分別并接在蓄電池組正、負極輸出保險兩端，從而實現在蓄電池組放電時仍然可以不退出直流系統起到備用電源的作用，原理接線如圖1所示：

圖1 試驗方法4原理接線圖

在進行蓄電池組核對性充放電試驗時，并接好二極管后，將蓄電池組的輸出保險斷開，由于蓄電池組的端電壓低于充電機電壓，充電機無法向蓄電池組進行充電，相當于蓄電池組的充電回路已經被切斷，可以使用放電儀器對蓄電池組進行放電試驗。在放電期間，如果充電機失效無法輸出直流電源，則蓄電池組可以通過二極管向直流負荷繼續供電，不影響直流系統的正常運行，起到了備用電源的作用。所以此方法在操作方面也比較簡單，不需要攜帶備用蓄電池組和便攜式充電機，但是也存在和試驗方法3同樣的風險，而且需要在運行中的直流系統蓄電池組輸出保險進行并接二極管的工作，因此此方法沒有試驗方法1、3的操作簡單，但是對直流系統的運行安全性也還是比較高的。

3 不同配置條件下的直流系統充放電試驗方法的使用

3.1 配置一套充電機、一組蓄電池組的直流系統

通過以上的分析，在運行的配置一套充電機、一組蓄電池組的直流系統中進行蓄電池組核對性充放電試驗的方法，不允許使用安全性不高的試驗方法1。對于操作比較簡單，安全性也比較高的試驗方法3、4，由于對直流系統的安全運行存在一定的風險，所以在運行的配置一套充電機、一組蓄電池組的直流系統中不推薦使用這兩種方法。從安全的角度考慮，首選還是采用安全性最高的試驗方法2。

3.2 配置兩套充電機、兩組蓄電池組的直流系統

對于采用兩套充電機、兩組蓄電池組配置的直流系統，可通過切換退出其中一套充電機、一組蓄電池進行充放電試驗，保留一套充電機、一組蓄電池在直流系統中。這時可以使用操作最簡單的試驗方法1進行充放電試驗。

4 結語

上述介紹了不同的充放電試驗方法，均各有所長，對于采用一組蓄電池組配置的變電站，首選使用安全性最高的試驗方法2。同時建議直流系統的設計盡量采用“兩充兩電”的配置，因為這時直流系統失電的風險較低，同時避免了使用備用蓄電池組及便攜式充電機的操作煩瑣及操作的風險。所以通過提高直流系統的配置，也是一種減少蓄電池組核對性充放電試驗風險的方法。

參考文獻

[1] 徐劍虹，徐濤.淺談單電池組直流系統中蓄電池組的核對性放電測試[J].直流電源，2005，（4）.

作者簡介：邱明（1977-），珠海供電局電氣工程師，研究方向：電力運行管理；龍永平（1975-），男，廣東英德人，珠海供電局電氣工程師，工程碩士，研究方向：繼電保護管理及運行。

（責任編輯：黃銀芳）