蓄電池室內監控技術的探究

林立鵬

（廣東電網責任有限公司佛山供電局，廣東佛山，528000）

目前變電站大都使用鉛酸蓄電池，其屬于化學電池，由極群組插入稀硫酸溶液中構成，正極板為二氧化鉛，負極板為海綿狀鉛。放電時兩電極的有效物質和硫酸反應，轉變為硫酸鉛；充電時，又恢復為原來的鉛和二氧化鉛。蓄電池有它的固定壽命，影響蓄電池使用壽命的因素有很多，如制造質量、存放和運行環境、維護質量等。運行數據表明，造成蓄電池壽命下降的原因更多是蓄電池運行環境惡劣造成的，而單依賴人工對蓄電池運行環境進行檢測和控制無法達到對蓄電池的實時有效檢測。

1 影響蓄電池運行的主要原因分析

1.1 溫度對蓄電池的影響

當電解液溫度高時，離子運動速度加快、獲得的動能增加，因此滲透力增強，從而使蓄電池內阻減小、擴散速度加快、電化反應加強；當電解液溫度下降時，滲透力降低，蓄電池內阻增大、擴散速度降低、電化反應滯緩。可見環境溫度是影響蓄電池安全有效運行的主要因素。

1.1.1 溫度影響充電電壓。蓄電池無論在浮充狀態或在循環狀態下運行，為了保證蓄電池的性能，都需要隨蓄電池的溫度變化來改變充電電壓，單體電壓溫度補償系數為-(3～7)mv/℃。在充電過程中，當蓄電池溫度超過40°時，應降低充電電流，防止蓄電池過充電。

1.1.2 溫度影響蓄電池容量。蓄電池的運行溫度對電池容量的影響較大，在不同的溫度范圍內，溫度對容量的影響系數不一樣，在低溫時電池的容量隨溫度的升高而提高，然而過高的溫度也會對蓄電池產生不利的影響，從而導致蓄電池容量下降，壽命縮短。另一方面可以看出，鉛酸蓄電池不易長時間工作在較低溫度，比如5℃時放電容量僅達到額定容量的70%，不能發揮蓄電池的最大效能。在進行蓄電池核容是也必須考慮溫度的影響。

1.1.3 溫度影響蓄電池壽命。溫度基本上是每升高10℃，蓄電池浮充壽命減少約一半。高溫對蓄電池失水干涸、熱失控、正極板柵腐蝕和變形等都起到加速作用，低溫會引起負極鈍化失效，溫度波動會加速鉛酸蓄電池內部短路等等。這些都將影響蓄電池壽命。

1.1.4 溫度加速自放電。溫度是影響電池自放電的主要因素，溫度越高，蓄電池自放電率越高。因此，蓄電池要避免在高溫環境下長期儲存。

1.2 影響蓄電池的其它環境因素

1.2.1 濕度對蓄電池的影響蓄電池室內濕度增加，會影響蓄電池及其端子對地的絕緣，甚至會引發短路，影響蓄電池組的運行。特別是在南方的高濕、高溫天氣。尤為嚴重。因此，保持蓄電池室內部的干爽可以提高蓄電池的安全運行。

1.2.2 氫氣對蓄電池安全穩定運行的影響。蓄電池在日常運行時會排出氫氣，日積月累會達到一定的濃度，遇到火花時會引起爆炸。嚴重威脅到蓄電池的安全運行。

1.2.3 人為因素。一些蓄電池的意外損壞，維護人員維護不當和不及時也是主要原因。一只蓄電池剛出現異常時能及時發現并處理，可以防止蓄電池組繼續故障，拖累整個直流系統。

2 蓄電池室內監測控制系統的技術研究

根據上面分析，有必要對蓄電池組的運行環境進行實時監測控制，實現溫度和濕度檢測功能、氫氣氣體檢測控制功能、蓄電池漏液檢測功能、定時排氣功能、以及蓄電池輸出電流檢測功能。對檢測的數據進行收集、分析判斷，可以就地告警、遠方告警和傳輸數據，可以實現智能控制。硬件電路思路如圖1。

圖1 蓄電池室內監測控制系統電路圖

2.1 變電站是電網的樞紐，因系統故障難免會使站用電源出現短時失壓的情況，如重合閘動作、備自投動作、站用電源切換等造成瞬時停電，都會造成蓄電池室內部空調的失壓。一些空調在停電數秒再回復電壓，也不能重新啟動，需要人為進行啟動，浪費大量的人力。系統設置了來電重啟功能，當來電恢復后自動自動使空調設備回復到失電前狀態。考慮到備自投、重合閘、以及避免空調壓縮機的頻繁啟動，增加了啟動延時，一般設30秒以上。

2.2 實現對蓄電池室內部的實時監測，包括溫度、濕度、氫氣氣體的監測。測溫傳感器選擇采用單總線的設計，只有一根數據線，系統中的數據交換，控制都由這根線完成，便于使用和控制。測量溫度范圍為-55℃～+125℃（北方）、在-10℃～+85℃（南方）范圍內，精度為±0.5℃，適合于室內測溫的需求。如果室內空間都比較大，需要幾個溫度傳感器共同測溫，才能做到精確測量，所以可以將多個傳感器并聯在一條的單線上，實現多點測溫。應具有體積小、電壓適用范圍寬等特點，根據現場于構建設計對應的測溫方案。

2.3 實現對蓄電池內氫氣的檢測和定時換氣功能，鉛酸蓄電池在日常運行時會產生氫氣和酸氣，特別是在均充時候，如果在密封的蓄電池內長期積累會累積一定的濃度。因此設置氫氣檢測功能，可以啟動排氣扇，稀釋室內的酸霧。同時設定定時20天左右啟動排氣扇排氣20分鐘，以更換室內空氣。

2.4 設置遠程監測和控制功能。系統可以講蓄電池室內的數據實時上送到遠端系統，同時遠端系統也可以控制室內的空調設備。室內裝設對立的溫濕度監測標記，需要時可以要看測量值，再與系統數據進行比較，以判斷測溫系統是否偏離誤差。設計遠程監測控制空調啟動功能可以減少運行人員大量的工作，節省人力成本。

2.5 系統的擴展應用。系統可以擴展，不僅應用于蓄電池室，也可已應用于繼電保護控制室、電容器室、通訊機房、安全工器具室等變電站室內的監控，也可以在屋外開關端子箱安裝溫度濕度傳感器，將各端子箱的數據集中采集分析，形成整座變電站的環境監控。再將數據上送到調度監控系統，調度監控系統可接收全公司多座變電站的環境數據，形成分析曲線和報表。

3 系統設計的問題分析

3.1 傳感器的性能問題

檢測儀表與傳感器性能不穩定，檢測儀表和傳感器的性能直接影響溫濕度的控制效果，由于在恒溫恒濕試驗箱中選擇的監測點的數量較少以及位置不合理，往往是造成傳感器采集的數據失真，與實際情況有較大差異，再加上一些溫濕度傳感器的性能不穩定，將會大大影響溫濕度控制的效果。自適應逆控制技術應用于恒溫恒濕試驗箱的控制，可解決其控制過程的瓶頸問題：即多變量、非線性、強耦合以及大滯后復雜系統的控制問題。

3.2 來電時應延時實現空調自啟動

對于變電站蓄電池室的空調設備，更多機會受到系統瞬時掉電的影響，例如系統故障、重合閘動作的時間，或者加上后加速動作、備自投動作的時間，因此，空調自啟動的延時應考慮這些因素。同時為了避免空調設備的頻繁啟動，造成空調壓縮機故障，也要求增加必要的延時，延時時間可以在2分鐘以上。

3.3 通訊規約的問題

對于系統的通訊規約設計，應該適應變電站監控和調度監控的要求，如果是數字化變電站應采用61850規約，以與變電站監控實現數據共享。

4 結束語

變電站蓄電池室內的環境監控對提高蓄電池的效能和使用壽命是十分重要的，對蓄電池環境數據的網絡信息化、智能化管理有利于節省人力成本和提高效率。

[2]吳波,王庫,劉旭生等.變電站設備溫度預警系統研究與實現[J].建筑電氣,2012(11):47-54.

[3]王建軍.太陽能光伏發電應用中的溫度影響[J].青海師范大學學報(自然科學版).2005年第1期