變配電站恒溫蓄電池柜的研制與應用

蔡潮琦，戴莉萍

(國網上海市電力公司市北供電公司，上海　200072)

變配電站恒溫蓄電池柜的研制與應用

蔡潮琦，戴莉萍

(國網上海市電力公司市北供電公司，上海200072)

摘要：對變配電站內蓄電池進行活化試驗發現，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行了若干年后，其運行壽命和電池容量很難達到國網上海市電力公司所規定的技術要求。為滿足蓄電池在正常運行環境下運行可安裝蓄電池恒溫柜。按照上海地區夏季多高溫的情況來看，蓄電池恒溫柜使蓄電池運行環境得到了改善，延長了蓄電池運行壽命，并保證了蓄電池容量，確保了電網的安全運行。

關鍵詞：蓄電池；容量；使用壽命；恒溫

直流系統是變配電站的重要主要部分，利用蓄電池來維持直流系統的運行，如果蓄電池發生故障，直接影響到電網的安全運行。一座變配電站一旦投入運行后，站內的直流系統就同時開始工作了。目前常用的閥控式蓄電池，雖然省去了專門的維護工作，但它對設備運行的環境溫度要求非常高。特別當高溫情況下，閥控式蓄電池的容量就難以充足，且直流系統對蓄電池容量是無法進行監控。因此創造一個良好的適應蓄電池長周期正常運行的環境是很有必要的。

1蓄電池核對性充放電結果

蓄電池核對性充放電也叫定期充放電，就是對浮充電運行的蓄電池，經過一定時間要使極板的物質進行一次較大的充放電反應，以檢查蓄電池容量，從而發現老化電池，及時維護處理，以保證蓄電池的正常運行。

從近些年來對變配電站內的蓄電池進行核對性充放電試驗中發現(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。

運行人員隨機抽樣了8座開關站的8組蓄電池，對其進行額定容量50%的半核對性放電試驗，試驗對蓄電池進行放電5h內，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，達不到運行要求。蓄電池在自然條件下運行了6年以后，其運行壽命和電池容量很難達到國網上海市電力公司所規定的技術要求。

2蓄電池與溫度的關系

蓄電池在變配電站內運行時，有的內蓄電池經多年運行仍然擁有充足的電量，有的蓄電池容量卻損失巨大。經過調研發現，蓄電池容量的損失與否與溫度有密切關系。

表1　市北供電公司開關站蓄電池核對性充放電結果

2.1蓄電池容量與溫度的關系

目前市北供電公司變配電站內常用的蓄電池均為閥控式蓄電池。它的常用標準是：當運行時環境溫度為25℃時，其容量為100%，當環境溫度在25攝氏度以上時，溫度每升高10攝氏度時，蓄電池容量就會減少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系

環境溫度對蓄電池壽命影響非常大，當溫度升高時，蓄電池的極板腐蝕將加劇，同時消耗更多的水，從而使蓄電池的壽命縮短。蓄電池出廠所標示的試驗壽命是在環境溫度為25℃時標定的，當蓄電池長期運行溫度高于標定溫度6～10℃時，其使用壽命會減少一半。

閥控式蓄電池壽命和容量都與溫度有著密切的關系，因此將溫度控制在25℃左右為蓄電池的最佳運行工況。在《直流電源系統運行規范》中，對蓄電池運行溫度亦有明確的規定：蓄電池室的溫度宜保持在5～30℃，最高不應超過35℃并應通風良好。

3相關運行規定

《直流電源系統管理規范》中對蓄電池的安裝、運行、維護等均有著詳細規定。

《直流電源系統技術標準》規定：大容量蓄電池應安裝在專門的蓄電池室內。由于各地環境溫度存在較大差異，允許安裝在柜內的蓄電池容量也會有所差別。可將蓄電池安裝在柜內的條件是：在運行中，任何一個單體蓄電池的溫度不超過35℃。

《直流電源系統運行規范》規定：蓄電池室的溫度宜保持在5～30℃，最高不應超過35℃，并應通風良好。同時，在《直流電源系統運行規范》的編制說明中有：溫度對閥控式蓄電池的壽命有著重要影響，要求運行溫度宜保持在5～30℃，最高不應超過35℃，凡滿足不了該規定的，應安裝空調或采取其他采暖、降溫措施。

4蓄電池恒溫柜設計

對蓄電池的容量與壽命本質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，就要給蓄電池創造一個恒溫的環境。結合上海的天氣條件來看，就目前的技術而言，給蓄電池柜安裝一個空調是最簡便、經濟、實用的方法。如果要安裝簡便，方便維護的話，小車式空調無疑是最佳的選擇。然而小車式空調的開發費用非常巨大，超出了項目的成本預算，因此使用機柜型小型空調制冷代替小車式空調，即設計專門適用于蓄電池的恒溫柜。

變配電站內使用的蓄電池柜，是按直流電源系統管理規范中的標準來生產的，并通過了國家型式試驗。蓄電池恒溫柜的試制是按照國網標準的基礎上來改進的，這樣就可以減少前期的研制開發部分，并能與現在常用的蓄電池柜互換。考慮到機柜空調的重量，適當加厚了柜門厚度，并把雙開門改到單開門來解決此問題，經現場調試并試驗，密封度良好。

機柜空調運行時會有冷凝水流出。為了解決冷凝水的問題，可以把冷凝水經排水管流進集水箱，在集水箱內經過發熱元件加熱，使冷凝水化為水蒸汽，再經過對流排氣口排到大氣中，內部的發熱器件屬于新型自調節發熱器件，根據發熱器表面的溫度來調節自身的電阻。這樣，蓄電池恒溫柜的冷凝水排水問題就解決了。

5現場安裝和改造

蓄電池恒溫柜研制成功后，工作人員對汽車客運開關站和三湘開關站的蓄電池柜進行了更換。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有溫度顯示，隨時察看柜內溫度，以確保蓄電池在良好環境溫度下運行。

但是現場有那么多的變配電站蓄電池柜要全部調換，需要大量的費用以及人力資源。經過對現場的蓄電池柜進行了查看和分析，提出對現場的蓄電池柜進行現場改造。最后，選擇了兩座開關站來進行現場試驗，并取得成功。

對蓄電池柜進行現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) 后門加厚后把空調和冷凝水集水箱安裝好。周邊做好保溫層，方便現場安裝做好的門。

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

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

6結語

本文研制的蓄電池恒溫柜具有結構簡單，設計合理，運行穩定，并且維護成本較低等特點，延長了蓄電池運行壽命，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試運行情況良好。特別是在高溫季節，蓄電池恒溫柜能夠很好地控制蓄電池的運行環境溫度，更好地執行了國家電網《直流電源系統管理規范》中有關要求。

(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，從事變電運行工作。

中圖分類號：TM912

文獻標志碼：A

文章編號：2095-1256(2016)03-0301-03

收稿日期：2016-02-23