淺談變電站落后電池緊急接續裝置的應用

岳剛 陳輝 邱金和

摘要：變電站落后電池在放電初期較容易出現開路、電壓過低、發熱等情形，這些情形容易導致電池組無法實施正常放電檢測，這一現象直接關聯著直流系統蓄電池的常規維護質量。本文本著節約和安全的原則，針對這一情況試研究一種在線運行的接續裝置，以解決當前可能存在的安全隱患。

關鍵詞：變電站;落后電池;緊急接續裝置;應用

一、變電站蓄電池組基本概述

蓄電池組作為操作電源，其不受交流電源的影響，具備可靠獨立的特點，即使區域線路出現短路甚至是停電，其一樣可以進行穩定工作。變電站中的蓄電池組更具有舉足輕重的作用，在變電站交流電出現故障時，蓄電池組可以實現向停電負載的迅速功能。比如其可以實現對斷路器跳合閘的供電，給事故照明設備實施供電，還要給停電時電路中的自動裝置、控制信號、保護裝置和通信裝置供電，這些負載在停電時均需要蓄電池組實施供電。蓄電池組在長期供電的過程，會進行不斷的充電放電，自身會發生各種化學反應，這些化學反應會造成自身的老化，同時單只蓄電池的失效又會影響整個蓄電池組的充放電能力。本文所指的落后電池就是指此類單只或幾只電池，此類電池在放電初期與其他大多數電池相比，其電壓上升緩慢，放電時又會造成電壓的提前降低，從而造成整個蓄電池過熱、電壓過低等應急情況。實踐中往往會要求落后電池退出運行，同時將性能好、同批號的電池補充進去。

二、變電站蓄電池運行的主要特點及維護

（一）變電站蓄電池運行的主要特點

變電站蓄電池是變電站直流系統的主要裝置，其運行是否正常直接關聯著繼電器、電路保護器、信號器的正常運行，直接關聯著整個電網的健康穩定運行。其正常運行時，可以為斷路器提供合閘能量，斷電時可以為通信、繼電保護、變電站機械等提供能量，具體組成如圖1所示。變電站所有直流負荷一直需要穩定的電源，且不能斷電，否則電子原件的損壞和老化會引起故障而導致裝置不穩定，蓄電池組因其具備電壓質量佳、輸出穩定、受容量限制的特點被較好的運用到變電站設備直流供電系統中。

（二）變電站蓄電池的運維管理

從上文不難看出，直流系統是整個變電站的核心，而蓄電池組又是直流系統中最為重要的能量來源，所以變電站蓄電池是整個變電站運行維護管理的重點，但從實際工作實踐來看，也是運行維管的難點，程序復雜，任務繁重，蓄電池維護管理不好直接關聯著直流系統電流的可靠性穩定性。從當前變電站蓄電池組的材質來看，大多數為鉛酸電池，這種電池如果運行環境較為惡劣，或不能適時維管，很容易出現硫化情形，對于蓄電池組充放電會產生直接影響。按照《電力系統用蓄電池直流電源裝置運行與維護技術規程》，變電站直流系統每年必須實施一次維護檢查，維護檢查時必須對其實施充放電試驗，盡可能消除硫化現象，延長蓄電池使用壽命，提升充放電效率。

三、變電站落后電池緊急接續裝置應用的意義

從目前我國國產蓄電池的使用壽命來看，一般電池在線運行不超過5年，且其容量均低于標準容量的70%及以下，這一情形根本不能保證電力設備的安全運行，為了消除這一安全隱患，確保電力設備的安全運行，必須進行電池的更換。據不完全統計，一個中等規模省份電網系統每年更換電池達10萬多個，耗資近4千萬元。由此帶來的更換安全隱患，更換造成的現場操作的風險等更是不容小視。本文所研究的變電站落后電池緊急接續裝置就是為了預防落后電池內阻較大、容量太低而導致電池組無法實施帶載的情況。同時在拆解落后電池時，由于程序較為復雜，再實施回接時繼續放電，存在極大安全隱患，且無有效安全防護方式，此裝置的研發可以較好解決這一問題，其可以實施電池組的任意跨接而不受具體位置的影響，且能自動在單節、多節以及整組蓄電池間平衡電壓，可以在不拆解電池的情況下長時間保持運行。

四、變電站落后電池緊急接續裝置應用的基本原則及目的

總的基本原則就是節約和安全，所謂“節約”，就是研發的電池緊急接續裝置能夠適合各電壓值如35kV、110kV、220kV、500kV變電站的單體蓄電池;所謂“安全”，就是可以不進行電池的拆卸，且可以較長時間的工作，接續便捷，能較為徹底的解決接續放電可能帶來的安全隱患，且必須大大降低操作人員的操作難度和強度。具體來說，必須解決好以下6個方面的基本問題：一是不管落后電池的數量和位置，可以不進行拆卸就可以繼續放電，這是和常規跨接方式根本區別所在;二是能有效防止電池放電開路，預防母線失電而導致安全隱患;三是必須確保維護效果，以解決好單只或幾只落后電池影響整體蓄電池的情形;四是單只或幾只落后電池本身不造成更進一步的損壞;五是現場操作方面，主要包括線路的接入、拆除等，必須滿足安全要求，適應現場施工條件，確保功能不受影響。六是落后電池緊急接續裝置必須成本低廉，操作較為簡單，方便實施推廣。

五、變電站落后電池緊急接續裝置的關鍵點及創新點

一是較為便捷的連接裝置，尤其是絕緣套和鉗夾安全接入端頭，可以在很大程度上避免火花和短路問題的發生，這些安全隱患的消除極大的方便了現場操作，確保了操作安全無事故。

二是一般跨接裝置僅僅能實現一至兩節的裝置跨接，該緊急接續裝置可以較好的避免這一缺陷，該系統可以根據落后電池的內阻、電壓和容量等指標數據自動判斷接續電壓，控制輸出DC/DC模塊，自動通過內部單片機計算出內阻電流和平衡電壓，從而達到自動進行蓄電池電壓分配和平衡電壓的目的，也較好的避免造成蓄電池的進一步損壞。

三是該緊急裝置可以針對無特定定位的落后電池，較好的解決了僅相鄰電池能實施跨接的尷尬，該裝置可以通過取樣實施檢測，后進行電壓點的均衡分配，實施落后電池的各個位置補償，這一功能尤其適合多節落后電池同時出現的情況，從而可以系統的而不是簡單的實施落后電池的跨接，并與該類電池進行并聯輸出，后根據內阻判斷落后電池的電流大小，從而起到活化均衡落后電池的功能。

四是較好的確保了安全。該系統自身設計帶有過熱、過流、開路、短路報警，提醒功能較好的實現了裝置的自我保護，系統由于其自身的電壓均衡完全可以實現長期在線運行，也更加方面維修管理。有單片機構成的主控制邏輯功能，系統造價成本低，結構簡單，性能穩定。

六、變電站落后電池緊急連接裝置基本技術路線

變電站蓄電池在線監測裝置一般由電流檢測模塊、主控制單元、電池單體檢測模塊組成。其中電流檢測模塊主要用來采集注入電池的溫度、電流、電壓等基本數據。主控制單元主要用來對內阻實施測量，電池單體檢測模塊主要用來測量蓄電池的連接電阻和內阻（見圖2）。

圖2 緊急連接裝置圖

在硬件配置上，要配置顯示器、外部通信接口等硬件設備，其中顯示器主要用來顯示查詢和監控內容，通信接口主要用來實施適時聯絡通信。一個監控單元一般對至少兩組蓄電池實施監控。

該裝置采取直流電源供電，所以其能量應取自直流饋線屏，不可取自蓄電池組。在具體連接方式上，宜采用的接線方法是雙線制，于每節電池的正負極各引接一根采樣線，達到有效避免放電時影響電壓測量精度的問題，此裝置宜采用智能系統，對整體電源實施 有效監控，具體來說：一是有效連接電力通信系統，從中獲取蓄電池容量、數量以及整流器等情況信息。二是將蓄電池組信息、電源整流模塊、到站時間、告警閾值等信息適時進行存儲，以便調用。三是根據存儲信息，記錄通信電源容量，并將該數據值與告警閾值進行對比，以判斷是否存在安全隱患，如超過告警閾值則裝置發出預警信號。

七、應用前景

電力系統是一個國家的國民經濟支柱，對于變電站蓄電池的維護管理則是變電站日常工作的重要組成部分，隨著信息化技術的不斷更新，變電站蓄電池的維護管理的技術方法手段也更應該與時俱進，朝著更加科學化、便捷化、自動化、智能化的方向發展，本文所研究的變電站落后電池緊急接續裝置就可以較好的實現線上自動系統監測，這也是變電站蓄電池維護管理的大勢所趨，具有較強的推廣意義，也具有十分廣闊的市場空間。

八、結語

綜上所述，本文從變電站落后蓄電池常規維護和可能產生的安全隱患入手，分析了隱患產生的原因，并針對問題提出了研發該緊急接續裝置所應遵守的原則及需解決的問題，并針對技術創新點和關鍵點進行了深入分析，從實際應用情況來看，該裝置可以較好的達到預期性能指標和要求，具有很強的實用價值和很大的市場潛力。

參考文獻：

[1]徐海江.淺談變電站單只落后蓄電池補充充電裝置的應用[J].中國科技信息，2012（24）：102.

[2]王志華，等.變電站蓄電池運行維護關鍵技術難點分析[J].廣東電力.2017（08）：8-13.

[3]謝紅五，李亞男，郭新紅.落后電池電壓均衡裝置及其應用[J].東北電力技術.2014（10）：38-39.

作者簡介：岳剛（1988-），男，漢族，云南玉溪人，工程師，本科，主要從事高壓電氣設備絕緣與監測研究工作。