变配电站恒温蓄电池柜的研制与应用

蔡潮琦，戴莉萍

(国网上海市电力公司市北供电公司，上海　200072)

变配电站恒温蓄电池柜的研制与应用

蔡潮琦，戴莉萍

(国网上海市电力公司市北供电公司，上海200072)

摘要：对变配电站内蓄电池进行活化试验发现，目前变配电站所使用的蓄电池寿命和容量均不理想。蓄电池在自然条件下运行了若干年后，其运行寿命和电池容量很难达到国网上海市电力公司所规定的技术要求。为满足蓄电池在正常运行环境下运行可安装蓄电池恒温柜。按照上海地区夏季多高温的情况来看，蓄电池恒温柜使蓄电池运行环境得到了改善，延长了蓄电池运行寿命，并保证了蓄电池容量，确保了电网的安全运行。

关键词：蓄电池；容量；使用寿命；恒温

直流系统是变配电站的重要主要部分，利用蓄电池来维持直流系统的运行，如果蓄电池发生故障，直接影响到电网的安全运行。一座变配电站一旦投入运行后，站内的直流系统就同时开始工作了。目前常用的阀控式蓄电池，虽然省去了专门的维护工作，但它对设备运行的环境温度要求非常高。特别当高温情况下，阀控式蓄电池的容量就难以充足，且直流系统对蓄电池容量是无法进行监控。因此创造一个良好的适应蓄电池长周期正常运行的环境是很有必要的。

1蓄电池核对性充放电结果

蓄电池核对性充放电也叫定期充放电，就是对浮充电运行的蓄电池，经过一定时间要使极板的物质进行一次较大的充放电反应，以检查蓄电池容量，从而发现老化电池，及时维护处理，以保证蓄电池的正常运行。

从近些年来对变配电站内的蓄电池进行核对性充放电试验中发现(见表1)，目前变配电站所使用的蓄电池寿命和容量均欠理想。

运行人员随机抽样了8座开关站的8组蓄电池，对其进行额定容量50%的半核对性放电试验，试验对蓄电池进行放电5h内，其电压低于10.8V即为不合格电池。

由表1可知，8组蓄电池中有4组蓄电池容量极低，达不到运行要求。蓄电池在自然条件下运行了6年以后，其运行寿命和电池容量很难达到国网上海市电力公司所规定的技术要求。

2蓄电池与温度的关系

蓄电池在变配电站内运行时，有的内蓄电池经多年运行仍然拥有充足的电量，有的蓄电池容量却损失巨大。经过调研发现，蓄电池容量的损失与否与温度有密切关系。

表1　市北供电公司开关站蓄电池核对性充放电结果

2.1蓄电池容量与温度的关系

目前市北供电公司变配电站内常用的蓄电池均为阀控式蓄电池。它的常用标准是：当运行时环境温度为25℃时，其容量为100%，当环境温度在25摄氏度以上时，温度每升高10摄氏度时，蓄电池容量就会减少50%，这就意味着温度越高，其容量就越小。

2.2蓄电池寿命与温度的关系

环境温度对蓄电池寿命影响非常大，当温度升高时，蓄电池的极板腐蚀将加剧，同时消耗更多的水，从而使蓄电池的寿命缩短。蓄电池出厂所标示的试验寿命是在环境温度为25℃时标定的，当蓄电池长期运行温度高于标定温度6～10℃时，其使用寿命会减少一半。

阀控式蓄电池寿命和容量都与温度有着密切的关系，因此将温度控制在25℃左右为蓄电池的最佳运行工况。在《直流电源系统运行规范》中，对蓄电池运行温度亦有明确的规定：蓄电池室的温度宜保持在5～30℃，最高不应超过35℃并应通风良好。

3相关运行规定

《直流电源系统管理规范》中对蓄电池的安装、运行、维护等均有着详细规定。

《直流电源系统技术标准》规定：大容量蓄电池应安装在专门的蓄电池室内。由于各地环境温度存在较大差异，允许安装在柜内的蓄电池容量也会有所差别。可将蓄电池安装在柜内的条件是：在运行中，任何一个单体蓄电池的温度不超过35℃。

《直流电源系统运行规范》规定：蓄电池室的温度宜保持在5～30℃，最高不应超过35℃，并应通风良好。同时，在《直流电源系统运行规范》的编制说明中有：温度对阀控式蓄电池的寿命有着重要影响，要求运行温度宜保持在5～30℃，最高不应超过35℃，凡满足不了该规定的，应安装空调或采取其他采暖、降温措施。

4蓄电池恒温柜设计

对蓄电池的容量与寿命本质有了充分了解后得出，要让蓄电池有较长的寿命和保证一定的蓄电池容量，就要给蓄电池创造一个恒温的环境。结合上海的天气条件来看，就目前的技术而言，给蓄电池柜安装一个空调是最简便、经济、实用的方法。如果要安装简便，方便维护的话，小车式空调无疑是最佳的选择。然而小车式空调的开发费用非常巨大，超出了项目的成本预算，因此使用机柜型小型空调制冷代替小车式空调，即设计专门适用于蓄电池的恒温柜。

变配电站内使用的蓄电池柜，是按直流电源系统管理规范中的标准来生产的，并通过了国家型式试验。蓄电池恒温柜的试制是按照国网标准的基础上来改进的，这样就可以减少前期的研制开发部分，并能与现在常用的蓄电池柜互换。考虑到机柜空调的重量，适当加厚了柜门厚度，并把双开门改到单开门来解决此问题，经现场调试并试验，密封度良好。

机柜空调运行时会有冷凝水流出。为了解决冷凝水的问题，可以把冷凝水经排水管流进集水箱，在集水箱内经过发热元件加热，使冷凝水化为水蒸汽，再经过对流排气口排到大气中，内部的发热器件属于新型自调节发热器件，根据发热器表面的温度来调节自身的电阻。这样，蓄电池恒温柜的冷凝水排水问题就解决了。

5现场安装和改造

蓄电池恒温柜研制成功后，工作人员对汽车客运开关站和三湘开关站的蓄电池柜进行了更换。该更换过程仅用了3h，施工非常简便。更换后的蓄电池恒温柜内有温度显示，随时察看柜内温度，以确保蓄电池在良好环境温度下运行。

但是现场有那么多的变配电站蓄电池柜要全部调换，需要大量的费用以及人力资源。经过对现场的蓄电池柜进行了查看和分析，提出对现场的蓄电池柜进行现场改造。最后，选择了两座开关站来进行现场试验，并取得成功。

对蓄电池柜进行现场改造的具体做法如下：

(1) 测量前后柜门尺寸，先将前门玻璃做好，前门做成真空双层玻璃，玻璃四周做好保温层。

(2) 后门加厚后把空调和冷凝水集水箱安装好。周边做好保温层，方便现场安装做好的门。

(3) 在不停电情况下，移出蓄电池柜内的蓄电池，在蓄电池柜两个侧面和底部加贴保温层，所采用的保温材料均为阻燃型材料。顶部安装微流风扇，做好后安装上前后柜门，移入蓄电池，接通电源，整个改造就完成了。

由于改造过程比较简单，只要做好准备工作，四、五个人一天就能完成一个开关站的改造工作，这样做能降低的约1/3的成本，极具推广价值。

6结语

本文研制的蓄电池恒温柜具有结构简单，设计合理，运行稳定，并且维护成本较低等特点，延长了蓄电池运行寿命，保证了蓄电池容量。在市北供电公司管辖范围的变配电站内试运行情况良好。特别是在高温季节，蓄电池恒温柜能够很好地控制蓄电池的运行环境温度，更好地执行了国家电网《直流电源系统管理规范》中有关要求。

(本文编辑：赵艳粉)

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

作者简介：蔡潮琦(1955)，男，技师，从事变电运行工作。

中图分类号：TM912

文献标志码：A

文章编号：2095-1256(2016)03-0301-03

收稿日期：2016-02-23