一种阀控式铅酸蓄电池充放电模块的应用研究

刘惠 罗文杰

摘  要：在当前的直流系统中，阀控式铅酸蓄电池作为后备电源被广泛的使用，究其原因是因为阀控式铅酸蓄电池稳定性好、维护简单、操作方便，因其很少维护也被厂家叫做阀控式免维护铅酸蓄电池。但其实厂商所说的免维护仅仅是蓄电池不需人为加酸加水维护。目前蓄电池主要的维护手段除了日常的外观检查、卫生清理外，最为重要的为定期的核容性充放电，此方法在一定层度上可以减缓浮充电压不均的问题，延长蓄电池使用年限，但需要人员到现场进行放电回路連接，充放电完毕后再投入直流系统中，比较浪费人力、物力。文章则主要研究一种阀控式铅酸蓄电池充放电模块，该模块同时具备常规的监测能力，可检测蓄电池电压、温度、内阻等参数，研究模块在蓄电池运行维护方面具备的优势。

关键词：直流系统;阀控式铅酸蓄电池;充放电模块

1 蓄电池充放电种类

1.1 核对性充放电

阀控式密闭铅酸蓄电池在其投运时，以及投运后每隔2年都要进行核对性充放电试验，在电池运行6年后，每隔1年便要进行一次核对性充放电试验。核对性充放电的主要是将处于浮充状态的蓄电池组现以0.1C的电流进行放电，放电完成后再对蓄电池组以不大于0.25C的电流充电（一般取值0.1C），充电过程为先恒流再恒压。此试验可实现两个目的：（1）监测整组蓄电池的容量能否达到要求;（2）发现性能差异较大的蓄电池，将其脱离蓄电池组后进行单独的充放电。

1.2 运行中的浮充、均充

蓄电池组在正常的运行中大多数时间处于浮充状态，根据蓄电池厂商的不同，浮充电压也不仅相同，大多为2.20-2.27V，此时的蓄电池在理论上处于电量充足状态，一旦交流断电，蓄电池组可以以最优状态投入直流系统中。为使蓄电池组中各节蓄电池能达到均匀一致的充电，会对电池进行均充，一般单体的均充电压为2.30-2.35V，均充为恒压充电。一般的均浮充的设置为：蓄电池组平时运行在浮充状态，每隔一定的时间进入均充，但均充的时间不会太长，均充结束后再次进入浮充。

2 充放电模块在蓄电池上的应用

2.1 整组蓄电池充放电的弊端

由于蓄电池的串联的特性，对运行中的电池组在现阶段基本全部采用整组充放电。这种方法虽然能在测试的过程中发现容量不足的电池但仍需在充电结束后将其脱离蓄电池组进行单体蓄电池的充放电维护;有时在蓄电池正常运行的阶段会发现一些电压明显低于浮充电压的电池，对于低电压的蓄电池一般为容量不足或者性能下降，对于此类电池也是将其脱离蓄电池组后进行单体充放电，根据充放电结果判断电压低的原因，进一步确认能否继续使用。该种方法需要将某些节电池脱离蓄电池组，在脱离和重新投运的过程中蓄电池组处于离线状态，如变电站只有一组蓄电池则会导致直流系统无后备电源，大大降低了其安全性，且需要工作人员在现场工作以便及时将脱离的电池再次投入电池组。该过程既存在风险又浪费了大量的人力、物力。

2.2 充放电模块的研究

2.2.1 充放电模块需解决的问题

为消除蓄电池脱离蓄电池组产生的风险，唯一的解决方案便是实现蓄电池组中单节蓄电池的在线充放电，为电池组中的每节蓄电池并联一个模块，该模块可实现蓄电池的放电和充电，常规的监测如：电压、温度、内阻。就目前的技术水平来言常规的监测技术已经非常的成熟，需解决的问题的主要是在一个较小的模块中实现单体的充放电。

2.2.2 充放电模块设计思想

充放电模块并联在每一节蓄电池的两端，所有模块通过通讯线与智能化信息平台组成一整套系统后，通过智能化信息平台进行操作。该系统的重点是模块充放电功能电路的设计。

（1）放电部分：由模块中实现，通过信息平台操作可使模块按核对性放电的值进行恒流放电。

（2）充电部分：出于模块大小和成本来考虑，每个模块拥有自主的充电回路不可行也不现实，想实现充电仍需使用直流系统中的整流模块对单节电池进行充电，此时为避免其余蓄电池因整流模块的充电电流导致电压升高的问题，并联在其两端的模块会以整流模块的相同的电流进行放电，抵消掉整流模块的充电电流，实现单节蓄电池的在线充电，具体原理图如图1所示，同时为了避免因电流误差导致非充电电池电压降低或升高，每节模块会实时根据蓄电池两端的电压变化对电流进行调整。

2.2.3 充放电模块的具体工作事例

本项目研究的充放电模块可以和智能化信息一体平台配合实现单体蓄电池在线核容功能，也可实现对单体蓄电池进行在线活化的功能。

2.2.4 充放电模块的意义

（1）提高直流系统的可靠性：充放电模块实现了单节电池核容的在线测试，无需再将蓄电池组退出运行，彻底消除了蓄电池组在脱离直流系统后交流停电产生直流掉电事故的隐患。

（2）自动化操作，安全方便：充放电模块完全实现了自动化操作，工作人员甚至可以在办公室通过远程操作进行控制，免除了工作人员到现场进行接线操作，既方便又安全，核容完成后可直接从数据库导出核容报表，分析核容情况。

（3）提高工作效率：由于可以远程控制充放电模块对蓄电池进行单节核容，工作人员可以做到在不到现场的情况下对多座变电站的多组蓄电池进行同时单体核容，大大的提高了工作效率。

3 结束语

文章主要研究了充放电模块在阀控式铅酸蓄电池上的应用，相比常规的整组核容，该模块在安全性、可靠性、效率等方面有着突出的优势，完全实现了自动化，解放了大量的人力、物力。

参考文献

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