浅谈变电站落后电池紧急接续装置的应用

岳刚 陈辉 邱金和

摘要：变电站落后电池在放电初期较容易出现开路、电压过低、发热等情形，这些情形容易导致电池组无法实施正常放电检测，这一现象直接关联着直流系统蓄电池的常规维护质量。本文本着节约和安全的原则，针对这一情况试研究一种在线运行的接续装置，以解决当前可能存在的安全隐患。

关键词：变电站;落后电池;紧急接续装置;应用

一、变电站蓄电池组基本概述

蓄电池组作为操作电源，其不受交流电源的影响，具备可靠独立的特点，即使区域线路出现短路甚至是停电，其一样可以进行稳定工作。变电站中的蓄电池组更具有举足轻重的作用，在变电站交流电出现故障时，蓄电池组可以实现向停电负载的迅速功能。比如其可以实现对断路器跳合闸的供电，给事故照明设备实施供电，还要给停电时电路中的自动装置、控制信号、保护装置和通信装置供电，这些负载在停电时均需要蓄电池组实施供电。蓄电池组在长期供电的过程，会进行不断的充电放电，自身会发生各种化学反应，这些化学反应会造成自身的老化，同时单只蓄电池的失效又会影响整个蓄电池组的充放电能力。本文所指的落后电池就是指此类单只或几只电池，此类电池在放电初期与其他大多数电池相比，其电压上升缓慢，放电时又会造成电压的提前降低，从而造成整个蓄电池过热、电压过低等应急情况。实践中往往会要求落后电池退出运行，同时将性能好、同批号的电池补充进去。

二、变电站蓄电池运行的主要特点及维护

（一）变电站蓄电池运行的主要特点

变电站蓄电池是变电站直流系统的主要装置，其运行是否正常直接关联着继电器、电路保护器、信号器的正常运行，直接关联着整个电网的健康稳定运行。其正常运行时，可以为断路器提供合闸能量，断电时可以为通信、继电保护、变电站机械等提供能量，具体组成如图1所示。变电站所有直流负荷一直需要稳定的电源，且不能断电，否则电子原件的损坏和老化会引起故障而导致装置不稳定，蓄电池组因其具备电压质量佳、输出稳定、受容量限制的特点被较好的运用到变电站设备直流供电系统中。

（二）变电站蓄电池的运维管理

从上文不难看出，直流系统是整个变电站的核心，而蓄电池组又是直流系统中最为重要的能量来源，所以变电站蓄电池是整个变电站运行维护管理的重点，但从实际工作实践来看，也是运行维管的难点，程序复杂，任务繁重，蓄电池维护管理不好直接关联着直流系统电流的可靠性稳定性。从当前变电站蓄电池组的材质来看，大多数为铅酸电池，这种电池如果运行環境较为恶劣，或不能适时维管，很容易出现硫化情形，对于蓄电池组充放电会产生直接影响。按照《电力系统用蓄电池直流电源装置运行与维护技术规程》，变电站直流系统每年必须实施一次维护检查，维护检查时必须对其实施充放电试验，尽可能消除硫化现象，延长蓄电池使用寿命，提升充放电效率。

三、变电站落后电池紧急接续装置应用的意义

从目前我国国产蓄电池的使用寿命来看，一般电池在线运行不超过5年，且其容量均低于标准容量的70%及以下，这一情形根本不能保证电力设备的安全运行，为了消除这一安全隐患，确保电力设备的安全运行，必须进行电池的更换。据不完全统计，一个中等规模省份电网系统每年更换电池达10万多个，耗资近4千万元。由此带来的更换安全隐患，更换造成的现场操作的风险等更是不容小视。本文所研究的变电站落后电池紧急接续装置就是为了预防落后电池内阻较大、容量太低而导致电池组无法实施带载的情况。同时在拆解落后电池时，由于程序较为复杂，再实施回接时继续放电，存在极大安全隐患，且无有效安全防护方式，此装置的研发可以较好解决这一问题，其可以实施电池组的任意跨接而不受具体位置的影响，且能自动在单节、多节以及整组蓄电池间平衡电压，可以在不拆解电池的情况下长时间保持运行。

四、变电站落后电池紧急接续装置应用的基本原则及目的

总的基本原则就是节约和安全，所谓“节约”，就是研发的电池紧急接续装置能够适合各电压值如35kV、110kV、220kV、500kV变电站的单体蓄电池;所谓“安全”，就是可以不进行电池的拆卸，且可以较长时间的工作，接续便捷，能较为彻底的解决接续放电可能带来的安全隐患，且必须大大降低操作人员的操作难度和强度。具体来说，必须解决好以下6个方面的基本问题：一是不管落后电池的数量和位置，可以不进行拆卸就可以继续放电，这是和常规跨接方式根本区别所在;二是能有效防止电池放电开路，预防母线失电而导致安全隐患;三是必须确保维护效果，以解决好单只或几只落后电池影响整体蓄电池的情形;四是单只或几只落后电池本身不造成更进一步的损坏;五是现场操作方面，主要包括线路的接入、拆除等，必须满足安全要求，适应现场施工条件，确保功能不受影响。六是落后电池紧急接续装置必须成本低廉，操作较为简单，方便实施推广。

五、变电站落后电池紧急接续装置的关键点及创新点

一是较为便捷的连接装置，尤其是绝缘套和钳夹安全接入端头，可以在很大程度上避免火花和短路问题的发生，这些安全隐患的消除极大的方便了现场操作，确保了操作安全无事故。

二是一般跨接装置仅仅能实现一至两节的装置跨接，该紧急接续装置可以较好的避免这一缺陷，该系统可以根据落后电池的内阻、电压和容量等指标数据自动判断接续电压，控制输出DC/DC模块，自动通过内部单片机计算出内阻电流和平衡电压，从而达到自动进行蓄电池电压分配和平衡电压的目的，也较好的避免造成蓄电池的进一步损坏。

三是该紧急装置可以针对无特定定位的落后电池，较好的解决了仅相邻电池能实施跨接的尴尬，该装置可以通过取样实施检测，后进行电压点的均衡分配，实施落后电池的各个位置补偿，这一功能尤其适合多节落后电池同时出现的情况，从而可以系统的而不是简单的实施落后电池的跨接，并与该类电池进行并联输出，后根据内阻判断落后电池的电流大小，从而起到活化均衡落后电池的功能。

四是较好的确保了安全。该系统自身设计带有过热、过流、开路、短路报警，提醒功能较好的实现了装置的自我保护，系统由于其自身的电压均衡完全可以实现长期在线运行，也更加方面维修管理。有单片机构成的主控制逻辑功能，系统造价成本低，结构简单，性能稳定。

六、变电站落后电池紧急连接装置基本技术路线

变电站蓄电池在线监测装置一般由电流检测模块、主控制单元、电池单体检测模块组成。其中电流检测模块主要用来采集注入电池的温度、电流、电压等基本数据。主控制单元主要用来对内阻实施测量，电池单体检测模块主要用来测量蓄电池的连接电阻和内阻（见图2）。

图2 紧急连接装置图

在硬件配置上，要配置显示器、外部通信接口等硬件设备，其中显示器主要用来显示查询和监控内容，通信接口主要用来实施适时联络通信。一个监控单元一般对至少两组蓄电池实施监控。

该装置采取直流电源供电，所以其能量应取自直流馈线屏，不可取自蓄电池组。在具体连接方式上，宜采用的接线方法是双线制，于每节电池的正负极各引接一根采样线，达到有效避免放电时影响电压测量精度的问题，此装置宜采用智能系统，对整体电源实施 有效监控，具体来说：一是有效连接电力通信系统，从中获取蓄电池容量、数量以及整流器等情況信息。二是将蓄电池组信息、电源整流模块、到站时间、告警阈值等信息适时进行存储，以便调用。三是根据存储信息，记录通信电源容量，并将该数据值与告警阈值进行对比，以判断是否存在安全隐患，如超过告警阈值则装置发出预警信号。

七、应用前景

电力系统是一个国家的国民经济支柱，对于变电站蓄电池的维护管理则是变电站日常工作的重要组成部分，随着信息化技术的不断更新，变电站蓄电池的维护管理的技术方法手段也更应该与时俱进，朝着更加科学化、便捷化、自动化、智能化的方向发展，本文所研究的变电站落后电池紧急接续装置就可以较好的实现线上自动系统监测，这也是变电站蓄电池维护管理的大势所趋，具有较强的推广意义，也具有十分广阔的市场空间。

八、结语

综上所述，本文从变电站落后蓄电池常规维护和可能产生的安全隐患入手，分析了隐患产生的原因，并针对问题提出了研发该紧急接续装置所应遵守的原则及需解决的问题，并针对技术创新点和关键点进行了深入分析，从实际应用情况来看，该装置可以较好的达到预期性能指标和要求，具有很强的实用价值和很大的市场潜力。

参考文献：

[1]徐海江.浅谈变电站单只落后蓄电池补充充电装置的应用[J].中国科技信息，2012（24）：102.

[2]王志华，等.变电站蓄电池运行维护关键技术难点分析[J].广东电力.2017（08）：8-13.

[3]谢红五，李亚男，郭新红.落后电池电压均衡装置及其应用[J].东北电力技术.2014（10）：38-39.

作者简介：岳刚（1988-），男，汉族，云南玉溪人，工程师，本科，主要从事高压电气设备绝缘与监测研究工作。