一種蓄電池組開路檢測方法的研究

廣西電網(wǎng)有限責(zé)任公司梧州供電局 覃俏云

一種蓄電池組開路檢測方法的研究

廣西電網(wǎng)有限責(zé)任公司梧州供電局 覃俏云

針對直流系統(tǒng)中所使用的鉛酸閥控式蓄電池發(fā)生開路故障情況，從蓄電池發(fā)生開路故障的基本現(xiàn)象入手，分析蓄電池發(fā)生開路的直接原因和根本原因，從而確定蓄電池檢測的基本原理，通過原理制定檢測蓄電池開路的基本方法，利用該方法對蓄電池進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)測，及時(shí)有效的防止蓄電池開路對直流系統(tǒng)安全穩(wěn)定運(yùn)行造成威脅。

蓄電池；浮充電流；前段電壓；后段電壓

前言

蓄電池組正常運(yùn)行時(shí)處于浮充狀態(tài)，即使蓄電池組某個(gè)部位出現(xiàn)開路（斷線、接觸不良等），在浮充狀態(tài)下通常是難以被發(fā)現(xiàn)的。蓄電池組作為變電站保護(hù)、通信、自動(dòng)化、應(yīng)急等系統(tǒng)的唯一備用電源，直接關(guān)系到緊急情況下的倒閘操作、故障切除與系統(tǒng)穩(wěn)定。如果不能及早發(fā)現(xiàn)異常，當(dāng)需要蓄電池提供備用電源時(shí)，整個(gè)保護(hù)、通信、安穩(wěn)、自動(dòng)及其他站內(nèi)應(yīng)急系統(tǒng)將瞬間癱瘓，進(jìn)而可能導(dǎo)致設(shè)備、電網(wǎng)事故。

1　 蓄電池開路研究

1.1 蓄電池開路概念

當(dāng)蓄電池與蓄電池的連接處或者是蓄電池內(nèi)部原因造成蓄電池?cái)嚅_連接超過整定的時(shí)間就說是其存在開路（圖1）。

圖1　 蓄電池開路原理圖

1.2 造成蓄電池開路的原因

接觸問題：因?yàn)榘惭b的時(shí)候沒有擰緊連接線的螺絲，使得連接條電阻增大，時(shí)間久了蓄電池便會燒壞連接條，造成開路；

環(huán)境問題：蓄電池所處的環(huán)境造成蓄電池連接條被腐蝕，時(shí)間一長便會造成開路；

老化問題：長期未對蓄電池接線進(jìn)行檢查維護(hù)，連接線老化斷開；

蓄電池?fù)p壞：因?yàn)樾铍姵負(fù)p壞[1,2]造成整個(gè)蓄電池組無法串一起，導(dǎo)致蓄電池的開路存在。

1.3 蓄電池開路的危害

一旦蓄電池存在開路，蓄電池組將無法實(shí)現(xiàn)充電和放電過程。當(dāng)保護(hù)、通信、自動(dòng)化、應(yīng)急等系統(tǒng)的交流供電斷開時(shí)，作為后備電源的蓄電池組將無法提供其運(yùn)行所需的能量，造成各系統(tǒng)癱瘓。

2　 解決方案

根據(jù)蓄電池開路的各種原因和特征[3]，以及監(jiān)測充電機(jī)的均充和浮充電流，能夠判斷蓄電池是否存在開路狀況，然后根據(jù)設(shè)置蓄電池單體電壓以及采樣線接入蓄電池的節(jié)數(shù)就能夠得出蓄電池開路的具體位置，具體實(shí)施方案如下。

2.1 檢測原理

如圖2所示，從蓄電池組兩端分別接入兩根電壓線U+和U-，同時(shí)在蓄電池組中間的任何一節(jié)接入一個(gè)抽頭U中，蓄電池總節(jié)數(shù)為X，前段電池節(jié)數(shù)為X1，監(jiān)檢測到的U+與U中的電壓值U前，U-與U中的電壓值U后，U+和U-的電壓為蓄電池組電壓U，蓄電池單體開路電壓為U開，利用U+、U-、U以及U開能夠判斷蓄電池是否存在開路故障，記前段蓄電池平均電壓為U1，后段蓄電池平均電壓為U2，然后根據(jù)公式：計(jì)算出蓄電池前段和后段的單體平均電壓值，然后與蓄電池單體開路電壓U開進(jìn)行比較，如果，則判定為后段電池存在開路故障，如果，則判定為前段電池存在開路故障，如果U1與U2均小于U開，則判定為電池組兩端開路，如果U1與U2的值接近為0，則判定為前段和后段均存在開路故障；為了保證蓄電池在浮充狀態(tài)下檢測到蓄電池發(fā)生了開路狀態(tài)，除了監(jiān)測蓄電池組分段電壓以外，同時(shí)還結(jié)合監(jiān)測蓄電池的浮充電流（使用高精度CT監(jiān)測充電電流）的方式對蓄電池組進(jìn)行開路檢測。

圖2　 蓄電池開路檢測原理圖

2.2 檢測流程簡析

圖3　 開路檢測流程圖

如圖3所示是蓄電池開路監(jiān)測的流程圖，首先通過設(shè)定好監(jiān)測蓄電池組的電池總節(jié)數(shù)以及前段電池的節(jié)數(shù)，然后設(shè)定判斷開路的門限值單體開路電壓，完成以后開始對蓄電池組進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)測，當(dāng)浮充電流小于0.3A時(shí)，檢測前段或后段平均電壓的大小，該平均電壓與設(shè)定的開路門限電壓進(jìn)行對比，如果小于開路門限值電壓后進(jìn)行延時(shí)，延時(shí)完成后再進(jìn)行一次前段和后段平均電壓與門限值的比較，然后給出結(jié)論。

3　 結(jié)論

采用這種方式不僅可以準(zhǔn)確的判斷出蓄電池組發(fā)生了開路故障，還能將故障點(diǎn)縮小到一定范圍，為運(yùn)行維護(hù)人員快速排查故障提供了有效依據(jù)，大大縮小了蓄電池故障運(yùn)行時(shí)間，避免了因蓄電池組開路帶來的重大損失。

[1]高鵬,馬江泓,崔君瑩．閥控密閉式鉛酸蓄電池的原理及運(yùn)行維護(hù)[J]．電源技術(shù)運(yùn)用,2009,04:27-32．

[2]于雷．淺談閥控密閉鉛酸式蓄電池的使用及維護(hù)方法[J]．蓄電池,2010,01:27-29．

[3]桂長清,柳瑞華．閥控密閉鉛酸蓄電池的開路電壓變化規(guī)律[J]．通信電源技術(shù),2007,01:61-62．