蓄電池組核對性充放電的幾種方法比較

邱明　龍永平

摘要：直流系統(tǒng)電源作為變電站、發(fā)電廠內(nèi)繼電保護(hù)及自動(dòng)控制裝置的主要供電電源，其供電可靠性對電力系統(tǒng)的安全運(yùn)行起著重要的作用。文章通過對電力系統(tǒng)變電站內(nèi)直流電源系統(tǒng)使用的蓄電池組核對性充放電幾種方法的使用進(jìn)行分析評估，比較各種方法的優(yōu)缺點(diǎn)，找出蓄電池組核對性充放電的最佳方法。

關(guān)鍵詞：直流系統(tǒng)；蓄電池組；充電；放電；電力系統(tǒng)；自動(dòng)控制裝置 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A

中圖分類號：TM62 文章編號：1009-2374（2015）05-0079-02 DOI：10.13535/j.cnki.11-4406/n.2015.0371

發(fā)電廠、變電站內(nèi)所有的保護(hù)裝置和自動(dòng)控制裝置基本上都使用直流電源供電。直流系統(tǒng)電源作為變電站、發(fā)電廠內(nèi)繼電保護(hù)及自動(dòng)控制裝置的主要供電電源，其供電可靠性對電力系統(tǒng)的安全運(yùn)行起著重要的作用。直流系統(tǒng)主要由直流充電機(jī)、蓄電池組和直流饋線三大部分組成。蓄電池組是直流系統(tǒng)的核心組成部分，是直流系統(tǒng)的“心臟”。蓄電池組在直流系統(tǒng)中是支持直流系統(tǒng)正常工作的惟一備用電源，并具有吸收直流系統(tǒng)中高頻紋波電流、進(jìn)行平滑濾波、降低噪聲的作用。為了確保變電站、發(fā)電廠內(nèi)直流電源系統(tǒng)供電的可靠性，對于投入運(yùn)行的蓄電池組，應(yīng)定期對蓄電池組進(jìn)行核對性充放電試驗(yàn)，使蓄電池組通過放電充電活化，確保每只電池之間的電壓偏差值最小，使蓄電池組運(yùn)行在最佳狀態(tài)和保證有較長的使用壽命，且通過充放電試驗(yàn)檢驗(yàn)出蓄電池組中是否存在容量不足或內(nèi)阻變大的蓄電池，而做出相應(yīng)的處理，從而確保發(fā)供電的安全運(yùn)行。

1 蓄電池組充放電的方法介紹

想知道蓄電池組的容量，最可靠的方法就是通過放電試驗(yàn)予以確認(rèn)。在運(yùn)行中的變電站進(jìn)行蓄電池組充放電試驗(yàn)通常采用以下四種方法進(jìn)行：

試驗(yàn)方法1：直接將直流系統(tǒng)運(yùn)行中的蓄電池組退出直流系統(tǒng)進(jìn)行放電，待放出所需要的容量后再將蓄電池組投回直流系統(tǒng)中，通過調(diào)節(jié)使用直流系統(tǒng)中的充電機(jī)對蓄電池組進(jìn)行充電，從而完成整個(gè)充放電試驗(yàn)。

試驗(yàn)方法2：連接一組備用蓄電池組到直流系統(tǒng)中，將需要進(jìn)行充放電的運(yùn)行蓄電池組退出直流系統(tǒng)進(jìn)行充放電試驗(yàn)，待充放電試驗(yàn)完成后投入運(yùn)行蓄電池組，退出備用蓄電池組。

試驗(yàn)方法3：調(diào)節(jié)直流系統(tǒng)充電機(jī)的輸出電壓為蓄電池組一半容量時(shí)的電壓值，通過蓄電池組對直流負(fù)荷供電來完成放電。待放電完成后調(diào)節(jié)充電機(jī)對蓄電池組進(jìn)行充電。

試驗(yàn)方法4：通過使用兩個(gè)適當(dāng)容量的二極管分別并接在直流系統(tǒng)蓄電池組的正、負(fù)極保險(xiǎn)上，然后拉開蓄電池組的輸出保險(xiǎn)，對蓄電池組進(jìn)行放電試驗(yàn)，待放電試驗(yàn)完成后投入蓄電池組的輸出保險(xiǎn)，并拆除所連接的二極管，使用直流系統(tǒng)充電機(jī)對蓄電池組進(jìn)行充電。

2 四種蓄電池組充放電方法的分析評估

2.1 試驗(yàn)方法1

該方法簡單方便，只需試驗(yàn)人員攜帶一套蓄電池組的放電儀器就可以進(jìn)行充放電試驗(yàn)，但對于只配置一組蓄電池組的直流系統(tǒng)的運(yùn)行安全性低，蓄電池組在直流系統(tǒng)中的備用電源作用主要體現(xiàn)在直流系統(tǒng)充電機(jī)失效時(shí)，能夠發(fā)揮備用電源的作用為發(fā)電廠、變電站內(nèi)所有的保護(hù)裝置和自動(dòng)控制裝置繼續(xù)提供直流電源，保證二次系統(tǒng)的正常運(yùn)行。當(dāng)蓄電池組退出直流系統(tǒng)進(jìn)行充放電試驗(yàn)的期間，變電站附近發(fā)生嚴(yán)重短路故障時(shí)，會(huì)導(dǎo)致站內(nèi)交流系統(tǒng)電壓下降嚴(yán)重，依靠交流電源工作的直流充電機(jī)可能會(huì)因此而停止工作，使站內(nèi)保護(hù)裝置無法動(dòng)作切除故障，只能依靠上一級保護(hù)動(dòng)作來切除故障，延長了故障的時(shí)間，甚至?xí)斐伞盎馃B營”，增加了故障的損失。因此相關(guān)的直流規(guī)程也有規(guī)定：不允許直流系統(tǒng)無蓄電池組運(yùn)行。目前對運(yùn)行中的變電站已經(jīng)不允許使用這種方法了。但是對于新建的變電站，由于此時(shí)站內(nèi)的直流負(fù)荷對直流電源的有無沒有要求，在這種情況下可以使用操作簡單的試驗(yàn)方法1。

2.2 試驗(yàn)方法2

針對方法1中的不安全因素，目前普遍采用先并入一組備用蓄電池組到直流系統(tǒng)中，才將運(yùn)行中蓄電池組退出進(jìn)行充放電試驗(yàn)。此方法在蓄電池組退出直流系統(tǒng)進(jìn)行充放電試驗(yàn)的期間，使用備用蓄電池組代替運(yùn)行的蓄電池組，如果備用蓄電池組容量足夠，則保證了直流系統(tǒng)的安全運(yùn)行，所以此方法對直流系統(tǒng)的運(yùn)行安全性高，但是操作起來稍顯煩瑣及存在風(fēng)險(xiǎn)。每次蓄電池組充放電試驗(yàn)時(shí)，試驗(yàn)人員要攜帶一組備用蓄電池組及便攜式充電機(jī)，而且將備用蓄電池組并接入直流系統(tǒng)中時(shí)，是在運(yùn)行中的直流系統(tǒng)上進(jìn)行的，在工作中存在觸電、短路、直流系統(tǒng)斷電的危險(xiǎn)性。通過近幾年來對蓄電池充放電試驗(yàn)工作的調(diào)查，也發(fā)生過由于工作人員的疏忽，在連接備用蓄電池組時(shí)，造成備用的蓄電池短路而報(bào)廢的事情出現(xiàn)。但由于此試驗(yàn)方法對直流系統(tǒng)運(yùn)行的安全性高，目前珠海供電局基本采用此方法對配置一組蓄電池組的變電站進(jìn)行充放電試驗(yàn)。

2.3 試驗(yàn)方法3

根據(jù)DL/724-2000《發(fā)電廠變電所蓄電池直流電源裝置運(yùn)行與維護(hù)技術(shù)規(guī)程》中第6.3.3.a規(guī)定：“發(fā)電廠或變電所中只有一組電池，不能退出運(yùn)行，也不能作全核對性放電，只能用I10恒流放出額定容量的50%，電池組端電壓不得低于2V×n。”所以對于只有一組蓄電池的變電站進(jìn)行充放電，只能放出50%的額定容量時(shí)，可以采用調(diào)節(jié)直流系統(tǒng)充電機(jī)的輸出電壓為蓄電池組一半容量時(shí)的電壓值，作為保護(hù)值，由于此時(shí)蓄電池組端電壓高于充電機(jī)的輸出電壓，所以充電機(jī)沒有電流輸出，處于熱備用狀態(tài)，直流負(fù)荷由蓄電池組供電，這時(shí)利用直流負(fù)荷和外加放電負(fù)載對蓄電池組進(jìn)行50%的容量放電測試。如果蓄電池組容量在80%以上時(shí)，蓄電池組放電至額定容量的50%時(shí)，其端電壓就會(huì)下降至充電機(jī)所設(shè)的輸出值附近，該電壓值一般約為（1.95～2）V×n之間。待50%的容量放電測試完成后，調(diào)節(jié)直流系統(tǒng)充電機(jī)對蓄電池組充電。使用此方法在放電過程中，當(dāng)蓄電池組中有失效電池、電壓急劇跌落或容量放出50%端電壓到達(dá)充電機(jī)的設(shè)定值時(shí)，充電機(jī)開始輸出供電給直流負(fù)荷，保證了直流系統(tǒng)的正常運(yùn)行?；蛘咴谛铍姵亟M放電期間，如果充電機(jī)失效無法輸出工作，則蓄電池組仍然可以維持直流系統(tǒng)運(yùn)行。所以此方法在操作方面比較簡單，不需要攜帶備用蓄電池組和便攜式充電機(jī)，但是在蓄電池組放電過程中，出現(xiàn)充電機(jī)失效無法輸出工作的同時(shí)，蓄電池組由于經(jīng)過放電容量不足或電池失效端電壓無法滿足直流負(fù)荷工作時(shí)，將使變電站內(nèi)直流系統(tǒng)癱瘓或者出現(xiàn)在放電初期由于蓄電池組容量嚴(yán)重不足，無法繼續(xù)放電，此時(shí)的直流系統(tǒng)相當(dāng)于無蓄電池組運(yùn)行，需要馬上接入一組能夠起到備用電源作用的蓄電池組，才能保證直流系統(tǒng)的可靠運(yùn)行。因此此試驗(yàn)方法對直流系統(tǒng)的安全運(yùn)行存在一定的風(fēng)險(xiǎn)。但由于這兩種情況出現(xiàn)的幾率比較小，所以此方法對比于試驗(yàn)方法1，操作同樣簡單，但對直流系統(tǒng)的運(yùn)行安全性是比較高的。

2.4 試驗(yàn)方法4

本方法是利用二極管的正向?qū)ā⒎聪蚪刂沟奶匦?，將兩個(gè)二極管分別并接在蓄電池組正、負(fù)極輸出保險(xiǎn)兩端，從而實(shí)現(xiàn)在蓄電池組放電時(shí)仍然可以不退出直流系統(tǒng)起到備用電源的作用，原理接線如圖1所示：

圖1 試驗(yàn)方法4原理接線圖

在進(jìn)行蓄電池組核對性充放電試驗(yàn)時(shí)，并接好二極管后，將蓄電池組的輸出保險(xiǎn)斷開，由于蓄電池組的端電壓低于充電機(jī)電壓，充電機(jī)無法向蓄電池組進(jìn)行充電，相當(dāng)于蓄電池組的充電回路已經(jīng)被切斷，可以使用放電儀器對蓄電池組進(jìn)行放電試驗(yàn)。在放電期間，如果充電機(jī)失效無法輸出直流電源，則蓄電池組可以通過二極管向直流負(fù)荷繼續(xù)供電，不影響直流系統(tǒng)的正常運(yùn)行，起到了備用電源的作用。所以此方法在操作方面也比較簡單，不需要攜帶備用蓄電池組和便攜式充電機(jī)，但是也存在和試驗(yàn)方法3同樣的風(fēng)險(xiǎn)，而且需要在運(yùn)行中的直流系統(tǒng)蓄電池組輸出保險(xiǎn)進(jìn)行并接二極管的工作，因此此方法沒有試驗(yàn)方法1、3的操作簡單，但是對直流系統(tǒng)的運(yùn)行安全性也還是比較高的。

3 不同配置條件下的直流系統(tǒng)充放電試驗(yàn)方法的使用

3.1 配置一套充電機(jī)、一組蓄電池組的直流系統(tǒng)

通過以上的分析，在運(yùn)行的配置一套充電機(jī)、一組蓄電池組的直流系統(tǒng)中進(jìn)行蓄電池組核對性充放電試驗(yàn)的方法，不允許使用安全性不高的試驗(yàn)方法1。對于操作比較簡單，安全性也比較高的試驗(yàn)方法3、4，由于對直流系統(tǒng)的安全運(yùn)行存在一定的風(fēng)險(xiǎn)，所以在運(yùn)行的配置一套充電機(jī)、一組蓄電池組的直流系統(tǒng)中不推薦使用這兩種方法。從安全的角度考慮，首選還是采用安全性最高的試驗(yàn)方法2。

3.2 配置兩套充電機(jī)、兩組蓄電池組的直流系統(tǒng)

對于采用兩套充電機(jī)、兩組蓄電池組配置的直流系統(tǒng)，可通過切換退出其中一套充電機(jī)、一組蓄電池進(jìn)行充放電試驗(yàn)，保留一套充電機(jī)、一組蓄電池在直流系統(tǒng)中。這時(shí)可以使用操作最簡單的試驗(yàn)方法1進(jìn)行充放電試驗(yàn)。

4 結(jié)語

上述介紹了不同的充放電試驗(yàn)方法，均各有所長，對于采用一組蓄電池組配置的變電站，首選使用安全性最高的試驗(yàn)方法2。同時(shí)建議直流系統(tǒng)的設(shè)計(jì)盡量采用“兩充兩電”的配置，因?yàn)檫@時(shí)直流系統(tǒng)失電的風(fēng)險(xiǎn)較低，同時(shí)避免了使用備用蓄電池組及便攜式充電機(jī)的操作煩瑣及操作的風(fēng)險(xiǎn)。所以通過提高直流系統(tǒng)的配置，也是一種減少蓄電池組核對性充放電試驗(yàn)風(fēng)險(xiǎn)的方法。

參考文獻(xiàn)

[1] 徐劍虹，徐濤.淺談單電池組直流系統(tǒng)中蓄電池組的核對性放電測試[J].直流電源，2005，（4）.

作者簡介：邱明（1977-），珠海供電局電氣工程師，研究方向：電力運(yùn)行管理；龍永平（1975-），男，廣東英德人，珠海供電局電氣工程師，工程碩士，研究方向：繼電保護(hù)管理及運(yùn)行。

（責(zé)任編輯：黃銀芳）