蓄電池充放電安全控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)

龍 徐

（廣東電網(wǎng)有限責(zé)任公司陽江供電局，廣東陽江529500）

0 引言

閥控式密封鉛酸蓄電池體積小、容量大、安裝簡(jiǎn)便，目前在變電站中普遍應(yīng)用。根據(jù)蓄電池維護(hù)規(guī)程，需定期對(duì)蓄電池做核對(duì)性放電實(shí)驗(yàn)。一般情況下，這種蓄電池安全性很高，不過隨著蓄電池運(yùn)行年限的變長(zhǎng)，個(gè)別蓄電池性能會(huì)下降，在核容充放電實(shí)驗(yàn)過程中，存在蓄電池爆炸的風(fēng)險(xiǎn)。如在某次蓄電池充放電工作中，通電幾秒內(nèi)蓄電池就冒黑煙，現(xiàn)場(chǎng)四個(gè)人同時(shí)使用滅火器才將火勢(shì)控制住。對(duì)于這種危險(xiǎn)的情況，如果沒有預(yù)防技術(shù)措施，一旦惡化，后果不堪設(shè)想。

本文設(shè)計(jì)了一種蓄電池充放電安全控制系統(tǒng)，針對(duì)蓄電池在充放電過程中可能出現(xiàn)危險(xiǎn)的問題，在發(fā)生緊急情況后自動(dòng)斷開充放電回路，實(shí)現(xiàn)對(duì)作業(yè)現(xiàn)場(chǎng)安全的保障。

1 蓄電池充放電安全控制系統(tǒng)的工作原理

蓄電池起火的特點(diǎn)有以下幾點(diǎn)：第一，起火迅速突然；第二，著火時(shí)設(shè)備帶電；第三，伴隨高溫、高熱和濃煙。當(dāng)蓄電池著火后，須迅速斷掉電源，以防止事故進(jìn)一步擴(kuò)大。目前蓄電池充放電實(shí)驗(yàn)過程中對(duì)蓄電池著火的風(fēng)險(xiǎn)控制并沒有專門的技術(shù)措施，而是靠人工斷電，這樣便存在三個(gè)問題：一是人員在突發(fā)情況下容易驚慌失措，可能忘記斷電，在滅火過程中有發(fā)生觸電的危險(xiǎn)；二是人速度有限，不能立即斷電；三是蓄電池爆炸時(shí)會(huì)產(chǎn)生高溫高熱，人員宜立即遠(yuǎn)離現(xiàn)場(chǎng)。蓄電池充放電安全控制系統(tǒng)需實(shí)現(xiàn)蓄電池起火后自動(dòng)斷電的功能，以確保人員和設(shè)備安全。本系統(tǒng)利用傳感器檢測(cè)蓄電池起火后的高溫、濃煙、過流信號(hào)，當(dāng)發(fā)現(xiàn)異常時(shí)自動(dòng)斷開充放電回路，實(shí)現(xiàn)預(yù)期目標(biāo)。

2 蓄電池充放電安全控制系統(tǒng)的硬件結(jié)構(gòu)

2.1 直流斷路器

直流斷路器的作用是串聯(lián)在充放電回路中，一旦收到異常的開入量信號(hào)，則自動(dòng)斷開充放電回路。直流斷路器選用塑料外殼式斷路器，使用VJC消弧系統(tǒng)技術(shù)，具有體積小、分?jǐn)喔?、飛弧短、全功能、抗振動(dòng)的特點(diǎn)，適用于電壓DC 440 V及以下的電路，作不頻繁轉(zhuǎn)換和電動(dòng)機(jī)不頻繁起動(dòng)之用。同時(shí)，直流斷路器具有過載、短路保護(hù)功能，能保護(hù)線路及電源設(shè)備不受損壞，配合分勵(lì)脫扣器，就可實(shí)現(xiàn)外部信號(hào)開入后自動(dòng)跳閘的功能，即將外部高溫、濃煙、過流信號(hào)開入給分勵(lì)脫扣器后，由直流斷路器將蓄電池充放電回路斷開。直流斷路器如圖1所示。

2.2 溫度傳感器

考慮到蓄電池體積較大，應(yīng)采用更能夠感應(yīng)較大范圍的紅外傳感器模塊。本設(shè)計(jì)選用LHI778探頭，其具有可靠性高、靈敏性強(qiáng)的特點(diǎn)，能夠在超低電壓模式下工作。溫度傳感器模塊如圖2所示。

圖1 直流斷路器

圖2 溫度傳感器模塊

溫度傳感器模塊采用雙源探頭，當(dāng)探頭感應(yīng)到紅外光譜發(fā)生變化時(shí)，雙源探頭則會(huì)感應(yīng)到差值，差值越大，傳感器靈敏度越高。在蓄電池殼體溫度由常溫變?yōu)楦邷氐倪^程中，其紅外光譜會(huì)發(fā)生明顯變化，因此可以由雙源探頭的紅外傳感器感應(yīng)到。當(dāng)傳感器感應(yīng)到蓄電池紅外光譜發(fā)生變化后，則自動(dòng)吸合繼電器，該繼電器引入外部信號(hào)電源，向直流斷路器的分勵(lì)脫扣器發(fā)出跳閘命令。因此，當(dāng)蓄電池的溫度發(fā)生突然變化時(shí)，該傳感器會(huì)自動(dòng)發(fā)出跳閘命令，使得直流斷路器斷開蓄電池充放電回路。

2.3 煙霧傳感器

蓄電池在燃燒時(shí)會(huì)產(chǎn)生大量的煙霧，使用煙霧傳感器檢測(cè)煙霧，在蓄電池燃燒時(shí)傳感器會(huì)發(fā)出跳閘命令及告警聲響信號(hào)。煙霧傳感器模塊如圖3所示。

煙霧傳感器的工作原理：使用電導(dǎo)率較低的氣敏材料，當(dāng)煙霧傳感器所處環(huán)境存在大量煙霧時(shí)，傳感器的電導(dǎo)率會(huì)隨煙霧濃度的增加而增大，使用外部電路將煙霧傳感器的電導(dǎo)率轉(zhuǎn)化為煙霧濃度對(duì)應(yīng)的輸出信號(hào)。設(shè)置報(bào)警值和跳閘值，檢測(cè)到煙霧后，煙霧傳感器將直接發(fā)跳閘命令給直流斷路器使之跳閘。

2.4 直流電流傳感器

采用直流電流互感器監(jiān)測(cè)蓄電池充放電回路的電流，當(dāng)檢測(cè)到電流超過預(yù)定值后，由控制器向直流斷路器發(fā)出跳閘命令。直流電流傳感器如圖4所示。

圖3 煙霧傳感器模塊

圖4 直流電流互感器

這種型號(hào)的直流電流互感器能測(cè)量任意波形的直流電流，其性價(jià)比高、體積小、重量輕。該電流互感器屬于開環(huán)結(jié)構(gòu)，安裝方便。

3 蓄電池充放電安全控制系統(tǒng)軟件實(shí)現(xiàn)

蓄電池充放電安全控制系統(tǒng)的軟件邏輯：有三個(gè)故障量輸入，包括溫度高、煙霧大、過電流三個(gè)條件。這三個(gè)條件屬于“或”的關(guān)系，即當(dāng)其中任一條件滿足時(shí)，蓄電池充放電安全控制系統(tǒng)則發(fā)出開出命令，使直流斷路器跳開。

4 結(jié)語

本文設(shè)計(jì)了一款蓄電池充放電安全控制系統(tǒng)，當(dāng)其檢測(cè)到蓄電池的異常情況，如高溫、濃煙、過流等，將會(huì)立即將串在蓄電池充放電回路中的直流斷路器跳開。相比于發(fā)生蓄電池著火事故后手動(dòng)斷開蓄電池充放電回路，這種安全控制系統(tǒng)能自動(dòng)將充放電回路斷開，從而有效保證人身及設(shè)備的安全。

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