引言

作為繼保自動(dòng)化、通信后備電源使用的鉛酸閥控蓄電池,因?yàn)槌杀镜?安全性非常高,在世界范圍內(nèi)廣泛使用。變電站的蓄電池組往往由兩組或以上單體蓄電池組成,每一組中的不同單體端電壓多多少少會(huì)有差異,而鉛酸閥控蓄電池對(duì)電壓一致性要求很高,根據(jù)南方電網(wǎng)直流系統(tǒng)運(yùn)行規(guī)范,其在運(yùn)行狀態(tài)的電壓偏差不能超過(guò)50mV,開路狀態(tài)的電壓偏差不能超過(guò)20mV。在實(shí)際運(yùn)行過(guò)程中,由于技術(shù)上的原因,大部分變電站的蓄電池組不能滿足上述要求,從而縮短了蓄電池組運(yùn)行壽命,也給整個(gè)繼電保護(hù)系統(tǒng)帶來(lái)了安全隱患。為解決上述問(wèn)題,結(jié)合近些年廣泛應(yīng)用的電壓均衡管理技術(shù),研制針對(duì)鉛酸蓄電池的電壓主動(dòng)均衡裝置顯得尤為重要。

1裝置原理

電壓均衡裝置是將每個(gè)裝置分別并聯(lián)在每節(jié)蓄電池上,實(shí)現(xiàn)長(zhǎng)時(shí)間在線的動(dòng)態(tài)均衡,裝置連接圖如圖1所示。均衡裝置跟電池接通后即開始正常工作,在檢測(cè)所連接的電池電壓的同時(shí)可以通過(guò)均衡線路檢測(cè)其他電池電壓,最后計(jì)算出電池組平均電壓,與電池電壓進(jìn)行比較。利用開關(guān)電源技術(shù),可以將能量從高電壓電池轉(zhuǎn)移到低電壓電池,采用雙向能量轉(zhuǎn)移的方式,任何一個(gè)高電壓電池的電量,可以同時(shí)并行轉(zhuǎn)移到任何一個(gè)低電壓電池,從而實(shí)現(xiàn)電壓均衡。

均衡系統(tǒng)中,每節(jié)電池對(duì)應(yīng)一個(gè)均衡裝置,每個(gè)均衡裝置內(nèi)部是一個(gè)隔離的雙向變換器,原理示意圖如圖2所示,這是一個(gè)高效高精度雙向變換器電路。

每個(gè)均衡裝置可以根據(jù)第一均衡線和第二均衡線計(jì)算出平均電池電壓,將每節(jié)電池的電壓與平均電壓進(jìn)行對(duì)比,如果某節(jié)電池電壓大于電池組平均電壓,則控制均衡裝置將該節(jié)電池放電到均衡線,通過(guò)均衡線給其他電壓小于電池組平均電壓的電池充電。所有電池的充電、放電是并行進(jìn)行的,從而具有較快的均衡速度。高精度比較保證了均衡精度,高效率保證了很小的均衡損耗,高可靠性保證了電池組的長(zhǎng)期安全運(yùn)行。

2現(xiàn)場(chǎng)實(shí)施

2.1加裝均衡維護(hù)裝置前后的蓄電池組參數(shù)變化

對(duì)220kV大良變電站2#蓄電池組加裝蓄電池均衡維護(hù)裝置,在測(cè)試中,2#蓄電池組第97號(hào)電池的電壓為2.25V,容量為296Ah,整組蓄電池電壓端差為20mV。加裝均衡維護(hù)裝置之后,三個(gè)月后再次測(cè)試2#蓄電池組電壓等參數(shù),97號(hào)電池的電壓降為2.24V,容量為299Ah,整組蓄電池電壓端差降為10mV,滿足南方電網(wǎng)公司相關(guān)技術(shù)規(guī)范要求。

經(jīng)過(guò)一年運(yùn)行,對(duì)2#蓄電池組再次進(jìn)行測(cè)試,結(jié)果如圖3所示,整組蓄電池電壓、電導(dǎo)及容量參數(shù)均處于非常健康的狀態(tài)。

2.1未加裝均衡維護(hù)裝置的備用蓄電池同期參數(shù)變化情況

由于根據(jù)南方電網(wǎng)公司直流系統(tǒng)相關(guān)技術(shù)規(guī)范,同一變電站繼保蓄電池室必須安裝不同品牌的蓄電池,因此我們選取該品牌同一批次的另一變電站#1蓄電池組進(jìn)行參數(shù)對(duì)照。根據(jù)測(cè)試報(bào)告,該組蓄電池最大電壓端差為30mV,電壓容量均正常。

未加裝均衡維護(hù)裝置的石樓變電站#1蓄電池組經(jīng)過(guò)一年運(yùn)行后,參數(shù)出現(xiàn)了明顯變化:電壓端差升為40mV,其中72號(hào)、105號(hào)電池甚至出現(xiàn)容量告警,如圖4所示。

3結(jié)語(yǔ)

在大良變電站#2蓄電池組試用均衡維護(hù)裝置一年時(shí)間后,再次采集該組蓄電池的電導(dǎo)測(cè)量數(shù)據(jù),同時(shí)采集該品牌同一批次、同型號(hào)、同時(shí)安裝的未加裝均衡維護(hù)裝置的石樓變電站1#蓄電池組的電導(dǎo)測(cè)量數(shù)據(jù),對(duì)兩組蓄電池的電導(dǎo)測(cè)量數(shù)據(jù)進(jìn)行的分析表明:在端差較小的蓄電池組中使用均衡維護(hù)裝置,對(duì)蓄電池的健康穩(wěn)定運(yùn)行有積極的意義,同時(shí),也使得新舊電池的混合使用有了潛在的機(jī)會(huì),從而為電網(wǎng)蓄電池的安全穩(wěn)定運(yùn)行帶來(lái)了重要的積極影響,并提高了蓄電池資產(chǎn)報(bào)廢凈值。