关于整组中任意落后蓄电池免拆卸跨接旁路装置防失压装置的应用分析

韦俊年 陈舒婷 林春梅

摘 要：直流系统蓄电池组在长期运行或放电检测中不可避免发现单节或多节不相邻落后电池，落后电池开路或容量太低内阻过大会拉低电池组电压，导致电池组无法正常带载，在蓄电池组正常运行过程中也会出现蓄电池故障导致整组蓄电池无法正常带负荷运行的情况。为解决拆卸该落后电池，再连接回路，拆卸过程复杂，极易发生短路或开路的问题。为了有效应对上述问题，笔者所在单位开展了相应的创新项目，进行了创新研发，希望可以为相关专业人员提供借鉴与参考。

关键词：直流系统蓄电池组;放电检测;落后电池

前言

蓄电池有着直流电源系统“心脏”之称，是确保设备正常运行的最后一道防线，所以需对蓄电池进行定期检测维护或落后电池更换。现有维护方法，对蓄电池核容放电是最准确的一种方式，但在核容放电时最常见现象为电池组中的落后蓄电池先到达过放电压而造成停止放电。解决方式为拆除该节落后电池，用连接线将电池回路重新连接，或用“跨接宝”进行短时间的过渡短接。这两种方法均给现场操作中带来了诸多不便及增加了工作时间。

当在运行中的蓄电池组如遇交流失电时，整个变电站的直流负荷将由电池组提供，如果电池组中有个别电池提前到达过放电压，则将影响整组电池的容量，从而直接影响直流系统运行的安全性。为了提高核容放电的工作效率及提高直流系统运行的安全性，研制并开发了DJX-400整组中任意落后蓄电池免拆卸跨接旁路装置防失压装置，不需停电便可直接隔离多节落后电池，使直流回路持续、不间断供电，简单方便快捷。

1目前存在的问题情况

当直流系统蓄电池组出现多节不相邻落后电池时，为防止落后电池开路或容量太低内阻过大拉低电池组电压，导致电池组无法带载，同时还解决现场采用拆卸该节落后电池，再连接回路继续放电，拆卸过程复杂，存在极大的安全风险，没有安全有效的防护手段，所以需要研发一种装置，可跨接一组电池组任意多节电池，不受位置影响，自动平衡单节和整组蓄电池电压分配，保持整组电池电压，不需拆卸电池并可长期在线运行的装置，而常见的跨接装置只能跨接一节最多两节和固定跨接电压，只能解决相邻电池跨接，而且由于是简单的固定分压了落后电池，容易造成电池的进一步损坏和整组蓄电池放电结果的偏差，同时无监护的大电流发热造成现场操作安全隐患。

鉴于以上存在的主要问题，为了对流系统蓄电池组进行创新和优化，本着保证作业人员及运行设备安全和节约的原则，进行装置研究开发，使装置能适用于各电压等级的单体蓄电池，不拆卸电池而使整组电池正常放电，装置能长期连续工作，连接可靠方便，彻底解决目前电池更换接续放电的安全风险，降低现场工作人员的工作强度和操作难度。拟解决如下问题：（1）解决单只或几只落后电池任意位置不用拆卸可继续正常放电的问题，避免常规跨接装置的局限;（2）防止落后电池放电过程中开路造成母线失电的重大隐患;（3）解决由于落后电池影响整组蓄电池放电的持续进行和数据，保证维护效果;（4）保护落后电池不造成进一步损坏;（5）操作、接入和撤除简单，保护功能完善，适应现场条件和安全要求。

2 技术创新与开发

（1）方便快捷的接入，特别设计带绝缘套的钳夹可安全接入蓄电池端头，避免短路、火花等安全隐患，方便了现场操作。

（2）研究一种嵌入式智能管理软件，主控制逻辑由单片机功能完成，主要输出由DC/DC单元模块完成。能够根据落后电池的电压、容量和内阻判断接续电压，经内部单片机运算，得出单节平衡电压和内阻电流，控制输出DC/DC单元模块，自动平衡单节电压和整组蓄电池的电压分配，不会造成落后电池进一步损坏和整组蓄电池放电容量的结果检测。

（3）解决第一代产品只能解决相邻电池跨接的局限，对于随机出现的落后电池无特定位置要求，经过取样检测分配均衡电压点，补偿各个位置的落后电池，适应各种现场放电（出现一节、两节乃至3节落后电池的状况）。

（4）系统设计有过热、短路、过流、开路智能报警功能，提醒人员不要在故障状态下操作，而整组电压的均衡和完善的自保护功能可以长期在线运行，为维修更换创造更好条件。

3功能特点及技术参数

3.1功能特点

不需要退出运行中的蓄电池组，满足在线隔离落后蓄电池，单节电池电压等级为2V，（4V、6V、12V可选）。重量轻，携带方便，一人便可操作使用。安全可靠，多路配线及采用工业级电力测试夹，满足现场对电池隔离操作要求。多路端口接入，根据现场要求自主选择并对电池进行隔离操作，可扩展。操作简单，装置接入待隔离电池极柱两端，即可完成电池的隔离操作，回路电流自动旁路至装置，从而保证电池回路试验电流不间断。装置界面简洁，多节电池独立监测，电压/电流一体化显示。装置采用工程塑料外壳，坚固可靠阻燃，绝缘性好，保证安全使用。

3.2技术参数

4操作流程及操作要领

4.1操作流程

电源输入，本装置供电电源为交/直流电两用（AC220V或DC 110V～220V），正确接入电源线插接可靠。直流供电接线，电源线端按红正、黑负夹接电池组的正负极，注意夹接可靠。确认面板电源控制开关在关闭状态（置○位）。确认并标识好待换电池，认清极性。极性接反时可能产生打火现象，应及时调整正负极性。根据现场环境及要求选择合适的电池试验线，将电池试验线航空插头一端与装置后面板的任意航空插座可靠插接并拧紧。将红色电力测试夹可靠夹接到待隔离电池的正极。将黑色电力测试夹可靠夹接到待隔离电池的负极。将面板电源控制开关置于“|”的位置（接通状态电源控制开关指示灯被点亮），监控仪表点亮。仪表显示装置输出电压、电流。装置将自动按设定的电压输出并根据负荷变化自动输出相应电流（0～40A），放电电流或常态负荷电流将从本装置流过，实现落后电池隔离操作。

4.2操作要领

本装置专用于电池组中落后电池的隔离操作（最多可同时隔离三节），必须由专业人员操作（建议两人共同完成，一人监护一人操作）;本装置不能接反，反接后可能产生打火现象;操作本装置前请确认需隔离的蓄电池的位置及正负极;为减少操作失误，可增加相应的安全措施进行风险管控;此装置适用于2V/400AH（电流≤40A）以下的蓄电池。

结 语

综上所述，本项目实施后首先解决了目前落后电池拉低整组容量的不安全隐患，使问题电池（开路和失效）不影响设备的安全运行。使用该装置后可使电池容量的检测工作安全、有序、快捷的进行，有效防止站内失压。本装置适用于现有所有500kV、220kV、110kV、35kV变电站，操作方法简单，成本低廉，易于推广和普及使用。

参考文献：

[1]劉向波.变电站直流系统故障诊断系统开发[D].华北电力大学，2018.

[2]邱明，龙永平.蓄电池组核对性充放电的几种方法比较[J].中国高新技术企业，2015（05）：79-80.

[3]周芝远，范益锋，吕世斌，马丽军.变电站直流系统蓄电池组的运行和维护策略[J]. 智能城市，2019，5（08）：72-73.

[4]邱育义，李欧.一种基于蓄电池组自动核容的新型直流系统设计与研究[J]. 通信电源技术，2019，36（08）：8-9+13.

作者简介：

韦俊年（1988-），男，工程师，技师，广西电网有限责任公司北海供电局;

陈舒婷（1993-），女，助理工程师，高级工，广西电网有限责任公司北海供电局;

林春梅（1991-），女，工程师，高级工，广西电网有限责任公司北海供电局。