变电站蓄电池开路问题的研究甘锴

甘锴

摘要：本文通过分析变电站蓄电池组开路的原因及危害，结合变电站的运行环境，提出了蓄电池维护的方法，并结合实际提出了两种检测蓄电池组开路的方法。还分析了蓄电池组开路跨接续流装置如何保护蓄电池组开路时正常运行，保障电力系统安全稳定运行。

关键词：蓄电池组；开路；检测

前言：

蓄电池组正常运行时处于浮充状态，即使蓄电池组某个部位出现开路（断线、接触不良等），在浮充状态下通常是难以被发现的。蓄电池组作为变电站保护、通信、自动化、应急等系统的唯一备用电源，直接关系到紧急情况下的倒闸操作、故障切除与系统稳定。如果不能及早发现异常，当需要蓄电池提供备用电源时，整个保护、通信、安稳、自动化及其它他站内应急系统将瞬间瘫痪，进而可能导致设备、电网事故。

一、造成蓄电池开路的原因及危害

（一）开路的原因

1、接触问题：因为安装的时候没有拧紧连接线的螺丝，使得连接条电阻增大，时间久了蓄电池便会烧坏连接条，造成开路；

2、环境问题：蓄电池所处的环境造成蓄电池连接条被腐蚀，时间一长便会造成开路；

3、老化问题：长期未对蓄电池接线进行检查维护，连接线老化断开；

4、蓄电池损坏：因为蓄电池损坏造成整个蓄电池组无法串一起，导致蓄电池的开路存在。

（二）蓄电池开路的危害

一旦蓄电池存在开路，蓄电池组将无法实现充电和放电过程。当保护、通信、自动化、应急等系统的交流供电断开时，作为后备电源的蓄电池组将无法提供其运行所需的能量，造成各系统瘫痪。

二、变电站蓄电池的维护

（一）按期对蓄电池组进行合对性充放电试验

运行4年以内的蓄电池组应每2年应进行1次全容量核对性充放电；运行4年以上的蓄电池组，应每年进行1次全容量核对性充放电

（二）设置正确的参数

根据蓄电池厂家的要求，设置正确的浮充、均充电压，一定要设置在厂家提供的蓄电池电压范围内，如果设置不正确，就会造成电池欠充电或电池过充电，最终导致电池性能下降，从而出现开路的情况。在设置充电电压时，还要考虑温度补偿，因蓄电池内的化学反应受温度的影响，会随温度的变化而变化，所以还要加入温度补偿参数，随温度的变化来调整充电电压。

（三）合适的环境温度

蓄电池组需安装在室内，环境温度不能太高或太低，需要配置空调来保证温度的稳定。

（四）充电设备要有良好的性能

充电设备要有良好的稳压稳流特性，纹波系数要控制在1％以内，不然也会造成蓄电池性能的下降。

三、检测蓄电池组开路的几种方法

（一）内阻测试

在正常运行情况下，变电站内直流负荷全部由充电机来输出，蓄电池组几乎不输出电流，无法判断蓄电池组是否开路，而只能通过内阻测试的方法来检测。内阻测试时一般需要对蓄电池进行短时间的放电，在一定的程度上会影响蓄电池正常的状态，所以内阻测试一般会间隔一段时间测试一次，间隔时间一般为1－3月不等。

（二）调整充电机浮充、均充电压

目前针对蓄电池开路的监测手段有限，单单从电压入手难以发现问题，而现行检测设备中的内阻测试又无法实时监测每节蓄电池当前内阻值的状态，只能通过每月或每季度测量蓄电池组的内阻来进行监测，这种方法只能对对性能逐渐降低的蓄电池有预警作用，对于性能突然下降的蓄电池无法及时有效的预警，且最为严重的是此时一旦发生交流失电，蓄电池将无法长时间进行正常的供电，产生直流事故。

现阶段我局采取的方法是短时调整充电机的电压来实现对蓄电池的开路的检查。比之前的内阻测试周期大大缩短，减少了蓄电池开路的风险。

1、通过将充电方式由浮充转均充来检测蓄电池组是否开路

当充电方式由浮充方式调整到均充电压时，如果蓄电池组没有开路，由于充电电压的提高，蓄电池电流会短时增大，随后逐渐降低，并保持一段时间；如果蓄电池组已开路，此时蓄电池电流就不会变化，一直显示为零。但此方式的电流变化不明显，一般为100mA，电流表精度不够时效果一般，特别是如果近期蓄电池组自动均充过，电流将几乎不会发生变化，较难判断是否开路；

2、通过调低浮充电压的方法来实现由蓄电池组带负荷运行

当调低充电机的输出电压时（220V系统一般调低20V，110V系统一般调低10V），正常情况下，蓄电池组的电压会高于充电机的电压，直流系统由充电机供电转为由蓄电池组供电，此时由于全站负荷均由蓄电池组供电，蓄电池组电流会达到几A或十几A，并且能持续较长时间，能够明显的检测蓄电池组是否已开路。需要注意的是，在调整充电机电压时，不能降低过多，并且要防止误操作误将电压调低（很多充电机本身有设置最低输出电压来防止误操作），如果被检查蓄电池组已经开路，无法供电，充电机输出电压过低将导致直流系统无法正常运行，造成直流事故。

总结：以上两种方式虽然能否缩短检查的周期，但仍然无法实时监控蓄电池组是否已开路,也无法进行保护。

四、蓄电池开路的保护

目前有一种蓄电池开路跨接续流装置，并接在每个蓄电池两端；在变电站需要蓄电池组供电，蓄电池组带全站负荷时，由于此时单节蓄电池两端的电压很低，大约为一节电池电压，开路跨接续流装置不会跨接，不会影响蓄电池组供电。当出现蓄电池开路时，开路蓄电池两端电压会升高，接近整组蓄电池电压，达到跨接续流装置的动作值，跨接续流装置导通，将开路的蓄电池短接，保证整组蓄电池仍然能够带负荷运行，同时开路蓄电池被短接后两端电压为零，通过电池巡检仪发出电池电压低信号，集中监控器记录蓄电池编号，工作人员可以在交流供电恢复后再对故障蓄电池进行处理。

该装置能够在少量电池开路后保证整组蓄电池的正常运行，在正常情况下不影响直流系统的工作，不需要工作电源，不用连接导线，可以有效的避免蓄电池开路带来的危害，但在交流供电正常时，对于蓄电池组的开路情况无法判断，不能起到预防的作用，只能起到最后的保护作用，可以作为蓄电池组保护的最后一道防线。

结束语：

变电站蓄电池是直流系统供电的保证，做好蓄电池组的维护检修非常重要，对于如何防止蓄电池组开路，目前并没有万全的方法，但可以多措并举，来预防蓄电池组开路。为确保蓄电池组的安全稳定运行，避免蓄电池开路的研究还要进行下去。

参考文献：

[1]周永光、罗文杰等.防止变电站运行中铅酸蓄电池组开路的跨接技术.《中国新通信》2016年第02期；

[2]朱雄世.《新型电源系统与设备》，2002年3月第1版；

[3]徐海明，王全胜.变电站直流电源设备使用与维护，中国电力出版社，2007；