摘要：本篇文章主要介绍了蓄电池在更新改造110KV变电站直流系统过程中出现的充放电异常问题，通过分析电流在浮充和均充状态下的分布情况，指出均充状态下2组并联蓄电池电压的不同以及充电电流太大所造成充电和放电出现异常情况的原因，因此提出改进接线或者是临时改变2组蓄电池运行方式的解决方案。
关键词：蓄电池；充放电；均充；浮充
通过更新和改造某变电站直流系统2组蓄电池，单只蓄电池规格改造之后为12V，100Ah,直流系统额定电压为220V。更换了1套充电装置带2组蓄电池配置，属直流设备，2组蓄电池都是通过2个二极管和充电装置与直流母线并联组成。充电装置在正常运行状态下，除了可以对2组蓄电池进行浮充电外，还能像直流负载供电。
1全容量放电实验异常
安装好新设备和调试结束之后，系统处于正常浮充状态下。在此状态下，5.5A为充电机输出电流，230V为输出电压，0.4A为电池直流，2组电池电压都为229V。根据相关规定，新安装的蓄电池组要进行全容量放电试验。
对第1组电池进行放电实验。第一步要先断开第1组电池的总保险，第二步电池要经过放电开关对其所进行的10h率电流放电，完成放电后，关闭第1组电池总保险。此刻充电设备由浮充装换成均充状态，然后开始对2组电池进行均衡充电。充电机在平面上均充输出电流为18.7A，206V为输出电压，13.6A为蓄电池电流指示值。第1组电池电压的显示数值和充电机输出电压所显示数据全部为206V。则第2组电池电压的显示数值为218V。
从图1充电装置电流分布图可以看出，2组电池都是通过2只二极管和充电装置与直流母线并联，然后利用充电装置为其提供均衡充电方式，它们的电压基本上是相同的，但是2组电池却出现和均充电压不一样的异常情况。
第1组电池在刚放完电之后第2组电池就处于充满电的状态，这是2组电池之间唯一的不同之处。经分析蓄电池充电原理，在均充状态下由于充电装置为稳流限压，如果要对刚刚放完电的第1组电池进行恒流充电，此时充电装置所输出的电压只能在第1组电池电压升高状态下同时升高，因此，这时输出电压只能为206V。而此时第2组电池整处在满容量浮充状态下，充电装置设定的浮充电压230V就是它的电压。当第1组电池重新进入空容量的时候，电压为206V的充电装置就会变为均充状态，而此时第2组电池电压基本上还保持在230V，此时第2组电池不会受到充电设备对其进行充电行为。然后第2组电池电压就会从230V下降为218V，这就充分说明第2组电池很有可能存在放电现象。由于第1、2组两个电池之间存在隔离二极管，因此第2组电池无法对第1组电池进行放电，更不会对充电装置进行放电行为，站用直流负载是其唯一的放电途径。
2电流分布分析
从图1中可以看出，2组蓄电池经过将本身独有的1对二极管和充电机、直流母线进行并联对接，防止2组电池之间出现换流情况是其主要目的。下面分析一下浮充电和均充电在运行状态下的电流分布情况。
2.1浮充电运行状态下充电装置的电流分布情况
充电装置处于浮充运行状态下，充电装置在为直流负载供电的同时，还在通过一个不大的电流向2组蓄电池进行浮充电模式，以此来对电池内部的自放电现象进行弥补，来保持2组蓄电池始终处在满容量状态下。充电机输出电流I在浮充状态下显示为5.5A；蓄电池电流表A1，A2为0.4A，也就是图1中的I为5.5A，Ifc=0.4A；5.1A为站用直流负荷，即Ifz=5.1A。图1为电流流向分布情况。
假如认为2组蓄电池性能相同，根据基尔霍夫电流定律可知，I1=I2=2.75A，I3=I4=2.55A，Ifc1=Ifc2=0.2A，也就是说二极管在利用充电机为直流正母线提供的负荷电流平均为2.55A。因此Ifz=I3+I4=5.1A，2组电池所接受充电机为其提供的浮充电流均为0.2A，因此可计算出2者之和就是表计显示电池总浮充电流，即IFC=Ifc1+Ifc2=0.4A。Ifc=Ifc+Ifz=0.4+5.1=5.5A为输入充电机电流,流入充电装置的电流和流出充电装置的电流相等，和基尔霍夫电流平衡原理相符合。因此在浮充状态也就是正常运行状态下，直流负载和2组蓄电池对浮充电需求情况设备可以对此进行满足。
2.2均充电运行状态下充电装置的电流分布
在1组蓄电池放电之后为蓄电池充电时，此时充电机处于均充状态下，充电机以10h率充电电流为一组蓄电池提供充电的同时，还要保证直流负载供电电流，这才是正确的运行方式。当第1组电池结束放电之后开始进行充电时，18.7A为盘面表对充电机测量出的输出电流功率，207V为输出电压功率。而直流负荷电流仍保持为5.1A。A1,A2蓄电池电流表为13.6A，206V为第一组电池充电电压，218V为第2组电池电压。也就是图2中的I=18.7A，Idc=13.6A,Ifz=5.1A。图2为电流流向分布图。
在充电状态下，监控系统显示充电机流入电流和充电装置流出电流相同，符合基尔霍夫电流平衡原理。
在图2中，I4从第2组电池的负极流入，正极流出，并且经过电池的电流和负载电流相等，这就说明第2组电池此时此刻正在以5.1A的电流向负载放电，因此伴随着放电流程第2组电池的电压肯定会随之处于持续下降状态。当a、d点电位比b、c点电位高是，第2组电池就会立刻停止放电，此时2组电池会同时接受充电装置对其进行均充电行为。这时浮充电运行状态下的电流分布情况和2.1中是相同的，负载电流由充电装置提供。
2.3总结分析电流分布
通过以上分析可得出，当一组电池在接受充电装置对其进行充电前期，另外一组电池就会处在放电状态下，因此其电压肯定会处于下降趋势，这就是2组电池均充电压存在差异的真正原因。
在分析图2电流分布图过程中还会发现一个问题，当第1组电池的充电电流Icd达到18.7A时，此时本站所安装的蓄电池单只容量为12V,100Ah,10A为10h率充电电流，蓄电池长期处在这么大的充电电流充电过程，非常容易导致其提前出现损坏。
3解决方法
3.1改进接线方式
对装置进行改进之后，只是在原来接线的基础上添加了1个独立的充电装置，专门用来为电池组充电。
本装置中总共包含5只充电模块，额定电流为5A，用12V 100Ah电池进行浮充电太浪费，因此为了节省成本资金，特意对其中2只充电模块进行分离，将其改为1个独立的充电单元，输出端是由2个空开分别和2组蓄电池保险电池侧相连接，专门用于蓄电池充电。将剩余3只充电模块依旧作为浮充单元。其余接线维持原貌不变。
3.2临时改变蓄电池运行方式
在不改变原有接线方式的基础上对蓄电池运行方式进行临时改变，也能避免2组电池在同时运行状态下出现放电异常情况。
一组电池在充电状态下，将另一组电池总保险拔下来，使另一组电池处于停止运行状态。充电装置在此种状态下为单充单电池组运行方式，充电装置一方面为放电后的电池组充电，另一方面将电流提供给变电站直流负载。当电池组充满电之后，充电装置就会自动变成正常浮充运行状态，然后将刚才退出运行的另一组电池总保险合上，从而恢复到原先2组电池并列浮充电运行模式。
4结束语
综合上述，针对蓄电池充放电由于接线设计不合理而造成出现的异常问题，经过电流分布情况进行分析，最终找到了导致放电出现异常情况的根本原因，并且提出2种具有针对性的解决方法：一种是改造直流系统接线；另一种是对蓄电池运行方式进行临时改变。这两种方案都可以在保持不增加经济投入的情况下来解决蓄电池充放电过程中所出现的异常现象，变电站一旦出现类似问题可根据实际情况来选择适合的处理方案。
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论文作者:阎胜楠1,王荣军2,刘庆富3
论文发表刊物:《基层建设》2018年第26期
论文发表时间:2018/10/1
标签：电池论文; 蓄电池论文; 电流论文; 装置论文; 电压论文; 状态下论文; 情况论文; 《基层建设》2018年第26期论文;