1前言
变电站站用直流电源系统蓄电池组作为备用电源在发电厂（变电站）直流电源系统中起着极其重要的作用[1]。依据DL/T 5044-2014《电力工程直流电源系统设计技术规程》第3.3.3-7条：110kV及以下变电站宜装设1组蓄电池，对于重要的110kV变电站也可装设2组蓄电池；第3.3.3-8条：220kV~750kV变电站应装设2组蓄电池。蓄电池组平时处于满容量浮充电备用状态，能够保证在大电流冲击条件下，直流系统输出电压保持基本稳定。直流电源系统正常运行时，交流市电经整流设备变换成直流电向直流负荷供电，而在交流失电等事故状态下，蓄电池组是直流负荷（包括UPS）的唯一电能供给者，保证直流系统继续提供满足要求的直流电源，如果蓄电池组出现问题，直流电源将面临瘫痪，造成保护及通信设备停运及其它重大运行事故。而单体蓄电池浮充电电压的不均衡性则会造成蓄电池早期失效。
2单体蓄电池浮充电电压不均衡性的原因和危害
蓄电池充电电压取决于其电化学结构，对充电电压非常敏感。除保证充电电压合规及电池组中各单体电池电压的一致性外，浮充电压应根据环境温度实时进行动态调整。浮充电压长期偏高，将导致电池过充，造成不可逆的损坏。浮充电压长期偏低，将导致电池硫酸盐化，造成容量下降[2]。
浮充运行时，充电机的输出电压由电池类型和单体蓄电池数量确定，如：2V、108节蓄电池组，则浮充电压为：2.250V/节×108节= 243.0V。由于电池组中各单体蓄电池串联使用，充电机无法兼顾各单体蓄电池电压的均衡性，长时间运行后，必然出现蓄电池间浮充电电压的差异（大于平均值±0.5V），而且这种差异具有自加速趋势：充电电压高的会越来越高、低的会越来越低，导致电池容量不断加速下降，形成恶性循环，最终导致蓄电池过早报废。
3单体蓄电池浮充电压动态均衡功能的原理
单体蓄电池浮充电压动态均衡功能是根据各单体蓄电池浮充电压值，实时在线自动调整浮充电压稳定在同一值附近，防止单体电池浮充电压高低差别大。同时采用均衡算法，当蓄电池的浮充电压超出设定值范围时，启动浮充电压调整功能。
采用单体蓄电池浮充电压动态均衡功能的蓄电池组在线监测维护系统能够实现以下功能：
（1）检测维护模块，根据各单体蓄电池浮充电压值，实时在线自动调整浮充电压稳定在同一值附近，防止单体电池浮充电压高低差别大，可有效避免电池过充，提高整组电池浮充电压的一致性，对提高蓄电池性能和有效延长蓄电池使用寿命具有非常高的实用价值；
（2）均衡算法控制：由于蓄电池是整组串联使用的，整组充电电压相对固定，各单体蓄电池电压之间相互制约，且为保证系统稳定性在临界点不能频繁启动“均衡”。对于2V阀控密封式铅酸蓄电池，当蓄电池的浮充电压超出设定值范围时，启动浮充电压调整功能。
4现场应用
为检验单体蓄电池浮充电压动态均衡功能的有效性，在某110kV变电站的站用直流电源系统应用基于单体蓄电池浮充电压动态均衡功能的蓄电池组在线监测维护系统。该变电站站用直流电源系统电压直流220伏，具有1套200AH蓄电池组，该蓄电池组包含108节单体蓄电池。
当蓄电池组在线监测维护系统没有单体蓄电池浮充电压动态均衡功能时，在蓄电池组浮充状态下，蓄电池组某一时刻的单体蓄电池浮充电压如图1所示。
图1 不具有单体蓄电池浮充电压动态均衡功能的单体蓄电池浮充电压
当蓄电池组在线监测维护系统具有单体蓄电池浮充电压动态均衡功能时，在蓄电池组浮充状态下，蓄电池组某一时刻的单体蓄电池浮充电压如图2所示。
图2 具有单体蓄电池浮充电压动态均衡功能的单体蓄电池浮充电压
从图1可以看出，当蓄电池组在线监测维护系统没有单体蓄电池浮充电压动态均衡功能时，在蓄电池组浮充状态下，蓄电池组某一时刻的单体蓄电池浮充电压分布较为分散，处于2.0V~2.5V的区间。
从图2可以看出，当蓄电池组在线监测维护系统具有单体蓄电池浮充电压动态均衡功能时，在蓄电池组浮充状态下，蓄电池组某一时刻的单体蓄电池浮充电压分布较为集中，处于2.2V~2.3V的区间。
5结论
（1）采用单体蓄电池浮充电压动态均衡功能的蓄电池组在线监测维护系统改“被动治疗”为“主动预防”，当蓄电池的浮充电压超出设定值范围时，启动浮充电压调整功能，实时在线自动调整浮充电压稳定在同一值附近，防止单体电池浮充电压高低差别大。
（2）既实现了对蓄电池的全面在线实时监测（充分满足蓄电池检测、维护需要，提高了蓄电池组安全性、可靠性），又延长了蓄电池使用寿命（浮充电压动态均衡维护），且大大减轻了人工劳动强度，为实现“状态检修”和“主动预防”提供了技术支撑。
参考文献：
[1]王中杰.变电站直流系统蓄电池组的运行和维护策略[J].中国工程设备，2018,09（下）：50-51.
[2]刘建军,李建华,曹贵发,王晓华.关于负极膨胀剂及有机膨胀剂(三)——蓄电池充电电压的确定[J].蓄电池，2005(04)：150-152.
论文作者:崇信民
论文发表刊物:《中国电业》2019年11期
论文发表时间:2019/12/2
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