蓄电池在线应急更换系统研究

蓄电池在线应急更换系统研究

陈黎,王继富,杨元恺,陈维忠,毕志强

国网浙江省电力有限公司玉环市供电公司  浙江玉环  317600

［摘要］蓄电池组是直流电源系统的核心部件,为电力系统中二次系统负载提供安全、稳定、可靠的电力保障,确保了保护设备、通信设备、自动化设备的正常运行,因此蓄电池组的维护也一直是直流电源系统维护工作的重点和难点。对某地区变电站蓄电池组的运维现状进行了全面分析,为正确预判蓄电池组的使用寿命,提前做好蓄电池组的更换管理提供理论依据,并提出相应的解决对策。

［关键词］;蓄电池;在线更换

1蓄电池更换的前期准备阶段

1.1确定需求

根据主机配置蓄电池组的数量、每组蓄电池的数量组合、规格型号、蓄电池架利旧的可行性、以及电池室地板承重活荷载等因素综合考虑确定拟采购蓄电池和配件的性能技术指标，并且根据现有IT设备的投入运行情况对所需要的蓄电池冗余配置进行了充分预估。

1.2勘查设计

以蓄电池安放位置、现有空间的勘查结果为基本条件，结合拟采购蓄电池的数量和外形尺寸，精确完成蓄电池摆放布局设计，在确保电池架电气接地可靠的前提下，使电池架疏密度和电池散热性能满足相关要求，便于电池安装施工和后期运营维护。

1.3方案判定

根据安全生产风险管理体系的要求进行危害识别，充分预测评估施工难度和工程量，对施工过程中可能发生的人身事故风险、停电风险和主机故障风险等进行深入分析和预判，并就此制定精确施工工序和多个应急处置装置。

2装置设计思路

图1结构示意图

蓄电池损坏应急处理装置主要由这几个单元模块组成：工作电源单元，电压电气测试单元，短接旁路单元，中央控制处理单元。

工作电源由AC转换DC8.4V的充电器对锂电池充电，锂电池输入DC转DC模式±5V输出提供可靠的工作电源。

电压采集模块：电压测试是由采集电路和光耦隔离电路及16位AD电路构成测试蓄电池电压及电位。

电流测试：旁路时测试负载电流和短路电流保护。

电压比较器：由运放电路构成电位比较判别电位高低。

CPU控制器：由晶振电路、AD输入单元，信号输出控制单元，满足、判别、测试、数字信号计算和处理及控制。

驱动模式：采用光耦隔离TLP芯片电流信号驱动，晶闸管，防止感应电压误驱动。

CPU测试蓄电池电压并判断

当短接单元连接蓄电池正负极两端时，CPU测试蓄电池电压并判断蓄电池极性连接是否正确，正确时短接单元晶闸管导通蓄电池两端形成旁路，当损坏蓄电池拆移时，晶闸管连接蓄电池组保证蓄电池组正常运行。

3蓄电池在线更换的验证测试阶段

项目按照相关规定，对蓄电池应急更换装置进行了验证。

3.1阶段性验证测试

在安装前，测试蓄电池电压和内阻的目的是避免蓄电池在运输、拆箱过程中受到损伤;在通电前，测试蓄电池电压和内阻的目的是确认每块蓄电池电压和内阻合格且整组蓄电池的端电压在主机直流母线电压的安全范围内以防止对主机正常运行产生威胁;在蓄电池组连接主机后，仍需每日查看蓄电池电压和内阻参数，确保蓄电池技术参数稳定。

4.2结论性验证测试

对蓄电池组均充24h后，通过带载放电至一定深度再浮充至饱和状态，充分激活蓄电池电化学性能，在上述过程中观察记录主机和蓄电池的各项技术参数，验证整个蓄电池系统的工作能力，作为确认更新蓄电池后整个蓄电池系统可以安全稳定运行的依据。

5注意事项

5.1申报审批

宜尽早到环保主管部门报备项目信息并申报废旧蓄电池转运，避免由于不熟悉流程或修改申报材料导致进度拖延。

5.2废旧蓄电池合规处置

废旧蓄电池的回收处置涉及危险物品运输以及合规处置两个方面，要求承办单位必须具备危险物品运输的道路运输经营许可证和危险物品经营许可证，跨省运输还需按规定向两地环保主管部门申办跨省转运联单。

5.3废旧蓄电池转运

废旧蓄电池拆除后不宜进行现场存储，因废旧蓄电池存储涉及场地危险品环境的要求以及场地租赁和二次搬运的费用。所以，蓄电池拆除后直接装车运输为首选方案。

5.4辅料准备

蓄电池连接线固定螺栓(含垫片)应提前集中装配，有利于提高连接线安装的效率和安全性。同理，规格不一的蓄电池连接线也要提前整理核对，减少施工过程中的忙乱动作。

5.5施工人员安全性保障

蓄电池更换工作大部分都是夜间施工，要观察施工人员的体力和精神状态，如有疲劳或精力不集中的应及时安排调整临时休息，不能因赶工期令工人超负荷工作，前期应做好人员调配的处置预案。

6小结

蓄电池在电路系统中充当电源，是一切无源电路器件工作的源动力。随着电力行业的发展，蓄电池的品种和数量越来越多，其运行中出现的故障也越来越多［6］。以变电站直流电源系统的蓄电池组重要性、配置及运行现状为背景，针对某地区所辖变电站直流电源系统蓄电池组管理中面临的新局面，分析了各方面因素，并提出了一种紧急的更换装置，为解决变电站直流电源系统蓄电池组运行的现存问题和直流系统运维管控模式的发展趋势提供了新思路。

参考文献

［1］GB50172—2012电气装置安装工程蓄电池施工及验收规范［S］．北京:中国计划出版社，2012．［2］黄克胜，机房场地基础设施的全生命周期管理［J］．通信与信息技术，2018(2):36-40．［3］GB50174—2017设计规范［S］．北京:中国计划出版社，2017．［4］GB/T513—2018基础设施运行维护标准［S］．北京:中国计划出版社，2018．［5］JT/T0131—2015金融业信息系统机房动力系统规范［S］．

基金项目：2022年国网浙江省电力有限公司科技基金项目《蓄电池在线应急更换系统研究》（项目编号5211T922ZJ0K）

（作者单位：国网浙江省电力有限公司玉环市供电公司）