蓄电池组核对性充放电的几种方法比较

邱明　龙永平

摘要：直流系统电源作为变电站、发电厂内继电保护及自动控制装置的主要供电电源，其供电可靠性对电力系统的安全运行起着重要的作用。文章通过对电力系统变电站内直流电源系统使用的蓄电池组核对性充放电几种方法的使用进行分析评估，比较各种方法的优缺点，找出蓄电池组核对性充放电的最佳方法。

关键词：直流系统；蓄电池组；充电；放电；电力系统；自动控制装置 文献标识码：A

中图分类号：TM62 文章编号：1009-2374（2015）05-0079-02 DOI：10.13535/j.cnki.11-4406/n.2015.0371

发电厂、变电站内所有的保护装置和自动控制装置基本上都使用直流电源供电。直流系统电源作为变电站、发电厂内继电保护及自动控制装置的主要供电电源，其供电可靠性对电力系统的安全运行起着重要的作用。直流系统主要由直流充电机、蓄电池组和直流馈线三大部分组成。蓄电池组是直流系统的核心组成部分，是直流系统的“心脏”。蓄电池组在直流系统中是支持直流系统正常工作的惟一备用电源，并具有吸收直流系统中高频纹波电流、进行平滑滤波、降低噪声的作用。为了确保变电站、发电厂内直流电源系统供电的可靠性，对于投入运行的蓄电池组，应定期对蓄电池组进行核对性充放电试验，使蓄电池组通过放电充电活化，确保每只电池之间的电压偏差值最小，使蓄电池组运行在最佳状态和保证有较长的使用寿命，且通过充放电试验检验出蓄电池组中是否存在容量不足或内阻变大的蓄电池，而做出相应的处理，从而确保发供电的安全运行。

1 蓄电池组充放电的方法介绍

想知道蓄电池组的容量，最可靠的方法就是通过放电试验予以确认。在运行中的变电站进行蓄电池组充放电试验通常采用以下四种方法进行：

试验方法1：直接将直流系统运行中的蓄电池组退出直流系统进行放电，待放出所需要的容量后再将蓄电池组投回直流系统中，通过调节使用直流系统中的充电机对蓄电池组进行充电，从而完成整个充放电试验。

试验方法2：连接一组备用蓄电池组到直流系统中，将需要进行充放电的运行蓄电池组退出直流系统进行充放电试验，待充放电试验完成后投入运行蓄电池组，退出备用蓄电池组。

试验方法3：调节直流系统充电机的输出电压为蓄电池组一半容量时的电压值，通过蓄电池组对直流负荷供电来完成放电。待放电完成后调节充电机对蓄电池组进行充电。

试验方法4：通过使用两个适当容量的二极管分别并接在直流系统蓄电池组的正、负极保险上，然后拉开蓄电池组的输出保险，对蓄电池组进行放电试验，待放电试验完成后投入蓄电池组的输出保险，并拆除所连接的二极管，使用直流系统充电机对蓄电池组进行充电。

2 四种蓄电池组充放电方法的分析评估

2.1 试验方法1

该方法简单方便，只需试验人员携带一套蓄电池组的放电仪器就可以进行充放电试验，但对于只配置一组蓄电池组的直流系统的运行安全性低，蓄电池组在直流系统中的备用电源作用主要体现在直流系统充电机失效时，能够发挥备用电源的作用为发电厂、变电站内所有的保护装置和自动控制装置继续提供直流电源，保证二次系统的正常运行。当蓄电池组退出直流系统进行充放电试验的期间，变电站附近发生严重短路故障时，会导致站内交流系统电压下降严重，依靠交流电源工作的直流充电机可能会因此而停止工作，使站内保护装置无法动作切除故障，只能依靠上一级保护动作来切除故障，延长了故障的时间，甚至会造成“火烧连营”，增加了故障的损失。因此相关的直流规程也有规定：不允许直流系统无蓄电池组运行。目前对运行中的变电站已经不允许使用这种方法了。但是对于新建的变电站，由于此时站内的直流负荷对直流电源的有无没有要求，在这种情况下可以使用操作简单的试验方法1。

2.2 试验方法2

针对方法1中的不安全因素，目前普遍采用先并入一组备用蓄电池组到直流系统中，才将运行中蓄电池组退出进行充放电试验。此方法在蓄电池组退出直流系统进行充放电试验的期间，使用备用蓄电池组代替运行的蓄电池组，如果备用蓄电池组容量足够，则保证了直流系统的安全运行，所以此方法对直流系统的运行安全性高，但是操作起来稍显烦琐及存在风险。每次蓄电池组充放电试验时，试验人员要携带一组备用蓄电池组及便携式充电机，而且将备用蓄电池组并接入直流系统中时，是在运行中的直流系统上进行的，在工作中存在触电、短路、直流系统断电的危险性。通过近几年来对蓄电池充放电试验工作的调查，也发生过由于工作人员的疏忽，在连接备用蓄电池组时，造成备用的蓄电池短路而报废的事情出现。但由于此试验方法对直流系统运行的安全性高，目前珠海供电局基本采用此方法对配置一组蓄电池组的变电站进行充放电试验。

2.3 试验方法3

根据DL/724-2000《发电厂变电所蓄电池直流电源装置运行与维护技术规程》中第6.3.3.a规定：“发电厂或变电所中只有一组电池，不能退出运行，也不能作全核对性放电，只能用I10恒流放出额定容量的50%，电池组端电压不得低于2V×n。”所以对于只有一组蓄电池的变电站进行充放电，只能放出50%的额定容量时，可以采用调节直流系统充电机的输出电压为蓄电池组一半容量时的电压值，作为保护值，由于此时蓄电池组端电压高于充电机的输出电压，所以充电机没有电流输出，处于热备用状态，直流负荷由蓄电池组供电，这时利用直流负荷和外加放电负载对蓄电池组进行50%的容量放电测试。如果蓄电池组容量在80%以上时，蓄电池组放电至额定容量的50%时，其端电压就会下降至充电机所设的输出值附近，该电压值一般约为（1.95～2）V×n之间。待50%的容量放电测试完成后，调节直流系统充电机对蓄电池组充电。使用此方法在放电过程中，当蓄电池组中有失效电池、电压急剧跌落或容量放出50%端电压到达充电机的设定值时，充电机开始输出供电给直流负荷，保证了直流系统的正常运行。或者在蓄电池组放电期间，如果充电机失效无法输出工作，则蓄电池组仍然可以维持直流系统运行。所以此方法在操作方面比较简单，不需要携带备用蓄电池组和便携式充电机，但是在蓄电池组放电过程中，出现充电机失效无法输出工作的同时，蓄电池组由于经过放电容量不足或电池失效端电压无法满足直流负荷工作时，将使变电站内直流系统瘫痪或者出现在放电初期由于蓄电池组容量严重不足，无法继续放电，此时的直流系统相当于无蓄电池组运行，需要马上接入一组能够起到备用电源作用的蓄电池组，才能保证直流系统的可靠运行。因此此试验方法对直流系统的安全运行存在一定的风险。但由于这两种情况出现的几率比较小，所以此方法对比于试验方法1，操作同样简单，但对直流系统的运行安全性是比较高的。

2.4 试验方法4

本方法是利用二极管的正向导通、反向截止的特性，将两个二极管分别并接在蓄电池组正、负极输出保险两端，从而实现在蓄电池组放电时仍然可以不退出直流系统起到备用电源的作用，原理接线如图1所示：

图1 试验方法4原理接线图

在进行蓄电池组核对性充放电试验时，并接好二极管后，将蓄电池组的输出保险断开，由于蓄电池组的端电压低于充电机电压，充电机无法向蓄电池组进行充电，相当于蓄电池组的充电回路已经被切断，可以使用放电仪器对蓄电池组进行放电试验。在放电期间，如果充电机失效无法输出直流电源，则蓄电池组可以通过二极管向直流负荷继续供电，不影响直流系统的正常运行，起到了备用电源的作用。所以此方法在操作方面也比较简单，不需要携带备用蓄电池组和便携式充电机，但是也存在和试验方法3同样的风险，而且需要在运行中的直流系统蓄电池组输出保险进行并接二极管的工作，因此此方法没有试验方法1、3的操作简单，但是对直流系统的运行安全性也还是比较高的。

3 不同配置条件下的直流系统充放电试验方法的使用

3.1 配置一套充电机、一组蓄电池组的直流系统

通过以上的分析，在运行的配置一套充电机、一组蓄电池组的直流系统中进行蓄电池组核对性充放电试验的方法，不允许使用安全性不高的试验方法1。对于操作比较简单，安全性也比较高的试验方法3、4，由于对直流系统的安全运行存在一定的风险，所以在运行的配置一套充电机、一组蓄电池组的直流系统中不推荐使用这两种方法。从安全的角度考虑，首选还是采用安全性最高的试验方法2。

3.2 配置两套充电机、两组蓄电池组的直流系统

对于采用两套充电机、两组蓄电池组配置的直流系统，可通过切换退出其中一套充电机、一组蓄电池进行充放电试验，保留一套充电机、一组蓄电池在直流系统中。这时可以使用操作最简单的试验方法1进行充放电试验。

4 结语

上述介绍了不同的充放电试验方法，均各有所长，对于采用一组蓄电池组配置的变电站，首选使用安全性最高的试验方法2。同时建议直流系统的设计尽量采用“两充两电”的配置，因为这时直流系统失电的风险较低，同时避免了使用备用蓄电池组及便携式充电机的操作烦琐及操作的风险。所以通过提高直流系统的配置，也是一种减少蓄电池组核对性充放电试验风险的方法。

参考文献

[1] 徐剑虹，徐涛.浅谈单电池组直流系统中蓄电池组的核对性放电测试[J].直流电源，2005，（4）.

作者简介：邱明（1977-），珠海供电局电气工程师，研究方向：电力运行管理；龙永平（1975-），男，广东英德人，珠海供电局电气工程师，工程硕士，研究方向：继电保护管理及运行。

（责任编辑：黄银芳）