变电站用直流系统并联蓄电池应用分析

摘要：变电站内各类设备的日常直流供电是由直流体系将沟通电转化后完成的，在正常运转期间，蓄电池组处于浮充电状况，实践不带负载，仅在产生事端导致全站沟通体系失电的情况下，蓄电池组才作为变电站的应急电源为设备供给直流电源，蓄电池组的稳定供电是迅速处理事端、康复电网运转的重要保证。本文提出了以并联智能蓄电池模块为核心，经过升压后并联的办法，取代串联式接线，为负载供给直流供电，处理了传统办法下的许多问题，有用提升了直流体系运转的可靠性。

关键词：变电站；蓄电池；并联；智能模块

1导语

依据核算，每年因为沟通体系失电，改为暂由蓄电池组供给应急直流电源的变电站数量仅为很小一部分，在这很少的数量中，因为蓄电池组毛病而引起的全站直丢失电事端仍时有产生，从概率的视点讲，蓄电池组现在并不可靠。

2直流体系接线办法

变电站中直流体系的接线办法有以下几种：单母线接线办法、单母线分段接线办法、互联的单母线接线等，被广泛选用的多为单母线分段接线办法。单母线分段接线办法依据直流体系与蓄电池组及充电设备的衔接办法不同，又分为两组蓄电池、两套充电设备的单母线分段接线以及两组蓄电池、三套设备设备的单母线分段接线，对充电设备来说，能够挑选三套充电设备的容量相同，也能够挑选其间的两套容量相同别的一套不相同。正常运转状况下，一段直流母线衔接一组蓄电池和一套充电设备，别的一套充电设备作为备用经过双向转换开关能够挑选衔接到直流Ⅰ母线或Ⅱ母，别的作为其它两套充电设备的备用设备，备用充电设备也能够对恣意一组蓄电池进行充电。

单母线分段，两组蓄电池，三套充电设备的接线特点是直流体系选用该办法运转时，衔接在Ⅰ、Ⅱ段直流母线间的联络开关，体系正常运转时处于断开状况，一组蓄电池各为一段直流母线供电，蓄电池和与它对应的高频开关充电设备一起接在某一段直流母线。充电设备都装设有用于监控的微机监控设备，备用的充电设备用来共用。其间Ⅰ、Ⅱ段直流母线各装设有一台微机型绝缘监察设备，对所带直流馈线支路的电压输出、绝缘电阻（包含正对地绝缘电阻、负对地绝缘电阻）以及对地电压值来监测并对其进行显现。每组蓄电池组均装有蓄电池巡检仪，担任将单个蓄电池的单体电压值、蓄电池的温度等相关数据送达到直流监控体系，完成对蓄电池相关数据的显现以及掌控。该接线办法使用规模包含500kV变电站、220kV重要变电站。

单母线分段，两组蓄电池、两套充电设备接线特点是Ⅰ、Ⅱ段直流母线分段运转，并在Ⅰ、Ⅱ段母线间装设有联络开关，联络开关在体系正常时处于断开状况，一组蓄电池各为一段直流母线供电，蓄电池和与它对应的高频开关充电设备一起接在某一段直流母线上。充电设备都装设有用于监控的微机监控设备，两套设备之间能够彼此备用。其它装备与单母线分段，两组蓄电池、三套充电设备的接线相同。该接线办法使用规模包含220kV变电站、110kV重要变电站。

实践运转中，变电站直流体系的接线办法与所带负荷的供电级别、日均匀负荷的大小，答应失电时刻的长短有密不可分的关联。依据体系所带直流负荷的性质不同，直流母线还可分为操控母线和合闸母线两种，操控母线是一种带经常性直流负荷的母线，而合闸母线一般用于为变电站其它设备供给瞬间的大电流。操控母线能够与合闸母线直接衔接，或者是操控母线经过调压设备从合闸母线取得。

3蓄电池并联形式的提出

为处理蓄电池在串联办法下单节蓄电池质量、衔接线影响整组电池的可靠性、不能在线替换保护、新旧电池难以匹配、冗余装备不经济、使用保护本钱高等问题，蓄电池并联的技能计划一直在进行探究和实验，但因为技能条件不能满意要求，迟迟无法完成。随着电力电子技能的飞速发展，沟通转直流、直流通直流、通讯协议及模块设计等技能的成熟为处理串联蓄电池的各种问题供给了有用的手法，完成蓄电池并联的技能条件已然具有。

并联蓄电池模块原理如下图所示：

并联用智能蓄电池模块原理框图

1）电压完成原理。为每节蓄电池单独装备匹配的沟通转直流充电模块和直流升压模块，由CPU智能回路操控，组成一个智能蓄电池模块，蓄电池电压为12V，经过升压设备，每个模块都能够独立输出220V或110V的直流电压。

2）电流完成原理。以110kV变电站为例，一般情况下，各类设备的惯例直流负荷不超过10A，设为10A，按2倍负荷装备，只需装备输出电压为220V输出电流为2A的智能蓄电池模块10组，并联后，可满意20A的负荷需求。

3）容量完成原理。变电站沟通体系失电后，由蓄电池供给设备的直流负荷，加上事端照明等应急负荷，按照蓄电池组继续放电4小时放电电流20A核算。单节蓄电池继续放电4小时放电电流为2A，按能量守恒定律，对于单节蓄电池，2A*4H（240V）=40A*4H（12V）=160AH（12V），即为满意实践需求，所装备的单节蓄电池容量为200AH即可。

经过将多个智能蓄电池模块并联，组成满意实践电压、电流和容量需要的并联蓄电池模块组。经过这种并联的形式取代传统设计中的由多块蓄电池串联达到额外电压，由充电模块为蓄电池组全体充电，由蓄电池巡检设备保护整组蓄电池的装备形式。

4蓄电池并联形式使用剖析

4.1与传统串联蓄电池组的差异

1）以多个智能蓄电池模块并联的形式取代惯例设计的”充电机+蓄电池组+蓄电池巡检”设备组合，处理惯例串联蓄电池组的单节蓄电池质量影响整组、无法进行在线保护、新老电池性能不匹配等问题。

2）能够将不同性质负荷（如开关操作电源与保护测控设备电源）进行分组装备，经过不同智能电池模块并联别离供电的形式削减负荷间干扰，一组负荷产生问题时不会影响其他负荷，提升了直流体系的可靠性。

3）能够按负荷容量的需求装备并联模块数量，不同地点的负荷能够涣散安置电源体系，处理了传统蓄电池组需会集安置，占地面积较大，装备不灵活的缺点。

4.2选用并联蓄电池组的优势

1）进步直流体系可靠性。防止传统蓄电池串联办法下，单只蓄电池质量、衔接线影响整组电池可靠性问题。

2）完成直流体系在线保护。并联蓄电池模块组可经过CPU智能操控单元进行在线单节蓄电池的保护，如单个模块呈现毛病，可隔离后直接替换模块，不影响蓄电池组的全体运转。

3）完成蓄电池标准化和模块化。并联智能蓄电池模块将沟通转直流充电、直流升压、智能操控、电子通讯等技能进行了集成化，形成了标准化的模块设计，呈现毛病可直接替换，大大下降了运转保护的工作量。

4）运转保护本钱低。并联蓄电池组组屏数量少、占地面积小，建造本钱下降，运转中可完成直流体系在线保护，节省了二次保护本钱，经过智能办理模块实时了解蓄电池模块信息，节省了办理出资。

5结束语

充分了解蓄电池的运转机理，选用先进高质量的直流设备，经过合理的保护手法及科学的保护办法，能够有用地进步变电站蓄电池的运转效率，然后延长其使用周期，削减供电企业在这方面的出资，保证了直流体系乃至整个电网的安全、可靠运转。