一种变电站直流蓄电池转接装置的研究

胡敏尹柳刘长武方灵燕康李一朱盾

（国网湖南省电力有限长沙长沙供电公司湖南长沙410000）

摘要：传统蓄电池核对性放电容量试验需要短时退出蓄电池组，增加了直流失压的风险。本文研制的蓄电池转接装置，将备用蓄电池组与变电站蓄电池组短时并联，再断开蓄电池保险，保证了直流系统始终带蓄电池组运行，确保了直流系统在蓄电池转接过程中的安全稳定供电，降低了作业人员的安全风险。

关键词：直流系统；核对性放电试验；蓄电池组；转接装置

1.研究背景

近年来，随着长沙电网“630攻坚”和提升电网供电能力三年行动计划的开展，对供电安全可靠性要求逐步提高。如何确保在蓄电池转接过程中的安全稳定性，降低作业人员的安全风险和提高工作效率等是我们急需解决的问题。本文所提出的一种直流蓄电池转接装置，将备用蓄电池组与变电站蓄电池组短时并联，实现原蓄电池和备用蓄电池的无缝连接倒换，降低了直流失压风险，整个过程无需对原有直流系统连接线进行任何拆接，减少了直流短路风险和远端误合闸的风险。

2.直流蓄电池放电现状

2.1传统蓄电池核对性放电试验

传统蓄电池核对性放电试验步骤：1）退出原蓄电池组，断开蓄电池与高频电源的保险熔断器，此时直流系统仅由充电模块供电；2）将备用蓄电池组接入系统；3）在原蓄电池本端接入放电仪进行核对性放电试验；4）退出备用蓄电池组；5）将原蓄电池组充满电后接入系统，恢复原运行状态。这种方法主要存在以下风险：

（1）直流失压风险。蓄电池断开状态，直流供电系统失去备用直流电源，在试验过程中如发生交流停电，则整站直流母线失压，其保护、控制单元装置无法正常运行。若此时线路发生故障，保护不能正确动作则可能造成越级跳闸。

（2）直流短路风险。将备用蓄电池接入系统过程，需要在直流充电屏蓄电池保险下桩头拆除原蓄电池链接线，接入备用蓄电池连接线。因链接线与屏柜接地线距离较近，作业人员操作方式不当、作业时注意力不集中等造成短路或正负极接反，对设备、人身构成重大安全隐患。

（3）远端误合闸的风险。《国家电网公司变电运维通用管理规定》要求：容量300Ah及以上的阀控式蓄电池应安装在专用蓄电池室内。因部分变电站蓄电池安装在蓄电池室，与直流充电屏不在同一工作平面，试验完成后需要恢复开工前运行状态。

2.2蓄电池核对性放电试验的重要性

蓄电池核对性充放电试验是唯一具有固定周期需要开展的工作，也是检验蓄电池容量是否充足的最佳方法。《国家电网公司变电运维通用管理规定》要求：新安装的蓄电池需要进行一次全核对性充放电试验，投运后4年内两年进行一次，之后每年进行一次。针对直流蓄电池组放电工作周期短、维护量大，研制方便可靠的蓄电池转接装置将在电力系统中广泛运用。

3.蓄电池转接装置研制

3.1直流系统运行方式

直流系统主要由充电模块、监控系统、绝缘监测单元、蓄电池组、直流配电等设备组成，为控制、保护装置提供220V直流电源。正常运行状态下，直流系统简化接线原理如图1所示，充电模块将380V的交流电源整流为220V直流电供给直流负荷。同时蓄电池组作为直流备用电源通过熔断器等过载保护装置与充电模块相连，保持并联浮充的运行方式。若发生交流中断，则由蓄电池组向负载供电；当交流恢复后，整流模块带负载恒压限流对蓄电池组充电。《直流电源技术规范》要求：蓄电池带整站负荷供电时间不小于2小时。

图1变电站直流系统接线原理图

3.2变电站直流电源配置情况

330kV及以上电压等级变电站和重要的220kV变电站应采用两套充电装置，两组蓄电池组的供电方式。110kV变电站一般采用一套充电模块一组蓄电池的供电方式。对于一电一充配置的变电站，仅一组蓄电池备用，对直流系统的维护提出更高的要求。

3.3装置原理设计

本文研制的一种直流蓄电池转接装置，使蓄电池倒换过程中，两组蓄电池短时并联，始终保持有一组蓄电池在系统中，降低直流失压风险。这种蓄电池转接装置由直流断路器、线夹、接线柱、电流表、电压表、电源指示灯经电缆连接组成。出线端接直流充电屏蓄电池保险，进线端接备用蓄电池组。

3.4装置制作

3.4.1直流断路器选型

蓄电池放电电流一般按10h放电率设定，一般配置的蓄电池容量为200-300Ah，即放电电流为20A-30A，变电站直流负载一般为10A左右。考虑整站改造或直流屏改造时，蓄电池装接装置需要长期处于整个直流电源系统中运行，应保留一定裕度，选取额定电流150A的直流断路器。

3.4.2线夹选型

《国家电网公司变电运维通用管理规定》要求：220kV变电站两组蓄电池试验过程中电压差小于5V的情况下，两组蓄电池允许短时并联运行。设计初期，使用空开或蓄电池保险断开备用蓄电池，即断路器开路情况下并接备用蓄电池，该方法具有可行性，但部分变电站并接螺栓过短，紧固螺栓过程中有短路风险。

3.5使用方法

（1）接入备用蓄电池。确认直流转换装置的断路器处于断开状态，钳形夹从出线端引出，接至接蓄电池开关（或保险）上桩头，红色夹子接正极、黑色接负极，断路器下桩头即进线端接备用蓄电池组，核对极性后合上断路器开关，备用蓄电池接入直流系统中。

（2）退出原有蓄电池。将蓄电池开关（保险）拉开，此时备用蓄电池已接入直流系统中，可保证蓄电池不间断供电，退出原蓄电池组，对原有蓄电池做充放电试验或进行蓄电池组更换。

（4）实现放电过程中实时监控。通过该装置对备用蓄电池电压、电流进行直观监测，防止备用蓄电池组开路、容量不足等情况出现时不能及时发现，确保放电过程中直流系统的稳定运行。

（5）恢复系统运行状态。试验完成后，合上蓄电池保险，将原有蓄电池组接入系统，断开转接装置开关，取下线夹，快速恢复运行状态。

4.现场应用前景

这种变电站直流蓄电池转接装置将断路器在空载状态下并接备用蓄电池组，保证蓄电池组在无退出状态下能够实现全核对性放电试验，使用方便、快捷，易于操作，减少了工作时间，提高了工作效率，可应用于直流屏改造过渡、蓄电池更换等生产工作中，具有良好的推广性和实用性。

（1）接入备用蓄电池的过程，无需拆除蓄电池电缆线，仅用接线夹实现备用蓄电池的接入，减少了带电接线环节，降低了直流短路、人员低压触电的风险，可快速恢复原有运行方式，为后期实现运维一体化检修提供方便。

（2）将直流转换装置在直流充电屏一侧接入，其原有蓄电池、备用蓄电池的退出、接入都在同一作业面，无需在蓄电池室进行拆接线，从而减小了远端误合闸的风险。

（3）使用该装置进行操作，对直流系统产生的冲击电流较小，无需退出重合闸装置，保证了输电线路的供电可靠性，减少了蓄电池停电时间，通过电压、电流的在线监测，保障了直流系统安全稳定运行。

参考文献：

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