林立鵬

（廣東電網(wǎng)責(zé)任有限公司佛山供電局，廣東佛山，528000）

目前變電站大都使用鉛酸蓄電池，其屬于化學(xué)電池，由極群組插入稀硫酸溶液中構(gòu)成，正極板為二氧化鉛，負(fù)極板為海綿狀鉛。放電時(shí)兩電極的有效物質(zhì)和硫酸反應(yīng)，轉(zhuǎn)變?yōu)榱蛩徙U；充電時(shí)，又恢復(fù)為原來的鉛和二氧化鉛。蓄電池有它的固定壽命，影響蓄電池使用壽命的因素有很多，如制造質(zhì)量、存放和運(yùn)行環(huán)境、維護(hù)質(zhì)量等。運(yùn)行數(shù)據(jù)表明，造成蓄電池壽命下降的原因更多是蓄電池運(yùn)行環(huán)境惡劣造成的，而單依賴人工對蓄電池運(yùn)行環(huán)境進(jìn)行檢測和控制無法達(dá)到對蓄電池的實(shí)時(shí)有效檢測。

1 影響蓄電池運(yùn)行的主要原因分析

1.1 溫度對蓄電池的影響

當(dāng)電解液溫度高時(shí)，離子運(yùn)動(dòng)速度加快、獲得的動(dòng)能增加，因此滲透力增強(qiáng)，從而使蓄電池內(nèi)阻減小、擴(kuò)散速度加快、電化反應(yīng)加強(qiáng)；當(dāng)電解液溫度下降時(shí)，滲透力降低，蓄電池內(nèi)阻增大、擴(kuò)散速度降低、電化反應(yīng)滯緩。可見環(huán)境溫度是影響蓄電池安全有效運(yùn)行的主要因素。

1.1.1 溫度影響充電電壓。蓄電池?zé)o論在浮充狀態(tài)或在循環(huán)狀態(tài)下運(yùn)行，為了保證蓄電池的性能，都需要隨蓄電池的溫度變化來改變充電電壓，單體電壓溫度補(bǔ)償系數(shù)為-(3～7)mv/℃。在充電過程中，當(dāng)蓄電池溫度超過40°時(shí)，應(yīng)降低充電電流，防止蓄電池過充電。

1.1.2 溫度影響蓄電池容量。蓄電池的運(yùn)行溫度對電池容量的影響較大，在不同的溫度范圍內(nèi)，溫度對容量的影響系數(shù)不一樣，在低溫時(shí)電池的容量隨溫度的升高而提高，然而過高的溫度也會(huì)對蓄電池產(chǎn)生不利的影響，從而導(dǎo)致蓄電池容量下降，壽命縮短。另一方面可以看出，鉛酸蓄電池不易長時(shí)間工作在較低溫度，比如5℃時(shí)放電容量僅達(dá)到額定容量的70%，不能發(fā)揮蓄電池的最大效能。在進(jìn)行蓄電池核容是也必須考慮溫度的影響。

1.1.3 溫度影響蓄電池壽命。溫度基本上是每升高10℃，蓄電池浮充壽命減少約一半。高溫對蓄電池失水干涸、熱失控、正極板柵腐蝕和變形等都起到加速作用，低溫會(huì)引起負(fù)極鈍化失效，溫度波動(dòng)會(huì)加速鉛酸蓄電池內(nèi)部短路等等。這些都將影響蓄電池壽命。

1.1.4 溫度加速自放電。溫度是影響電池自放電的主要因素，溫度越高，蓄電池自放電率越高。因此，蓄電池要避免在高溫環(huán)境下長期儲(chǔ)存。

1.2 影響蓄電池的其它環(huán)境因素

1.2.1 濕度對蓄電池的影響蓄電池室內(nèi)濕度增加，會(huì)影響蓄電池及其端子對地的絕緣，甚至?xí)l(fā)短路，影響蓄電池組的運(yùn)行。特別是在南方的高濕、高溫天氣。尤為嚴(yán)重。因此，保持蓄電池室內(nèi)部的干爽可以提高蓄電池的安全運(yùn)行。

1.2.2 氫氣對蓄電池安全穩(wěn)定運(yùn)行的影響。蓄電池在日常運(yùn)行時(shí)會(huì)排出氫氣，日積月累會(huì)達(dá)到一定的濃度，遇到火花時(shí)會(huì)引起爆炸。嚴(yán)重威脅到蓄電池的安全運(yùn)行。

1.2.3 人為因素。一些蓄電池的意外損壞，維護(hù)人員維護(hù)不當(dāng)和不及時(shí)也是主要原因。一只蓄電池剛出現(xiàn)異常時(shí)能及時(shí)發(fā)現(xiàn)并處理，可以防止蓄電池組繼續(xù)故障，拖累整個(gè)直流系統(tǒng)。

2 蓄電池室內(nèi)監(jiān)測控制系統(tǒng)的技術(shù)研究

根據(jù)上面分析，有必要對蓄電池組的運(yùn)行環(huán)境進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)測控制，實(shí)現(xiàn)溫度和濕度檢測功能、氫氣氣體檢測控制功能、蓄電池漏液檢測功能、定時(shí)排氣功能、以及蓄電池輸出電流檢測功能。對檢測的數(shù)據(jù)進(jìn)行收集、分析判斷，可以就地告警、遠(yuǎn)方告警和傳輸數(shù)據(jù)，可以實(shí)現(xiàn)智能控制。硬件電路思路如圖1。

圖1 蓄電池室內(nèi)監(jiān)測控制系統(tǒng)電路圖

2.1 變電站是電網(wǎng)的樞紐，因系統(tǒng)故障難免會(huì)使站用電源出現(xiàn)短時(shí)失壓的情況，如重合閘動(dòng)作、備自投動(dòng)作、站用電源切換等造成瞬時(shí)停電，都會(huì)造成蓄電池室內(nèi)部空調(diào)的失壓。一些空調(diào)在停電數(shù)秒再回復(fù)電壓，也不能重新啟動(dòng)，需要人為進(jìn)行啟動(dòng)，浪費(fèi)大量的人力。系統(tǒng)設(shè)置了來電重啟功能，當(dāng)來電恢復(fù)后自動(dòng)自動(dòng)使空調(diào)設(shè)備回復(fù)到失電前狀態(tài)?？紤]到備自投、重合閘、以及避免空調(diào)壓縮機(jī)的頻繁啟動(dòng)，增加了啟動(dòng)延時(shí)，一般設(shè)30秒以上。

2.2 實(shí)現(xiàn)對蓄電池室內(nèi)部的實(shí)時(shí)監(jiān)測，包括溫度、濕度、氫氣氣體的監(jiān)測。測溫傳感器選擇采用單總線的設(shè)計(jì)，只有一根數(shù)據(jù)線，系統(tǒng)中的數(shù)據(jù)交換，控制都由這根線完成，便于使用和控制。測量溫度范圍為-55℃～+125℃（北方）、在-10℃～+85℃（南方）范圍內(nèi)，精度為±0.5℃，適合于室內(nèi)測溫的需求。如果室內(nèi)空間都比較大，需要幾個(gè)溫度傳感器共同測溫，才能做到精確測量，所以可以將多個(gè)傳感器并聯(lián)在一條的單線上，實(shí)現(xiàn)多點(diǎn)測溫。應(yīng)具有體積小、電壓適用范圍寬等特點(diǎn)，根據(jù)現(xiàn)場于構(gòu)建設(shè)計(jì)對應(yīng)的測溫方案。

2.3 實(shí)現(xiàn)對蓄電池內(nèi)氫氣的檢測和定時(shí)換氣功能，鉛酸蓄電池在日常運(yùn)行時(shí)會(huì)產(chǎn)生氫氣和酸氣，特別是在均充時(shí)候，如果在密封的蓄電池內(nèi)長期積累會(huì)累積一定的濃度。因此設(shè)置氫氣檢測功能，可以啟動(dòng)排氣扇，稀釋室內(nèi)的酸霧。同時(shí)設(shè)定定時(shí)20天左右啟動(dòng)排氣扇排氣20分鐘，以更換室內(nèi)空氣。

2.4 設(shè)置遠(yuǎn)程監(jiān)測和控制功能。系統(tǒng)可以講蓄電池室內(nèi)的數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)上送到遠(yuǎn)端系統(tǒng)，同時(shí)遠(yuǎn)端系統(tǒng)也可以控制室內(nèi)的空調(diào)設(shè)備。室內(nèi)裝設(shè)對立的溫濕度監(jiān)測標(biāo)記，需要時(shí)可以要看測量值，再與系統(tǒng)數(shù)據(jù)進(jìn)行比較，以判斷測溫系統(tǒng)是否偏離誤差。設(shè)計(jì)遠(yuǎn)程監(jiān)測控制空調(diào)啟動(dòng)功能可以減少運(yùn)行人員大量的工作，節(jié)省人力成本。

2.5 系統(tǒng)的擴(kuò)展應(yīng)用。系統(tǒng)可以擴(kuò)展，不僅應(yīng)用于蓄電池室，也可已應(yīng)用于繼電保護(hù)控制室、電容器室、通訊機(jī)房、安全工器具室等變電站室內(nèi)的監(jiān)控，也可以在屋外開關(guān)端子箱安裝溫度濕度傳感器，將各端子箱的數(shù)據(jù)集中采集分析，形成整座變電站的環(huán)境監(jiān)控。再將數(shù)據(jù)上送到調(diào)度監(jiān)控系統(tǒng)，調(diào)度監(jiān)控系統(tǒng)可接收全公司多座變電站的環(huán)境數(shù)據(jù)，形成分析曲線和報(bào)表。

3 系統(tǒng)設(shè)計(jì)的問題分析

3.1 傳感器的性能問題

檢測儀表與傳感器性能不穩(wěn)定，檢測儀表和傳感器的性能直接影響溫濕度的控制效果，由于在恒溫恒濕試驗(yàn)箱中選擇的監(jiān)測點(diǎn)的數(shù)量較少以及位置不合理，往往是造成傳感器采集的數(shù)據(jù)失真，與實(shí)際情況有較大差異，再加上一些溫濕度傳感器的性能不穩(wěn)定，將會(huì)大大影響溫濕度控制的效果。自適應(yīng)逆控制技術(shù)應(yīng)用于恒溫恒濕試驗(yàn)箱的控制，可解決其控制過程的瓶頸問題：即多變量、非線性、強(qiáng)耦合以及大滯后復(fù)雜系統(tǒng)的控制問題。

3.2 來電時(shí)應(yīng)延時(shí)實(shí)現(xiàn)空調(diào)自啟動(dòng)

對于變電站蓄電池室的空調(diào)設(shè)備，更多機(jī)會(huì)受到系統(tǒng)瞬時(shí)掉電的影響，例如系統(tǒng)故障、重合閘動(dòng)作的時(shí)間，或者加上后加速動(dòng)作、備自投動(dòng)作的時(shí)間，因此，空調(diào)自啟動(dòng)的延時(shí)應(yīng)考慮這些因素。同時(shí)為了避免空調(diào)設(shè)備的頻繁啟動(dòng)，造成空調(diào)壓縮機(jī)故障，也要求增加必要的延時(shí)，延時(shí)時(shí)間可以在2分鐘以上。

3.3 通訊規(guī)約的問題

對于系統(tǒng)的通訊規(guī)約設(shè)計(jì)，應(yīng)該適應(yīng)變電站監(jiān)控和調(diào)度監(jiān)控的要求，如果是數(shù)字化變電站應(yīng)采用61850規(guī)約，以與變電站監(jiān)控實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)共享。

4 結(jié)束語

變電站蓄電池室內(nèi)的環(huán)境監(jiān)控對提高蓄電池的效能和使用壽命是十分重要的，對蓄電池環(huán)境數(shù)據(jù)的網(wǎng)絡(luò)信息化、智能化管理有利于節(jié)省人力成本和提高效率。

[2]吳波,王庫,劉旭生等.變電站設(shè)備溫度預(yù)警系統(tǒng)研究與實(shí)現(xiàn)[J].建筑電氣,2012(11):47-54.

[3]王建軍.太陽能光伏發(fā)電應(yīng)用中的溫度影響[J].青海師范大學(xué)學(xué)報(bào)(自然科學(xué)版).2005年第1期