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變電站直流屏理士蓄電池組單體電壓一致性差分析

500篇短篇合變電站直流屏理士蓄電池組單體電壓一致性差分析

 一、故障簡述

某110KV變電站直流電源系統在運行3年后理士蓄電池一致性逐漸變差,此現象具有普遍性,理士蓄電池組單體電壓最大偏差值達到0.234V,超過充許范圍。

隨著時間的推移,將進一步加深理士蓄電池參數的不一致性,過充將導致電池失水、電解液干涸,并且存在理士蓄電池熱失控風險;欠充除會導致理士蓄電池自身容量不足外還會導致理士蓄電池極板硫化結晶而失去活性導致不可逆反應,出現這種情況后如果沒有人為干預持續運行,將導致理士蓄電池容量下降直至損壞。

二、故障分析原因

1、系統組成

該站直流電源系統采用單母線接運行方式,配置1組理士蓄電池500篇短篇合,配置108只2V200Ah理士蓄電池。配置1組充電裝置。

2、故障描述

1)外觀檢查情況。理士蓄電池外觀正常,無漏液、變形等情況。

2)故障原因分析

500篇短篇合1)在串聯狀態下的理士蓄電池組雖然充放電電流是一致的,但由于各單體電池會因生產線制造工藝精度或配組控制精度問題產生很細微的差異(不是質量或工藝有問題),導致每只理士蓄電池實際參數不可能完全一致,如自放電率、容量、內阻等性能。

2)隨著直流屏系統使用年限的增長,理士蓄電池一致性逐漸變差,這些細微的差異隨著時間的積累(如一年以上)就能達到相當的水平,比如自放電率較低的一些電池已經開始出現了較嚴重的過充(最高電壓達到2.480V),已經超過理士蓄電池均充電壓,自放電率高或容量稍大的電池出現較嚴重的欠充(最低電壓2.0144V)最大電壓偏差0.234V,超出±0.05V充許范圍。

三、理士蓄電池均充方式探討與防范措施

1、理士蓄電池均充方式探討

1)定期均充(提高充電電壓的強充方式)。定期均充會使欠充電池得到一定的電量補充,理士蓄電池內部得到一定活化,但對于已經過充的部分電池,電壓會迅速大幅升高,導致充電電流迅速下降,這就造成欠充的部分電池實際補充的電量很有限,但對于本來就已過充的電池卻又帶嚴重的過充傷害,可能導致電池失水、電解液干涸,熱失控等情況,嚴重影響電池使用壽命,所以這種方法不是理想的解決方案。

2)智能自主均衡技術。由于理士蓄電池個體微小差異的存在,并且差異各不相同,很難靠人工方式定期檢查維護。理士蓄電池智能自主均衡技術是當前一種新型理士蓄電池管理方式,實時在線監測每只理士蓄電池單體電壓,在線維護電池組中每只電池電壓均保持一致(±0.05V 以內),完全避免理士蓄電池組出現單體過充和欠充的情況,即可徹底消除因單體電池電壓不均衡對電池壽命和容量導致的嚴重傷害,讓理士蓄電池500篇短篇合組中每只電池都始終工作在設計最佳的工作狀態,從而提高直流電源系統的運行安全性,從而提高直流電源系弘的運行安全性,使電池的正常使用壽命接近于理士蓄電池的設計壽命。

理士蓄電池均衡管理分為三種策略,即浮充策略、均充策略和放電策略。

500篇短篇合1)理士蓄電池浮充策略  均衡管理以模塊為單位,每個模塊管理6節電池,此策略中是優先充電的。判斷依據首先找出些模塊中最高電池電壓和電低的電池電壓,然后計算出最高電壓和電低電壓與系統中單體電池平均電壓之間的差值的絕對值。

500篇短篇合如果高出部分與低出部分相當的情況下是優先充電,因為理士蓄電池組是以整組進行浮充,當電壓較低的電池因充電而電壓升高后,那么對于過充而電壓高的電池自然就會下降,因為總電壓是一定的,再者對欠充電池充電對電池本身是有百利無一害的。

500篇短篇合如果出現電池電壓高出部分明顯較大情況下,就會啟動對電壓高的電池進行平衡電阻分流的方式來平衡浮充電流,使理士蓄電池電壓因浮充電流的減小而下降,依次循環執行判斷,最終使理士蓄電池組中的單體電壓都達到一致(±0.05V以內),實際在現場應用中已經能達到最高電壓與最低電壓之間壓差在6mV以內,即這就是一種非常理想的浮充電運行狀態。

500篇短篇合2)理士蓄電池均充策略。均充策略中是優先平衡旁路電流的,只是比浮充策略的平衡旁路電流要大,可以達到0.8A以上,因為此策略是以保護電池、防止過充為主要目的的。

因為均充過程中充電電流是較大,一般在10A以上,所以當容量小一些的電池已經充滿時再去防止過充一般效果就很差了,因為電流較大難以控制,所以必須是旁路平衡電路提前介入,較早參與到保護電池的序列,將大大延長此策略保護電池工作時間,平衡更多的能量 ,有效地防止了電池過充,并且此策略也不會對電池導致任何傷害,因為旁路的平衡電流全部來源于充電裝置,只是提前就有效減小了將要過充電池充電電流,此電池將得到較少的充電量,自然也就減少了過充傷害,判斷依據是當理士蓄電池組中單體平均電壓達到2028V以上的時候 均充策略自動啟動,此時找出此模塊中最高電池電壓和最低的電池電壓,然后計算出最高電壓和最低電壓與系統中單體電池平均電壓之間的差值的絕對值。

如果高出部分大于低出部分四分之一的情況下,就開始啟動對電壓高的電澉進行平衡電阻分流均充電流,否則將對電壓較低的電池進行充電,這與浮充策略大致是相同的。但是提高了平衡電路電流,并且大大提高了平衡控制電路工作的開始工作點,對于電池過充保護來說是非常必要的。

500篇短篇合3)放電策略。放電過程中均衡技術默認是關閉的,因核對性放電試驗目的就是要驗證電池的真實容量和狀態,如果此過程不關閉均衡功能,將無法測試出各單體電池真實性能狀態。

2、防范措施

1)在直流屏中央監控中設置合理的理士蓄電池均浮充管理參數,定期進行均充活化整組理士蓄電池;

2)安裝理士蓄電池內阻在線監測系統,對個別落后電池及早發現并進行單節電池在線活化(可采用在線理士蓄電池活化儀活化);

3)可加裝有智能理士蓄電池自主均衡功能的的理士蓄電池500篇短篇合在線內阻監測均衡維護系統,可從根本上解決理士蓄電池均衡性差的問題,保證理士蓄電池容量輸出。


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