网控科技网

4 结论本文提出了对直流蓄电池并联保护器的应用,将蓄电池通过大功率

简介: 4 结论本文提出了对直流蓄电池并联保护器的应用,将蓄电池通过大功率二极管无缝向直流母线供电,同时避免两组电池并联产生环流对蓄电池组造成损伤;通过IGBT器件对蓄电池的充电电压和充电电流进行控制,避免了蓄电池的大电流充电

以蓄电池组为核心的传统变电站直流系统,在核容放电过程中会出现蓄电池组并联的情况,此操作难度大,容易导致环流和误操作的风险,严重威胁蓄电池的使用寿命。

针对这一缺陷,国网浙江省建德市供电有限公司的研究人员蒋国臻、王嘉斌、王森、毛荣、徐泽政,在2020年第5期《电气技术》杂志上撰文,提出用蓄电池并联保护器对蓄电池组进行独立的充放电管理,支持变电站直流系统的并联应用,并提出了其在变电站直流系统的应用方案。

对于变电站,不管是配备一组蓄电池还是两组蓄电池,在核容放电过程中都需要接入备用电池,出现两组蓄电池直接并联的情况。

变电站直流系统操作规程中明确规定,两组电池压差小于2V时才能进行短时间并联切换,操作难度较大,对操作人员的要求和依赖性较高,存在误操作的风险。

本文通过对传统变电站直流系统并联方式的分析,提出了用变电站直流系统并联保护器支持变电站直流系统的并联应用,从而简化了直流系统之间备用切换的流程,降低了变电站的电力失效的风险,提高了电力系统的安全性。

1 传统变电站直流系统的并联方式及存在的风险以220kV变电站直流系统为例,传统的配置为直流屏1#接蓄电池组1#,直流屏2#接蓄电池组2#,直流母线之间由开关控制,在出现异常或维护过程中互为后备电源,其配置如图1所示。

在将直流系统2切换为直流系统1备用时,为了避免蓄电池组1#放电后与直流屏1#或蓄电池组2#回路压差,造成大电流对直流系统造成的损害,需要控制母线合闸,直流屏1#退出,蓄电池组1#退出,由直流屏2#承担直流系统1的后备电源供电的作用。

放电结束后,需要人工调节直流屏1#降低充电电压,逐步提升直流屏的输出电压,对蓄电池组1#充电,充满电后直流屏1#和蓄电池组1#重新接入系统,使控制母线和电源母线断开,恢复放电前原有系统的连接。

图1 220kV变电站直流系统传统配置图在备用接入和备用退出时均会出现蓄电池直接并联的情况,操作人员必须保证直流系统的压差小于2V时再进行短时并联。

2 直流系统蓄电池组并联保护器及安全性分析为消除传统直流系统并联时蓄电池组之间的环流问题,本文设计一个并联保护器对两组电池进行完全独立的充电管理系统,其实现原理如图2所示。

图2 直流系统并联技术实现原理图将并联保护器连接至直流屏及蓄电池组之间,由直流屏直流输入,由并联保护器控制蓄电池组的充电电压及充电电流。

为保证在外部交流供电异常时,使蓄电池组能够及时对负载进行供电,在蓄电池与直流母线之间的连接采用单向器件直接连接,以避免放电环流的影响。

2.1 充电通道安全性分析在并联保护器中的直流屏与蓄电池组之间接入IGBT(insulated gate bipolar transistor),通过PWM电路控制充电电压和充电电流大小,对充电电流进行限制。

2.2 放电通道安全性分析在外部交流供电异常时,蓄电池组由连接在直流屏正极与蓄电池组正极之间的大功率二极管VD1/VD2无缝对负载进行供电。

在电池组并联时,即使两组电池存在电压差,高电压蓄电池组与低电压蓄电池组之间也不导通,不存在充电回路,故避免了环流现象的产生。

2.3 维护过程安全性分析基于上述直流系统并联技术,在变电站进行蓄电池维护过程中,可在直接进行母联合闸后,将待维护直流系统中并联保护器的充电回路断开,使蓄电池在线进行放电。

放电完成后再将电池组自动转入充电状态,由并联保护器控制系统对充电电压和充电电流进行有效的调节。

例如:对测试蓄电池组进行0.1C的恒流充电,在蓄电池组充电达80%后再转为恒压充电,最后进入涓流充电状态,避免了大电流充电对蓄电池组的损伤;电池充满电后直接断开母联,恢复正常连接。

本文介绍的并联技术保证了蓄电池组在维护过程中直流系统的供电安全性,简化了蓄电池组放电维护作业流程。

图4 放电通道并联等效电路图3 直流系统并联保护器的应用3.1 单组蓄电池的改进在仅配备单组蓄电池的变电站中,可以将原有的蓄电池组与直流母线之间接入1套并联保护器,当需要对电池组进行维护时,断开并联保护器的充电回路即可进行在线核容放电试验,放电过程中电池仍可作为直流系统的备用电池。

对于单组电池变电站,可以利用本文并联技术,另外增加1套并联保护器和1组与原有蓄电池组电压等级相同的蓄电池组接入直流母线。

特别是对于面临退役的蓄电池组,在蓄电池组更换过程中,可以由此新增蓄电池组作为后备电源,如图5所示。

3.2 双组蓄电池的改进对于配备了两组蓄电池的变电站,将原有的两组蓄电池各增加1套并联保护器。

改进后的直流系统在互为备用、母线刀闸闭合时,直流母线的压差即使超过2V也不会造成蓄电池组的损伤,从而简化了蓄电池组放电维护作业的过程,也增强了直流系统的安全性,如图6所示。

3.3 拟扩容变电站的改进随着社会的发展和电力需求的变化,变电站扩容,变压器台数随之增加,变电站内的二次继电保护和控制回路相应增加,对直流系统的容量需求不断加大,蓄电池的容量也需要进行相应的增加。

对于220kV的变电站,如果将原有的两组蓄电池直接全部更换为更大容量的蓄电池组,将会造成蓄电池的巨大浪费。

图5 双组电池并联应用方案图6 两套直流系统备用并联方案图7 变电站扩容改造方案将原有的两组蓄电池通过本文方法进行并联使用,形成容量更大的蓄电池系统接入直流母线1。

在运行几年后,待原有的两组蓄电池到了使用寿命后,再更换成新的大容量的蓄电池组,将提高蓄电池组的利用率,降低电池采购成本。

4 结论本文提出了对直流蓄电池并联保护器的应用,将蓄电池通过大功率二极管无缝向直流母线供电,同时避免两组电池并联产生环流对蓄电池组造成损伤;通过IGBT器件对蓄电池的充电电压和充电电流进行控制,避免了蓄电池的大电流充电,在保护蓄电池充电安全的同时简化了蓄电池维护过程,增强了变电站直流系统运行过程中的安全性与可靠性。


以上是文章"

4 结论本文提出了对直流蓄电池并联保护器的应用,将蓄电池通过大功率

"的内容,欢迎阅读网控科技网的其它文章