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直流屏蓄电池安全放电装置

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摘要：本文完成了直流屏蓄电池安全放电装置的方案确定、硬件设计等工作，并给出了切实可行的实施方案。变电站直流屏蓄电池进行放电过程中，存在蓄电池脱离母线的安全隐患，安全放电装置研制，主要解决蓄电池放电时脱离母线，在直流屏出现故障，蓄电池可以持续不间断供电的问题。

关键词：直流屏；蓄电池；安全放电

引言

在电力系统中为控制、信号、继电保护、自动装置及事故照明和各种直流设备的用电，必须要求有可靠的直流电源。因此，变电站均设有独立直流电源蓄电池组和与之配套的充电装置-直流屏。直流屏主要由蓄电池、充电模块及监控器三部分组成，三部分是不可或缺。其中蓄电池主要是在直流屏交流电源失电时能够实时的给直流母线提供直流电。

变电站二次设备经过几次更新换代，第一代二次设备采用模拟仪器仪表，第二代二次设备采用机械电磁式、晶体管式、集成电路式，到逐渐过渡到RTU、微机自动化装置、计算机监控系统等大规模应用，第三代二次设备数字化和一体化业务平台应用。二次设备不停的更新换代，逐渐实现数字化、智能化，而实现二次设备平稳、安全运行是提供了持续不间断的直流电源的直流屏。直流屏可持续不间断供电，蓄电池组是其重要的保障，在交流电源失电等故障情况下，直流屏将失去直流供电能力，此时蓄电池的重要地位体现出来，持续不间断向直流母线供，维持二次设备的运行。

为了保证蓄电池组随时向直流母线供电，对蓄电池的维护是必不可少，其中蓄电池核对性放电试验是重要的手段。部分变电站（110kv以下）在蓄电池核对放电时，缺少相对的安全保障，直流屏没有自带的放电装置，需要外接入放电仪。外接入放电仪有2种情况。第一种外接放电仪，需要断开电池熔丝，此时蓄电池脱离直流母线。第二种外接放电仪，需要启用直流系统自带的放电回路，此种情况蓄电池也与直流母线脱离。2种情况主要的问题都是蓄电池脱离直流母线，若直流电源出现故障，不能正常提供直流电，蓄电池在此种状态下也不能供电，会导致直流失电，如果发生故障，导致二次设备都不能动作，可能会引起重大灾难事故。

蓄电池脱离直流母线，导致重大事故有前车之鉴。2015年6月18日凌晨零点25分左右，陕西省电力公司南郊330KV变电站突发大火，并伴随强烈的爆炸声和电弧声，现场出现6层楼高的大火和十多层楼高浓烟，凌晨1点20分大火才被消防人员扑灭。火灾导致主变烧损；330KV避雷器和开关烧损；35KV母线烧毁；部分开关和刀闸的引线、瓷瓶损坏。事故原因，新装的两组蓄电池与两段母线之间装有刀闸，且刀闸处于断开位置，造成蓄电池与直流母线脱离，只有充电模块向直流母线供电，当故障引起直流模块交流失压后，直流母线完全失压，造成监控系统不报警，所有保护功能完全丧失，引发本次重大事故。

引起南郊330KV变电站重大事故的主要原因是蓄电池与直流母线脱离，引申到变电站蓄电池放电上，存在相同的问题，亟待解决。变电站蓄电池能在放电的同时保证能够随时向直流母线持续供电。为此我们决定研制一套蓄电池安全放电装置，主要是在蓄电池放电时，直流屏故障蓄电池可以安全地向直流母线持续不间断提电，保证二次设备的运行。

1.蓄电池安全放电装置的设计

蓄电池安全放电装置硬件的主要组成直流接触器、熔断器、可控硅模块（MTW-55A/800V）、触摸屏。本装置采用模块化集散结构，保证各组成部分相对独立性，装置出现故障，更换故障器件即可。

2.电路设计

本装置工作原理：蓄电池安全放电装置是在直流充电模块和蓄电池之间加装一个可控硅模块（相当于二极管）和直流接触器。蓄电池正常放电时，安全放电装置的内部回路是不导通的，直流控制母线电压Uk=220v，蓄电池端压Ud=218v（蓄电池放电过程中端电压在198v-218v之间），Uk大于Ud，可控硅模块不导通。当充电机无输出时，蓄电池组通过安全放电装置不间断的给直流母线供电，直流控制母线电压Uk逐渐减小，蓄电池端压Ud（蓄电池放电过程中端电压在198v-218v之间），Uk小于Ud超过50V时，可控硅模块立即导通。

蓄电池安全放电装置原理图（如图1）

3.安全放电装置使用

直流屏原理图（如图2）

4.安全放电装置使用效果

在直流屏中接入安全放电池装置，使用放电仪开始时放电，为了验证本装置的运行可靠性，在使用过程中模拟几种直流屏可能失电的情况。一、直流屏交流电源失电，试验结果：安全放电装置立即投入使用，蓄电池持续向直流母线供电。二、直流屏充电模块停止运行，试验结果：安全放电装置立即投入使用，蓄电池持续向直流母线供电。试验结果表明，本装置很好的解决了直流电源蓄电池核对性放电时，蓄电池脱离直流母线的问题。

5.结论

在变电站内，直流屏为控制、信号、继电保护、自动装置及事故照明和各种直流设备的用电运行提供了动力保障。若处于正常工作状态，则通过充电模块为经