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摘要：蓄电池在电力系统的重要性不言而喻，蓄电池在长期使用过程中，会发生电力容量衰减的情形，此时就需要进行蓄电池的更换，更换的过程需要对整个电站进行断电处理，再进行蓄电池的更换，但这一过程常常会因为电路的短路造成电力事故。本文主要这一问题展开研究，旨在研发一种免拆卸跨接旁路和防失压装置，可跨接一组电池组任意多节电池，不受位置影响，自动平衡单节和整组蓄电池电压分配，保持整组电池电压，不需拆卸电池并可长期在线运行的装置。
关键词：变电站;落后蓄电池;应用分析
引言
蓄电池在电力系统中是直流单独系统，一般不受其他电力电路的影响，在电路中交流电路出现问题时，直流系统可以实施紧急正常供电，确保电气设备连接的可靠性和电压的稳定性。蓄电池组作为电力系统中的重要保护屏障，一般由多个电池组构成，采取串联作业。但在长期工作后，蓄电池的容量衰减是不可避免的，当直流系统蓄电池组出现多节不相邻落后电池时，就会出现落后电池的开路或容量太低导致内阻过大，从而拉低了电池组电压，导致电池组无法带载，同时如果现场拆卸该节落后电池，再连接回路继续放电，拆卸过程复杂，存在极大的安全风险，且没有安全有效的防护手段。另一方面，在更换落后电池时，常常不是仅仅对落后电池的更换，而是对整个电池组的更换，价格非常昂贵且搬运、拆卸等费用较高，还会导致环境的污染和性能良好的电池资源的浪费。
一、蓄电池日常使用和运行维护情况分析
（一）直流系统介绍
作为变电站的重要组成部分，直流电源主要担负断路器操作、保护装置供电及各类信号提供稳定电源的功能，其运行是否可靠直接关联着整个变电站甚至是整个区域的用电安全。蓄电池组一般是由多个蓄电池串联而成，在工作实践中，只要其中一个电池组出现落后现象，就会直接或间接的影响整个电池组充放电，设置会导致整个电池组的不工作，主要原因是落后电池的充电过程与其他性能优异的相比，其电压上升迟缓明显，而放电时电压会超前降低，所以工作实际中常常会要求落后电池组的及时退出，同时将性能优异的电池组补充进去，且要求补充进去的电池必须与原有电池同批号型号，以确保其均衡充电能力。直流电源在变电站正常工作时，给其提供断路器合闸能量，当变电站发生故障时，其给继电器调合闸、通信和内部机械提供电能。其基本构成如图1所示。直流系统的电力来源主要依靠交流充电实施，所以当交流电压出现波动时，或是长期使用出现线路老化时均会出现不稳定情形。此外，人为因素也不容忽视，一些不当操作会导致硫酸铅的增加，该物质由于极难溶解，所以很难以得到排除，这是造成蓄电池硫酸铅现象的主要原因。一是如果电池处于闲置和未充电情形下，电池负极由于发生化学反应极易产生硫酸铅;二是蓄电池如果发生缺水情形，也极易造成硫酸铅浓度的增加，导致大大降低电池的容量，甚至引发开路。硫酸铅作为一种危险废弃物会大大缩短蓄电池的使用周期，这一情形不管对于企业成本控制还是对于环保事业来说都是消极和负面的。由于蓄电池发生故障导致电网事故的不胜枚举。2013年贵州电网的I 级事故，主要是贵州电网的滥坝站220k V I段母线发生短路，而该线上所有的断路器全部拒动，造成滥坝站全站失压。事后分析原因，主要是蓄电池组很久未得到彻底科学的维护，造成自身内阻的增大，有的内阻竟然达到3000μΩ，电压5V以上，基本呈开路状态。从这一案例可以看出，蓄电池的价值要远远大于其自身价值。作为变电站的最后一道保护，这也要求蓄电池组具备高度的稳定性，具备较好的质量。
二、装置需达到的指标要求
一是此连接装置必须方便快捷，尤其是鉗夹的设计及绝缘套安全接入端头的设计要科学，必须能最大限度避免短路、火花等安全隐患。
二是能自动根据落后电池的电压、容量判断接续电压，自动平衡单节和整组蓄电池电压分配，但不能造成落后电池的进一步损坏和整组蓄电池放电检测。
三是必须能配合整组蓄电池充放，起到部分活化、均衡落后电池的作用。
四是具备完善的自保护功能，可以长期在线运行。
五是该装置必须功能实用，造价低廉，操作简单，减少人员需求，减少运行压力。
三、装置设计的主要思路
由于落后电池组会导致电池的开路和发热等紧急情形，不能实施放电检测，拆卸的过程又非常危险和复杂，所以其研发的主要思路集中到研发一种桥接装置，必须避免电池组的拆卸，但固定的嵌入必须会导致后续电池的损坏，也这种损坏是不可逆的。因此笔者团队考虑还需研发一种装置解决此问题。研究的主要依据为国际电工技术IEEE-1996 维护标准、《电力系统用蓄电池直流电源装置运行与维护技术规程》、信息产业部颁布的D/799-2002。研究的主要思路是：在电源系统在线的情况下，可以使用相关仪器对落后电池组实施监测，得出数据，并实施落后蓄电池组的正常更换。
四、落后蓄电池免拆卸跨接旁路和防失压装置设计研究
本免拆卸跨接旁路和防失压装置可以实现电池的免拆卸更换，整个过程中无需变电站的停电操作，该跨接装置主要由导线、二极管及夹持装置构成，其中夹持装置设计为螺旋圆筒柱形，同时前两者实施有效串联，本装置操作简单，可以实现直接更换落后蓄电池组。
（一）技术路径
夹持装置设计为螺旋圆筒柱形，在其内部设计有结构螺纹，可以较为快捷方便的将螺纹连接在电池上，落后电池的在线跨接一般由二极管、保护开关和电流表、串联开关构成，其中电流表与二极管阴极连接，保护开关与二极管阳极连接，空气开关可以得到较好的保护。第二安培计的一端连接到二极管间的旁路，自由端设定为另一端，此外还有发光二极管和测试端子、电阻器实施串联，可以实施交叉使用，在极性正确情形下，发光二极管发出指示，此装置设计简单、操作便捷。此装置采用了快速恢复原理，实施无源检测，要求电压监测与电流转换同步实施，当电池组电压高于充电电压时，设计了低报警和深度报警等实用功能，操作安全简单明了。 在实施切换后，充电器对母控制器实施供电，此时充电器可以实施电池组的隔离，但不会切断与直流系统的联系，直流动力电池可以得到较好的维护。该多用途装置可以对500VDC以下的电池及电池组全部兼容，由于浪涌吸收类型的电路和大功率的开关元件的使用，使得合闸冲击负载能正常工作，经过测试其最大电流可以达到200A，且装置设计体积较小，重量较轻，全部采取绝缘设计，确保绝对安全便捷。其不仅仅可以较好的应用于电池组，还可以较好的应用于单个电池组，功能较为强大，且通用性强。其旁路备用功能可以较好的提升电路维护的安全性，其较好的参数自注入功能可以无需每次操作均进行充电器的更改和修订。
该装置设计中，夹紧装置一般连接于相邻的两个电池极上，电路接通的标志就是二极管发出光亮，此时将需要更换或维护的电池组拿走，整个过程无需实施变电站的断电，操作安全且提升了工作效率，具有较强的实用性。具体装置示意图如图2所示。
（二）装置需解决的主要问题
具体如表1所示。
五、装置应用前景分析
该装置的研发意义重大，主要体现在以下几个方面：一是该免拆卸跨接旁路和防失壓装置可以较好的应用于在线更换，大大提升了直流电源的保障能力水平;二是该装置由于采取了较为新颖的设计方式，在暂时无备用蓄电池的情形下，可以暂时以此连接装置代替;三是较为安全稳定，由于其独特的连接技术，该装置在隔热框中固定，相关联的工具和线路一并置于坚固的箱体内部;四是可以实施较好的兼容，实践中与2V、6V、12V均有较好的兼容性，性能可靠，安全便捷;五是整套设备装置齐全，无需其他辅助工具和电池组等;六是其可以较好的延长放电时间，两端的电池可以得到较好的保护。
六、结语
综上所述，本研究主要针对变电站中某个或某几个落后蓄电池组实施在线更换而进行的装置研发，蓄电池组日常的维护和检测十分重要。当前随着信息技术的发展，蓄电池的维护更应朝着科学化、智能化、便捷化和系统化的方向迈进，本文所研究的免拆卸跨接旁路和防失压装置就是一个很好的探索，也是电力系统实施高技术研发的趋势所在，具备极好的市场应用前景。
参考文献：
[1] 李振东.落后蓄电池跨接在线旁路装置的应用前景分析[J].通讯世界，2019，02：189-190.
[2] 章智豪，陈坤.变电站落后蓄电池紧急连续装置项目实施的应用前景分析[J].通讯世界，2018，09：89-90.
[3] 苏旭，熊云慷，杨静超.变电站落后蓄电池状态修复的可行性分析[J].通讯世界，2018，09：131-132.
关键词：变电站;落后蓄电池;应用分析
引言
蓄电池在电力系统中是直流单独系统，一般不受其他电力电路的影响，在电路中交流电路出现问题时，直流系统可以实施紧急正常供电，确保电气设备连接的可靠性和电压的稳定性。蓄电池组作为电力系统中的重要保护屏障，一般由多个电池组构成，采取串联作业。但在长期工作后，蓄电池的容量衰减是不可避免的，当直流系统蓄电池组出现多节不相邻落后电池时，就会出现落后电池的开路或容量太低导致内阻过大，从而拉低了电池组电压，导致电池组无法带载，同时如果现场拆卸该节落后电池，再连接回路继续放电，拆卸过程复杂，存在极大的安全风险，且没有安全有效的防护手段。另一方面，在更换落后电池时，常常不是仅仅对落后电池的更换，而是对整个电池组的更换，价格非常昂贵且搬运、拆卸等费用较高，还会导致环境的污染和性能良好的电池资源的浪费。
一、蓄电池日常使用和运行维护情况分析
（一）直流系统介绍
作为变电站的重要组成部分，直流电源主要担负断路器操作、保护装置供电及各类信号提供稳定电源的功能，其运行是否可靠直接关联着整个变电站甚至是整个区域的用电安全。蓄电池组一般是由多个蓄电池串联而成，在工作实践中，只要其中一个电池组出现落后现象，就会直接或间接的影响整个电池组充放电，设置会导致整个电池组的不工作，主要原因是落后电池的充电过程与其他性能优异的相比，其电压上升迟缓明显，而放电时电压会超前降低，所以工作实际中常常会要求落后电池组的及时退出，同时将性能优异的电池组补充进去，且要求补充进去的电池必须与原有电池同批号型号，以确保其均衡充电能力。直流电源在变电站正常工作时，给其提供断路器合闸能量，当变电站发生故障时，其给继电器调合闸、通信和内部机械提供电能。其基本构成如图1所示。直流系统的电力来源主要依靠交流充电实施，所以当交流电压出现波动时，或是长期使用出现线路老化时均会出现不稳定情形。此外，人为因素也不容忽视，一些不当操作会导致硫酸铅的增加，该物质由于极难溶解，所以很难以得到排除，这是造成蓄电池硫酸铅现象的主要原因。一是如果电池处于闲置和未充电情形下，电池负极由于发生化学反应极易产生硫酸铅;二是蓄电池如果发生缺水情形，也极易造成硫酸铅浓度的增加，导致大大降低电池的容量，甚至引发开路。硫酸铅作为一种危险废弃物会大大缩短蓄电池的使用周期，这一情形不管对于企业成本控制还是对于环保事业来说都是消极和负面的。由于蓄电池发生故障导致电网事故的不胜枚举。2013年贵州电网的I 级事故，主要是贵州电网的滥坝站220k V I段母线发生短路，而该线上所有的断路器全部拒动，造成滥坝站全站失压。事后分析原因，主要是蓄电池组很久未得到彻底科学的维护，造成自身内阻的增大，有的内阻竟然达到3000μΩ，电压5V以上，基本呈开路状态。从这一案例可以看出，蓄电池的价值要远远大于其自身价值。作为变电站的最后一道保护，这也要求蓄电池组具备高度的稳定性，具备较好的质量。
二、装置需达到的指标要求
一是此连接装置必须方便快捷，尤其是鉗夹的设计及绝缘套安全接入端头的设计要科学，必须能最大限度避免短路、火花等安全隐患。
二是能自动根据落后电池的电压、容量判断接续电压，自动平衡单节和整组蓄电池电压分配，但不能造成落后电池的进一步损坏和整组蓄电池放电检测。
三是必须能配合整组蓄电池充放，起到部分活化、均衡落后电池的作用。
四是具备完善的自保护功能，可以长期在线运行。
五是该装置必须功能实用，造价低廉，操作简单，减少人员需求，减少运行压力。
三、装置设计的主要思路
由于落后电池组会导致电池的开路和发热等紧急情形，不能实施放电检测，拆卸的过程又非常危险和复杂，所以其研发的主要思路集中到研发一种桥接装置，必须避免电池组的拆卸，但固定的嵌入必须会导致后续电池的损坏，也这种损坏是不可逆的。因此笔者团队考虑还需研发一种装置解决此问题。研究的主要依据为国际电工技术IEEE-1996 维护标准、《电力系统用蓄电池直流电源装置运行与维护技术规程》、信息产业部颁布的D/799-2002。研究的主要思路是：在电源系统在线的情况下，可以使用相关仪器对落后电池组实施监测，得出数据，并实施落后蓄电池组的正常更换。
四、落后蓄电池免拆卸跨接旁路和防失压装置设计研究
本免拆卸跨接旁路和防失压装置可以实现电池的免拆卸更换，整个过程中无需变电站的停电操作，该跨接装置主要由导线、二极管及夹持装置构成，其中夹持装置设计为螺旋圆筒柱形，同时前两者实施有效串联，本装置操作简单，可以实现直接更换落后蓄电池组。
（一）技术路径
夹持装置设计为螺旋圆筒柱形，在其内部设计有结构螺纹，可以较为快捷方便的将螺纹连接在电池上，落后电池的在线跨接一般由二极管、保护开关和电流表、串联开关构成，其中电流表与二极管阴极连接，保护开关与二极管阳极连接，空气开关可以得到较好的保护。第二安培计的一端连接到二极管间的旁路，自由端设定为另一端，此外还有发光二极管和测试端子、电阻器实施串联，可以实施交叉使用，在极性正确情形下，发光二极管发出指示，此装置设计简单、操作便捷。此装置采用了快速恢复原理，实施无源检测，要求电压监测与电流转换同步实施，当电池组电压高于充电电压时，设计了低报警和深度报警等实用功能，操作安全简单明了。 在实施切换后，充电器对母控制器实施供电，此时充电器可以实施电池组的隔离，但不会切断与直流系统的联系，直流动力电池可以得到较好的维护。该多用途装置可以对500VDC以下的电池及电池组全部兼容，由于浪涌吸收类型的电路和大功率的开关元件的使用，使得合闸冲击负载能正常工作，经过测试其最大电流可以达到200A，且装置设计体积较小，重量较轻，全部采取绝缘设计，确保绝对安全便捷。其不仅仅可以较好的应用于电池组，还可以较好的应用于单个电池组，功能较为强大，且通用性强。其旁路备用功能可以较好的提升电路维护的安全性，其较好的参数自注入功能可以无需每次操作均进行充电器的更改和修订。
该装置设计中，夹紧装置一般连接于相邻的两个电池极上，电路接通的标志就是二极管发出光亮，此时将需要更换或维护的电池组拿走，整个过程无需实施变电站的断电，操作安全且提升了工作效率，具有较强的实用性。具体装置示意图如图2所示。
（二）装置需解决的主要问题
具体如表1所示。
五、装置应用前景分析
该装置的研发意义重大，主要体现在以下几个方面：一是该免拆卸跨接旁路和防失壓装置可以较好的应用于在线更换，大大提升了直流电源的保障能力水平;二是该装置由于采取了较为新颖的设计方式，在暂时无备用蓄电池的情形下，可以暂时以此连接装置代替;三是较为安全稳定，由于其独特的连接技术，该装置在隔热框中固定，相关联的工具和线路一并置于坚固的箱体内部;四是可以实施较好的兼容，实践中与2V、6V、12V均有较好的兼容性，性能可靠，安全便捷;五是整套设备装置齐全，无需其他辅助工具和电池组等;六是其可以较好的延长放电时间，两端的电池可以得到较好的保护。
六、结语
综上所述，本研究主要针对变电站中某个或某几个落后蓄电池组实施在线更换而进行的装置研发，蓄电池组日常的维护和检测十分重要。当前随着信息技术的发展，蓄电池的维护更应朝着科学化、智能化、便捷化和系统化的方向迈进，本文所研究的免拆卸跨接旁路和防失压装置就是一个很好的探索，也是电力系统实施高技术研发的趋势所在，具备极好的市场应用前景。
参考文献：
[1] 李振东.落后蓄电池跨接在线旁路装置的应用前景分析[J].通讯世界，2019，02：189-190.
[2] 章智豪，陈坤.变电站落后蓄电池紧急连续装置项目实施的应用前景分析[J].通讯世界，2018，09：89-90.
[3] 苏旭，熊云慷，杨静超.变电站落后蓄电池状态修复的可行性分析[J].通讯世界，2018，09：131-132.