7   某中心电力机房全在线式充放电试验的具体实施情况

(1)蓄电池组接入供电系统前的信息及测试数据(见表1～7)

(2)蓄电池组(单组)全在线式充、放试验的具体实施方法单组充、放电及接线见图4～6。

图4  电池组单组放电原理图

图5  电池组单组充电原理图

图6  电池组放电接线图

如图:某通信中心机房软交换-48V直流供电系统3000Ah电池两组,厂家要求单体电池浮充电压为2.25V。每组用全在线设备单独对负载放电试验的具体操作,首先将6个无线监测模块连接到该组的各单体电池上(每个无线监测模块可以监测4只单体电池的电压),全在线设备控制系统上设定4个放电截止门限:单体电池截止电压门限为1.8V;电池组截止电压门限为43.2V;放电容量门限为3000Ah;放电时间门限10h(任一门限达到,放电都将停止)。设定放电电流为300A,核对所有设置参数正确后进行放电。用直流钳形表检测该组电池的放电电流由0逐步上升到300A,保持300A恒定,该组电池电压如平常放电一样逐步下降,串接全在线设备的电压逐步上升,整个放电支路在线电压保持比系统浮充电压54V高0.3～0.6V即54.4V左右。检测另一电池组没有放电,仍然保持浮充54V工作状态。此时开关电源的输出电压保持在54V,而开关电源模块输出电流总和下降了300A。由于放电方式是对实际负载用电,放电过程中全在线设备没有任何发热现象,安全可靠。当放电时间达到10h,到达设定某个参数的门限值时,全在线设备停止放电。自动转入充电程序,直到两组电池等电位后充电结束,拆下全在线充、放电设备,供电系统运行正常。

8   全在线式电池组放电试验安全、环保及节能分析

(1)全在线充、放电设备能实现对一个直流供电系统并联的两组(或四组)中的某一组电池进行放电和充电,以恒定电流对实际负载进行在线放电至设定的截止电压后自动恢复充电,所以整个放电和充电过程被测电池组始终在线,与离线放电有所不同的是,一旦市电中断,该组电池还可以立即投入运行,而且整个系统上还有另一组电池时刻处于在线浮充备用状态,使用此种放电与传统的离线放电相比,可以使系统尽可能多的备份电池容量,最大限度地降低了放电过程中系统供电瘫痪的风险。

(2)全在线设备在连接电池组时,只在正极进行操作,而不用拆卸电池组负极到直流供电系统的电池组保险,防止了操作不当而引起短路的风险;电池组放电结束后能自动转入充电恢复程序,不仅避免了离线容量试验时电池组间因电压差而造成的火花现象,而且还避免因另一组在线备用电池对该组电池的大电流反灌充电而破坏电池的性能。

(3)调低开关电源浮充电压放电方式,使供电系统的所有电池组全在线放电,放电深度不够,无法确切了解电池的实际容量,更不能了解落后的单体电池性能,原因是各组电池放电电流是自然分配,受各组电池性能不同的影响,放电电流不完全一致,电池组存在的质量问题有可能因放电电流过小而被掩盖,留下安全隐患,所以用全在线串联电池组的放电和充电设备可使各电池组以同样的恒定电流放电和充电,可以彻底发现电池组中单体电池存在的质量问题。

(4)在线设备串联单组电池的放电节能方式,是将电池组中的电能直接释放到实际负载中,不像离线放电是将电能以热量形式消耗,所以串联在线设备对电池组放电方法达到了节能目的。
传统离线放电的能源浪费(N)=电池组电压(V)×电池组放电电流(A)×放电时间(h)×放电电池组数(n);如两组3000Ah按10h放电的能耗估算为电能浪费(N)=电池组电压×放电电流×放电时间×2=48V×300A×10h×2 =288kVA

全在线设备的节能总电量(N)=离线放电的能源+开关电源少输出的能源288kVA+162kVA(54V×300A×10h)=450kVA×0.8=360kW

通过计算,测试两组蓄电池组的节电为360kWh,按照0.8元/kWh的价格,一个-48V直流供电系统中的两组3000Ah电池容量试验可以节约电费约288.00元人民币。

若外包电池组容量试验公司进行试验,每安时费用按2.00元计算,那么3000Ah电池两组需要资金1.2万元,共节约维护成本1.2288万元。

所以在线放电和充电设备串联方式接入电池组中,采用“升压补偿”的方式来达到电池组“在线放电和保持各组电池在线”等电位连接的方法,并采用“无线蓝牙技术”采集单体电池电压数据,通过U盘(或PC机)和容量试验软件对内存数据进行直观的分析,如图7和表8、表9所示。

图7  电池组测试软件显示的图形

通过电池组分析软件对电压报表、总电压曲线图、放电电流曲线图、单体剩余容量报表、放电时单体电压曲线图和放电过程中每分钟的单体放电参数报表进行分析,为电池组的放电时间提供了依据。比以往离线放电方式要安全、节能、直观。确实解决了以往电池组容量试验时的不安全隐患,使电池组得到充分的维护,延长使用寿命,节约能源,降低维护成本和风险,更直观地了解电池组的续航能力,为停电后电池组放电时间长短和发电时间调度提供了依据。

作者简介
王  岳,河北省联通运维部电源主管
石伟宏,廊坊联通网络维护中心主任
乔长力,廊坊联通网络维护中心副主任
武亚波,中国联通廊坊市分公司网络维护中心电源主管，本刊编委。

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