專利名稱：蓄電池在線更換裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型屬于直流電源領(lǐng)域，尤其涉及一種用于變配電站直流系統(tǒng)蓄電池組的
維修裝置。
背景技術(shù)：
在變配電系統(tǒng)中，為一次主回路提供控制、信號、保護(hù)或測控功能的裝置或回路通常被稱為二次回路。為了能在主回路出現(xiàn)故障(甚至失電)時保證二次回路的可靠動作，通常采用單獨(dú)的直流電源系統(tǒng)對二次回路進(jìn)行供電。 上述的直流電源系統(tǒng)通常包括一組或數(shù)組蓄電池、至少一套交/直流轉(zhuǎn)換、充電裝置以及相應(yīng)的可對蓄電池組的工作狀況進(jìn)行監(jiān)控的表計(jì)/電路。 在正?；驘o操作的運(yùn)行工況下，蓄電池組由交/直流轉(zhuǎn)換、充電裝置對其進(jìn)行"浮充電"，同時由交/直流轉(zhuǎn)換、充電裝置對二次回路提供維持性直流電源供給；在遇到一次設(shè)備進(jìn)行分/合閘操作或發(fā)生異常情況時，由蓄電池組對二次回路進(jìn)行供電，以保證控制、信號、保護(hù)或測控裝置的正常動作和運(yùn)轉(zhuǎn)。 可見，在變配電系統(tǒng)中，必須保證對二次回路的連續(xù)供電，不能發(fā)生供電間斷，換句話說，必須保證前述的直流電源系統(tǒng)輸出的連續(xù)性。 在實(shí)際工作中，經(jīng)常發(fā)生由于個別蓄電池?fù)p壞需要進(jìn)行更換或由于蓄電池接線柱的連接排/螺絲被腐蝕而需要更換的情況，此類問題過去通常只有等整個系統(tǒng)或全站停電大檢修(例如，每年一次的春、秋季電力系統(tǒng)停電大檢修)的時候才能進(jìn)行處理/更換，給整個系統(tǒng)的安全、穩(wěn)定運(yùn)行帶來了隱患和不穩(wěn)定因素。 出于確保電力系統(tǒng)安全、穩(wěn)定運(yùn)行的需要，現(xiàn)在通常要求發(fā)現(xiàn)上述問題后要及時進(jìn)行"消缺"處理，于是就出現(xiàn)了在整個一次系統(tǒng)在正常運(yùn)行狀態(tài)下對蓄電池組故障進(jìn)行更換/維修的作業(yè)任務(wù)。 然而，在工作實(shí)踐中，不論更換何種直流系統(tǒng)的蓄電池，都存在運(yùn)行風(fēng)險和操作風(fēng)險，其存在風(fēng)險的原因在于在更換/維修過程中，需要將待更換電池所在的整組電池停運(yùn)才能進(jìn)行所引起的。 此時如果正好出現(xiàn)一次回路突然失電時，蓄電池組因檢修處在開/斷路狀態(tài)，會造成二次回路直流系統(tǒng)斷/停電，將會發(fā)生嚴(yán)重的后果。 如果能夠?qū)崿F(xiàn)不用停運(yùn)整個電池組更換單只電池，那么這一切的風(fēng)險都可避免。[0011] 故此，蓄電池檢修工作人員在更換/維修工作過程中通常采用并接同電壓蓄電池的方法，以保證蓄電池組放電回路輸出的連續(xù)性，使得在處理蓄電池缺陷過程中保證了直流系統(tǒng)電源的連續(xù)供電。 以圖1所示線路為例，其是更換蓄電池組中某一節(jié)容量嚴(yán)重不足的蓄電池時并接同電壓蓄電池的接線示意圖，圖中l(wèi)為交/直流轉(zhuǎn)換、充電裝置，2為蓄電池，3為待換蓄電池，4為同電壓蓄電池?？梢姡瑸榱吮苊庑铍姵亟M放電回路的開路，維修人員采用將與待更換蓄電池同電壓的兩個蓄電池并接在其兩端的方法，來保證在處理蓄電池缺陷過程中對直流系統(tǒng)的連續(xù)供電。 問題是在實(shí)際工作中要并接的二個同電壓蓄電池(通常為鉛酸蓄電池或堿性蓄電池)重量達(dá)到幾十公斤，在現(xiàn)場搬運(yùn)非常不便，而且同電壓蓄電池作為備品還要進(jìn)行日常維護(hù)(如充/放電、液位補(bǔ)充)等工作，實(shí)際實(shí)施過程中非常不方便。 另外，處于安全設(shè)計(jì)上的考慮，蓄電池組通常不與直流系統(tǒng)供電裝置控制屏共處一室，這樣，當(dāng)一次回路突然失電或直流系統(tǒng)充電裝置停機(jī)時，正在蓄電池室進(jìn)行維修工作的維修人員往往并不能及時知道發(fā)生了故障，此時若不能及時恢復(fù)充電機(jī)的工作狀態(tài)或恢復(fù)蓄電池組的工作，易導(dǎo)致事故的擴(kuò)大化。

實(shí)用新型內(nèi)容本實(shí)用新型所要解決的技術(shù)問題是提供一種蓄電池在線更換裝置，其可臨時替代待更換的蓄電池，保證了在處理蓄電池缺陷過程中對二次回路系統(tǒng)的連續(xù)供電，且無需準(zhǔn)備同壓備用蓄電池，既減輕了現(xiàn)場工作勞動強(qiáng)度，又提高了更換/維修作業(yè)的工作效率，還便于維修人員及時掌握直流系統(tǒng)的工作狀況。 本實(shí)用新型的技術(shù)方案是提供一種蓄電池在線更換裝置，包括串接在蓄電池組回路中的待換蓄電池及相鄰蓄電池，其特征是在待換蓄電池的負(fù)極端及相鄰蓄電池的正極端之間，設(shè)置一個由電流指示單元、放電保障單元、限流單元和穩(wěn)壓單元構(gòu)成的蓄電池在線更換裝置；其所述的放電保障單元經(jīng)電流指示單元并接在待換蓄電池的負(fù)極端及相鄰蓄電池的正極端之間；所述的電流指示單元串接在放電保障單元與蓄電池電極的連接回路中；所述的穩(wěn)壓單元經(jīng)電流指示單元并接在待換蓄電池的負(fù)極端及相鄰蓄電池的正極端之間；所述的限流單元串接在穩(wěn)壓單元與蓄電池電極的連接回路中。[0017] 進(jìn)一步的，所述的電流指示單元為直流電流表。 所述的放電保障單元為大功率二極管，其正極端與所述相鄰蓄電池的正極端連接，其負(fù)極端經(jīng)電流指示單元并接在待換蓄電池的負(fù)極端。 所述的限流單元為限流電阻，其一端經(jīng)電流指示單元與待換蓄電池的負(fù)極端連接，另一端與穩(wěn)壓單元的一端連接。 所述的穩(wěn)壓單元包括第一穩(wěn)壓二極管、第二穩(wěn)壓二極管、切換開關(guān)和三極管；其
中，兩穩(wěn)壓二極管的負(fù)極端經(jīng)限流單元、電流指示單元與待換蓄電池的負(fù)極端連接；兩穩(wěn)壓
二極管的正極端經(jīng)切換開關(guān)與三極管的基極端連接；三極管的發(fā)射極端與放電保障單元中
大功率二極管的正極端連接，三極管的集電極端與兩穩(wěn)壓二極管的負(fù)極端連接。 所述切換開關(guān)的固定連接端與三極管的基極端連接；其第一切換端與第一穩(wěn)壓二
極管的正極端連接，其第二切換端與第二穩(wěn)壓二極管的正極端連接。 與現(xiàn)有技術(shù)比較，本實(shí)用新型的優(yōu)點(diǎn)是 1.采用蓄電池在線更換裝置，可臨時替代待更換的蓄電池，保證了在處理蓄電池缺陷過程中對二次回路系統(tǒng)的連續(xù)供電； 2.蓄電池在線更換裝置整體重量輕，減輕了現(xiàn)場工作勞動強(qiáng)度，又提高了更換/
維修作業(yè)的工作效率，還便于維修人員及時掌握直流系統(tǒng)的工作狀況 3.無需準(zhǔn)備同壓備用蓄電池，大大減少了運(yùn)行/維護(hù)人員的日常工作量。
圖1是并接同電壓蓄電池的接線示意圖；[0027] 圖2是本實(shí)用新型的電路連接示意圖。 圖中1為交/直流轉(zhuǎn)換、充電裝置，2為蓄電池，21為蓄電池緊固螺絲，22為蓄電池連接排，3為待換蓄電池，4為同電壓蓄電池。。
具體實(shí)施方式
以下結(jié)合附圖對本實(shí)用新型做進(jìn)一步說明。 圖1中，在正?；驘o操作的運(yùn)行工況下，由多個蓄電池單體2依次串聯(lián)所構(gòu)成的蓄電池組由交/直流轉(zhuǎn)換、充電裝置1對其進(jìn)行"浮充電"，同時由交/直流轉(zhuǎn)換、充電裝置對二次回路提供維持性直流電源供給。 在遇到一次設(shè)備進(jìn)行分/合閘操作或發(fā)生異常情況時，由蓄電池組對二次回路進(jìn)行供電，以保證控制、信號、保護(hù)或測控裝置的正常動作和運(yùn)轉(zhuǎn)。 假設(shè)由于某種原因，串接在回路中的單個蓄電池3出現(xiàn)了故障，需要在整個一次系統(tǒng)正常運(yùn)行狀態(tài)下，對蓄電池組故障及時進(jìn)行"消缺"處理。 為了避免蓄電池組放電回路的開路，維修人員采用將與待更換蓄電池同電壓的兩個蓄電池4并接在待換蓄電池及一個相鄰蓄電池的兩端的方法，來保證在處理蓄電池缺陷過程中對直流系統(tǒng)的連續(xù)供電。 問題是在實(shí)際工作中要并接的二個同電壓蓄電池(通常為鉛酸蓄電池)重量達(dá)到幾十公斤，在現(xiàn)場搬運(yùn)非常不便，而且同電壓蓄電池作為備品還要進(jìn)行日常維護(hù)(如充/放電、液位補(bǔ)充)等工作，實(shí)際實(shí)施過程中非常不方便。 圖2中，本蓄電池在線更換裝置，包括串接在蓄電池組回路中的待換蓄電池C3及
相鄰蓄電池C4，其發(fā)明點(diǎn)在于在待換蓄電池的負(fù)極端及相鄰蓄電池的正極端之間，設(shè)置了
一個由電流指示單元、放電保障單元、限流單元和穩(wěn)壓單元構(gòu)成的蓄電池在線更換裝置。 其放電保障單元經(jīng)電流指示單元并接在待換蓄電池的負(fù)極端及相鄰蓄電池的正
極端之間，電流指示單元串接在放電保障單元與蓄電池電極的連接回路中，穩(wěn)壓單元經(jīng)電
流指示單元并接在待換蓄電池的負(fù)極端及相鄰蓄電池的正極端之間，限流單元串接在穩(wěn)壓
單元與蓄電池電極的連接回路中。 進(jìn)一步的，所述的電流指示單元為直流電流表A。 所述的放電保障單元為大功率二極管D，其正極端與所述相鄰蓄電池C4的正極端連接，其負(fù)極端經(jīng)電流指示單元(即電流表A)與待換蓄電池C3的負(fù)極端連接。[0039] 所述的限流單元為限流電阻R，其一端經(jīng)電流指示單元與待換蓄電池的負(fù)極端連接，另一端與穩(wěn)壓單元的一端連接。 所述的穩(wěn)壓單元包括第一穩(wěn)壓二極管DW1、第二穩(wěn)壓二極管DW2、切換開關(guān)K和三極管T;其中，兩穩(wěn)壓二極管的負(fù)極端經(jīng)限流單元中的限流電阻R、電流指示單元中的電流表A與待換蓄電池C3的負(fù)極端連接；兩穩(wěn)壓二極管的正極端分別經(jīng)切換開關(guān)K與三極管T的基極端b連接；三極管的發(fā)射極端e與放電保障單元中大功率二極管D的正極端連接，三極管的集電極端c與兩穩(wěn)壓二極管的負(fù)極端連接。 所述切換開關(guān)K的固定連接端1與三極管的基極端連接；其第一切換端2與第一
5穩(wěn)壓二極管的正極端連接，其第二切換端3與第二穩(wěn)壓二極管的正極端連接。 上述第一、第二穩(wěn)壓二極管的穩(wěn)壓值不相同，例如，第一穩(wěn)壓二極管DW1的穩(wěn)壓值
選用3. 8V，第二穩(wěn)壓二極管DW2的穩(wěn)壓值選用6V，以適應(yīng)不同情況下的需要。 蓄電池組正常時的浮充電流一般小于0. 5A，為了保證蓄電池組回路在任何情況下
的連續(xù)性，將本裝置并接在蓄電池C3的正極和蓄電池C4的負(fù)極之間，此時的穩(wěn)壓管DW1和
三極管T的基極和發(fā)射極壓降0. 7V組成的復(fù)合穩(wěn)壓管電壓在4. 5V左右，基本與二節(jié)單體
蓄電池的電壓持平，處于微導(dǎo)通狀態(tài)。 加入限流電阻R，可以防止由于電子元件的意外損壞(主要指短路狀態(tài))，造成整個裝置的損壞/失效。 按照本技術(shù)方案構(gòu)成的"蓄電池在線更換裝置"，其整體重量不會超過2kg，大大降低了現(xiàn)場工作人員的勞動強(qiáng)度，方便了現(xiàn)場的操作。 當(dāng)維修人員拆除3號或4號蓄電池時，整個蓄電池組處于充電狀態(tài)，充電電流將通過第一或第二穩(wěn)壓二極管、切換開關(guān)以及三極管基極和發(fā)射極回路進(jìn)行流通(以圖示為例，電流是從上向下流動)，保證了其他蓄電池的正常充電。 如果在維修時正好遇到一次交流回路失電，則蓄電池組要對外供電，蓄電池組處于放電狀態(tài)(以圖示為例，電流將會從下向上流動)，由于有大功率二極管D觸串接在蓄電池回路中，整個蓄電池組的電連接回路不會開路造成斷電，不影響直流系統(tǒng)電源的對外供電。 同樣的道理，當(dāng)圖中的蓄電池緊固螺絲21或蓄電池連接排22需要進(jìn)行維護(hù)或更換時，采用上述技術(shù)方案，亦能達(dá)到同樣的技術(shù)效果。 本裝置跨接在兩個單體蓄電池的正、負(fù)極兩端之間，完全是為了便于維修操作和考慮到復(fù)合穩(wěn)壓管電壓的匹配問題；如有需要，完全可以增加被本裝置所跨接排除的蓄電池單體的數(shù)量(例如2個、4個或者更多)，只要設(shè)計(jì)好與之相適應(yīng)復(fù)合穩(wěn)壓管電壓的復(fù)合穩(wěn)壓管電壓，且整個蓄電池組的電壓損失小于設(shè)備正常運(yùn)行的要求(通常為85%)即可，這也是本技術(shù)方案設(shè)置切換開關(guān)和設(shè)置至少兩個穩(wěn)壓二極管的原因，由于第一、第二穩(wěn)壓二極管的穩(wěn)壓值不相同，則切換開關(guān)接通不同的穩(wěn)壓二極管時，整個裝置的復(fù)合穩(wěn)壓管電壓是不相同的。 在本裝置的回路中串入電流指示單元(電流表)，可以方便蓄電池維護(hù)人員對蓄電池工作狀況的監(jiān)視，一旦有負(fù)的大電流指示出現(xiàn)，說明直流系統(tǒng)充電裝置停機(jī)，應(yīng)立即恢復(fù)充電機(jī)的工作狀態(tài)或恢復(fù)蓄電池工作，避免事故的擴(kuò)大化。 本技術(shù)方案的思路主要是臨時替代需要維修/更換的蓄電池，使得當(dāng)發(fā)生一次回路交流失電時本裝置能保證與原有的蓄電池組成的放電回路連續(xù)。 由于本裝置是無源元件，實(shí)際上放電時蓄電池組的端電壓還是有所差別，相比原來的替代蓄電池法而言，使用本裝置后整個蓄電池組的整體端電壓下降約5V左右，相對蓄電池整組電壓(110V或220V)下降幅度在2 5%左右，但蓄電池組運(yùn)行電壓允許范圍下限可以是85%，蓄電池電壓仍有充足的余量，故采用本裝置替代笨重的同壓備用蓄電池是完全具有可操作性的。 本技術(shù)方案的實(shí)施，保證了在處理蓄電池缺陷過程中對二次回路系統(tǒng)的連續(xù)供電，其整體重量輕，減輕了現(xiàn)場工作勞動強(qiáng)度，又提高了更換/維修作業(yè)的工作效率，大大減少了運(yùn)行/維護(hù)人員的日常工作量，還便于維修人員及時掌握直流系統(tǒng)的工作狀況，防止事故的擴(kuò)大化。 本實(shí)用新型可廣泛用于變配電系統(tǒng)中直流電源裝置的檢修/維護(hù)領(lǐng)域。
權(quán)利要求一種蓄電池在線更換裝置，包括串接在蓄電池組回路中的待換蓄電池及相鄰蓄電池，其特征是在待換蓄電池的負(fù)極端及相鄰蓄電池的正極端之間，設(shè)置一由電流指示單元、放電保障單元、限流單元和穩(wěn)壓單元構(gòu)成的蓄電池在線更換裝置；其所述的放電保障單元經(jīng)電流指示單元并接在待換蓄電池的負(fù)極端及相鄰蓄電池的正極端之間；所述的電流指示單元串接在放電保障單元與蓄電池電極的連接回路中；所述的穩(wěn)壓單元經(jīng)電流指示單元并接在待換蓄電池的負(fù)極端及相鄰蓄電池的正極端之間；所述的限流單元串接在穩(wěn)壓單元與蓄電池電極的連接回路中。
2. 按照權(quán)利要求1所述的蓄電池在線更換裝置，其特征是所述的電流指示單元為直流 電流表。
3. 按照權(quán)利要求1所述的蓄電池在線更換裝置，其特征是所述的放電保障單元為大功 率二極管，其正極端與所述相鄰蓄電池的正極端連接，其負(fù)極端經(jīng)電流指示單元并接在待 換蓄電池的負(fù)極端。
4. 按照權(quán)利要求1所述的蓄電池在線更換裝置，其特征是所述的限流單元為限流電 阻，其一端經(jīng)電流指示單元與待換蓄電池的負(fù)極端連接，另一端與穩(wěn)壓單元的一端連接。
5. 按照權(quán)利要求1所述的蓄電池在線更換裝置，其特征是所述的穩(wěn)壓單元包括第一穩(wěn) 壓二極管、第二穩(wěn)壓二極管、切換開關(guān)和三極管；其中，兩穩(wěn)壓二極管的負(fù)極端經(jīng)限流單元、 電流指示單元與待換蓄電池的負(fù)極端連接；兩穩(wěn)壓二極管的正極端經(jīng)切換開關(guān)與三極管的 基極端連接；三極管的發(fā)射極端與放電保障單元中大功率二極管的正極端連接，三極管的 集電極端與兩穩(wěn)壓二極管的負(fù)極端連接。
6. 按照權(quán)利要求5所述的蓄電池在線更換裝置，其特征是所述切換開關(guān)的固定連接端 與三極管的基極端連接；其第一切換端與第一穩(wěn)壓二極管的正極端連接，其第二切換端與 第二穩(wěn)壓二極管的正極端連接。
專利摘要一種蓄電池在線更換裝置，屬直流電源領(lǐng)域。其在待換蓄電池及相鄰蓄電池之間，設(shè)置一個由電流指示單元、放電保障單元、限流單元和穩(wěn)壓單元構(gòu)成的蓄電池在線更換裝置；其放電保障單元經(jīng)電流指示單元并接在待換蓄電池的負(fù)極端及相鄰蓄電池的正極端之間；其電流指示單元串接在放電保障單元與蓄電池電極的連接回路中；其穩(wěn)壓單元經(jīng)電流指示單元并接在待換蓄電池的負(fù)極端及相鄰蓄電池的正極端之間；其限流單元串接在穩(wěn)壓單元與蓄電池電極的連接回路中。其保證了在處理蓄電池缺陷過程中對二次回路系統(tǒng)的連續(xù)供電，提高了維修作業(yè)的工作效率，還便于維修人員及時掌握直流系統(tǒng)的工作狀況。可廣泛用于變配電系統(tǒng)中直流電源裝置的檢修/維護(hù)領(lǐng)域。
文檔編號H02J11/00GK201515256SQ20092020956
公開日2010年6月23日 申請日期2009年9月11日 優(yōu)先權(quán)日2009年9月11日
發(fā)明者吳劍敏, 戴春怡, 朱立輝, 陳能民 申請人:上海市電力公司超高壓輸變電公司