СПОСОБ ПОВЫШЕНИЯ ЭКСПЛУАТАЦИОННОЙ НАДЕЖНОСТИ СТАЦИОНАРНОЙ СВИНЦОВОЙ БАТАРЕИ БОЛЬШОЙ ЭНЕРГОЕМКОСТИ
METHOD OF OPERATIONAL RELIABILITY IMPROVEMENT FOR STATIONARY LEAD-ACID BATTERY OF HIGH CAPACITY

Изобретение относится к электротехнической промышленности и может быть использовано при эксплуатации стационарных свинцовых батарей большой энергоемкости, состоящих из параллельно включенных модулей, в локальных энергосистемах.
Известны свинцовые аккумуляторные батареи в энергетических установках (Карр Д.С. Свинцово-кислотные батареи для ВСА наводящих систем.// J. of Power Sources, 1990, v.31, №1-4, р.297-310) напряжением от 384 до 2000 В, мощностью от 300 кВт до 10 МВт, длительностью разряда от 1 до 4 ч. Такая комплектация обеспечивает необходимые мощность и длительность разряда в свинцовых батареях большой энергоемкости при установке, но не обеспечивает заданные характеристики в процессе эксплуатации.
Наиболее близким по технической сущности и достигаемому эффекту к заявляемому является способ эксплуатации аккумуляторной батареи большой энергоемкости (Родригер Г.Д. и др. Эксплуатация крупнейших в мире свинцово-кислотных батарей в энергосистемах. // J. of Power Sources, 1990, v.31, №1-4, р.311-320), включающий с целью сохранения выходных характеристик батареи напряжением 2000 В параллельное подключение восьми групп (модулей) по 1032 аккумулятора емкостью по 3250 А·ч. Такое подключение обеспечивает необходимые мощность и длительность разряда в свинцовых батареях большой энергоемкости при установке.
Недостатком известного способа эксплуатации является невозможность обеспечить эксплуатационную надежность свинцовой батареи большой энергоемкости, а именно обеспечить заданные мощность и длительность разряда в процессе эксплуатации, сохранить работоспособность батареи при отключении части модулей на профилактические работы или в случае неисправности.
Заявляемый способ позволяет решить задачу обеспечения эксплуатационной надежности стационарной свинцовой батареи большой энергоемкости, т.е. обеспечить заданные мощность и длительность разряда при отключении ряда модулей во время профилактических работ, в конце срока службы в случаях потери емкости в процессе эксплуатации, а также при снижении емкости при низкой температуре окружающей среды.
Решение поставленной задачи достигается тем, что в способе повышения эксплуатационной надежности стационарной свинцовой батареи большой энергоемкости, включающем периодическое отключение части модулей батареи для профилактических работ, при установке батареи определяют температуру эксплуатации, выявляют количество модулей, которые будут отключаться на профилактику и параллельно подключают к батарее дополнительные модули, количество которых определяют с учетом факторов потери емкости из зависимости:
,
доп
где N - количество дополнительных модулей;
от
N - количество модулей, отключаемых на профилактику;
t
k - температурный коэффициент снижения емкости;
тр
Р - требуемая мощность батареи, МВт;
м
Р - мощность одного модуля, МВт.
Предлагаемый способ позволяет обеспечить гарантированную работоспособность свинцовой батареи в локальных энергосистемах, а именно требуемые мощность и длительность разряда при низкой температуре окружающей среды, во время профилактических работ, а также в конце срока службы при снижении емкости в процессе эксплуатации.
Сущность изобретения поясняется следующими примерами осуществления обеспечения эксплуатационной надежности свинцовой батареи большой энергоемкости.
Пример 1. В таблице приведены результаты определения количества дополнительных модулей разной емкости, которые подключают параллельно для обеспечения требуемой мощности свинцовой батареи напряжением 220 В, при номинальной емкости 100%, длительности разряда 3 ч в зависимости от температуры эксплуатации в локальной энергосистеме, срока службы батареи, а также с учетом числа модулей, отключенных на профилактические работы.
Мощность батареи (МВт)
Номинальная емкость одного модуля из аккумуляторов емкостью С10, (А·ч)
Мощность одного модуля (МВт)
Количество модулей, обеспечивающих заданные мощность и длительность разряда до начала работы при +20°С
Количество дополнительных модулей, обеспечивающих заданные мощность и длительность разряда в конце срока службы при +20°С и числе модулей, отключаемых на профилактику (N<sub>от</sub>)
Количество дополнительных модулей, обеспечивающих заданные мощность и длительность разряда в конце срока службы при +5°С и числе модулей, отключаемых на профилактику (N<sub>от</sub>)
N<sub>от</sub>=1
N<sub>от</sub>=2
N<sub>от</sub>=1
N<sub>от</sub>=2
1
1500
0,0825
12
3
4
5
6
3000
0,165
6
2
3
3
4
4500
0,2475
4
2
3
2
3
5
6000
0,330
15
4
5
6
7
9000
0,495
10
3
4
5
6
12000
0,660
8
3
4
4
5
10
12000
0,660
15
4
5
6
7
Как видно из таблицы, для обеспечения требуемых мощности и длительности разряда к концу срока службы при температуре +20°С батареи комплектуют при установке дополнительными модулями для компенсации потерь емкости (20%). При этом учитывают количество модулей, которые отключают для проведения профилактических работ. В случае эксплуатации батареи при температуре +5°С также добавляют дополнительные модули.
Дополнительное количество модулей, обеспечивающих требуемую мощность батареи, определяют из зависимости:
,
доп
от
t
тр
м
где N - количество дополнительных модулей; N - количество модулей, отключаемых на профилактику; k - температурный коэффициент снижения емкости (при эксплуатации при +5°С равен 0,15); Р - требуемая мощность батареи, МВт; Р - мощность одного модуля, МВт; 0,2 - коэффициент снижения емкости в процессе эксплуатации батареи.
Так, например, для обеспечения надежной работы батареи из 15 модулей общей мощностью 10 МВт в конце срока службы при температуре эксплуатации +5°С, у которой один модуль находится на профилактике, необходимо при установке батареи подключить параллельно шесть дополнительных модулей.
Способ повышения эксплуатационной надежности свинцовой батареи большой энергоемкости позволяет обеспечить требуемые мощность и длительность разряда при отключении модулей батареи на профилактические работы, а также при снижении емкости в процессе эксплуатации в конце срока службы и при низкой температуре окружающей среды.
Таким образом, способ повышения эксплуатационной надежности стационарной свинцовой батареи большой энергоемкости в локальных энергосистемах позволяет решить вопрос о гарантированном электроснабжении важнейших для страны объектов.