变电站用铅蓄电池的温度估计与散热仿真

作     者：沈梦甜 康文 夏建勋 王春生 董林 周欣瑶 曹原 陈有根 SHEN Mengtian;KANG Wen;XIA Jianxun;WANG Chunsheng;DONG Yaolin;ZHOU Xinyao;CAO Yuan;CHEN Yougen

作者机构：国网湖南省电力有限公司超高压变电公司湖南长沙410004 中南大学自动化学院湖南长沙410083 

出 版 物：《蓄电池》 (Chinese LABAT Man)

年 卷 期：2023年第60卷第6期

页      面：283-291页

学科分类：0808[工学-电气工程] 08[工学] 

基　　金：变电智能运检国家电网湖南省电力有限公司实验室开放性课题《面向新型电力系统的变电站备用电源智能运维及新型架构研究》资助项目 

主　　题：变电站 备用电源 铅酸蓄电池 热管理 风冷散热 有限元分析 比例、积分、微分控制 卡尔曼滤波算法 电热耦合模型 热失控 

摘      要：铅蓄电池作为变电站的主要备用电源,在正常运行中会释放出可观的热量。热量的累积会带来安全问题,且当前变电站铅蓄电池基本不附加散热系统。为了保障变电站铅蓄电池的安全使用,基于卡尔曼滤波算法和电热耦合模型估计电池温度,并设计了一种基于PID控制风扇转速的电池风冷散热系统,通过ANSYS Fluent对散热系统效果进行仿真分析。首先,利用电热耦合模型获取电池单体温度。然后,在此基础上建立电池组散热模型,与未加风冷散热系统的电池组比较温度场分布情况。基于PID控制风扇转速的风冷散热系统与未散热的电池组相比,电池组平均温度下降了9.18℃,且电池组内最大温差下降到原来的30.3%。基于PID控制风扇转速的风冷散热系统可以显著改善电池运行期间的温度状况,降低了局部热失控的风险。