蘇海軍 尹德強(qiáng)

摘要:在變電站中,直流系統(tǒng)是核心,為斷路器分、合閘及二次回路中的繼電保護(hù)、儀表和事故照明等提供能源。而在直流系統(tǒng)中提供能源的主要是蓄電池,蓄電池相當(dāng)于變電站整個(gè)二次系統(tǒng)的心臟,為二次系統(tǒng)的正常運(yùn)行提供動(dòng)力。因此,蓄電池的穩(wěn)定性和在放電過程中能提供給負(fù)載的實(shí)際容量對(duì)確保電力設(shè)備的安全運(yùn)行具有十分重要的意義。

關(guān)鍵詞:變電站;直流系統(tǒng);蓄電池組

1 前言

近年來(lái)變電站廣泛使用的是閥控式密封鉛酸蓄電池。閥控式密封鉛酸蓄電池由于全密封,無(wú)須加水維護(hù),因此也被稱為"免維護(hù)"蓄電池。但正是由于"免維護(hù)"使得用戶放松了對(duì)閥控鉛酸蓄電池的日常維護(hù)和管理,使閥控鉛酸蓄電池在實(shí)際使用中經(jīng)常出現(xiàn)容量不足或者過早失效的現(xiàn)象。因此,加強(qiáng)蓄電池組的運(yùn)行管理,提高其維護(hù)水平工作刻不容緩。

2 蓄電池運(yùn)行維護(hù)現(xiàn)狀

國(guó)家電網(wǎng)公司《直流電源系統(tǒng)技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)》《直流電源系統(tǒng)運(yùn)行規(guī)范》《直流電源系統(tǒng)檢修規(guī)范》于2005年開始制定,2006年正式實(shí)施。在此之前,由于標(biāo)準(zhǔn)不明確、不統(tǒng)一,各供電公司的蓄電池組的維護(hù)工作開展極不均衡。

一般220kV變電站基本配置了200～300Ah兩組蓄電池;1lOkV變電站基本配置了200Ah或以下的一組蓄電池;但目前,多數(shù)單位缺乏必要的專業(yè)儀器儀表對(duì)蓄電池參數(shù)進(jìn)行全面檢測(cè)。尤其對(duì)蓄電池組容量測(cè)試大多沿用傳統(tǒng)的大電阻放電人工記錄的方法,這是一項(xiàng)操作繁瑣、工作量大、效率低、準(zhǔn)確度差的工作,因電池組的增多,對(duì)電池維護(hù)重視不夠,大部分蓄電池組均未能按照規(guī)程要求的周期進(jìn)行容量測(cè)試,甚至存在蓄電池組從工程竣工交付使用后沒有做過一次徹底容量測(cè)試的情況。隨著電網(wǎng)建設(shè)的加快,變電站數(shù)量每年以15%的速度增長(zhǎng),但維護(hù)人員并沒有隨之增加,定期檢測(cè)手段也沒有革新,仍按傳統(tǒng)的每周對(duì)蓄電池組各單體電池進(jìn)行測(cè)量、每月全面測(cè)量,記錄電池電壓、蓄電池組環(huán)境等。蓄電池組端電壓與容量并沒有直接關(guān)系,從電壓測(cè)量無(wú)法準(zhǔn)確地判斷出電池組的整體容量,這樣我們雖然付出了大量的人工,卻沒能取得如期的效果,沒能及時(shí)發(fā)現(xiàn)電池隱患。

3 蓄電池運(yùn)行常見故障及原因分析

變電站蓄電池組運(yùn)行過程中表現(xiàn)可能失效的現(xiàn)場(chǎng)浮充電壓過高/過低、內(nèi)阻偏大、輕度硫化、滲液爬液、殼體變形、失水等,而已經(jīng)失效的電池經(jīng)常表現(xiàn)為以下三種情況:

a. 蓄電池組工作時(shí)容量達(dá)不到標(biāo)稱容量,嚴(yán)重的出現(xiàn)個(gè)別電池放電起始就達(dá)到下限。蓄電池組容量不足和問題完全可以通過容量測(cè)試或內(nèi)阻在線測(cè)試等方法及時(shí)發(fā)現(xiàn)。

b. 蓄電池組無(wú)容量輸出,個(gè)別電池出現(xiàn)開路狀態(tài)。變電站系統(tǒng)故障造成交流電源故障后,這時(shí)如果蓄電池組失效,變電站內(nèi)保護(hù)直流消失,高頻保護(hù)或電流差動(dòng)保護(hù)可能誤動(dòng),后果十分嚴(yán)重。

c. 長(zhǎng)期浮充狀態(tài)下的蓄電池出現(xiàn)短路現(xiàn)象,出現(xiàn)短路現(xiàn)象的電池往往可能會(huì)產(chǎn)生熱失控現(xiàn)象。

根據(jù)眾多的數(shù)據(jù)和現(xiàn)場(chǎng)經(jīng)驗(yàn)分析,引起可能失效和已經(jīng)失效的原因大多是平時(shí)維護(hù)不到位造成,一些早期失效的電池完全可以避免,分析電池失效的原因主要包括以下幾種情況:

a. 酸鹽化。當(dāng)電池長(zhǎng)時(shí)間處于充電不足,浮充電壓偏低,放電后未能及時(shí)補(bǔ)充電,電池長(zhǎng)期擱不用等情況時(shí),負(fù)極就會(huì)形成一種粗大堅(jiān)硬的硫酸鉛,它幾乎不會(huì)溶解。若電池失水嚴(yán)重,使得硫酸濃度過高,也會(huì)促使硫酸鉛的快速生成。鹽化的直接后果是電池容量不足,甚至電池開路。

b. 失水。失水是導(dǎo)致蓄電池失效的常見故障。氣體化合效率低、從電池殼體中滲出水、板柵腐蝕和自放電都會(huì)造成電池失水。若過充電電流大、浮充電壓過高、環(huán)境溫度過高、安全閥開閥壓力低等會(huì)加速電池失水速度。當(dāng)前大部分閥控式密封鉛酸蓄電池組容量下降的原因,都是由電池失水造成的。通常認(rèn)為當(dāng)失水超過15% 時(shí),電池失效。

c. 板柵的腐蝕和變形。板柵腐蝕是限定電池壽命的重要因素。在鉛酸蓄電池中,正極板柵比負(fù)極板柵厚,原因之一是蓄電池在充電時(shí),特別是在過充電的狀況下,正極板柵要被腐蝕,逐漸被氧化而失去板柵的作用。含量和體積不斷增大,可使極板嚴(yán)重彎曲。

d. 活性物質(zhì)軟化。隨著電池循環(huán)次數(shù)的增加,晶型由Or.型向B型轉(zhuǎn)化。B型的晶粒相對(duì)細(xì)小,結(jié)合力較差,導(dǎo)致活性物質(zhì)的網(wǎng)格結(jié)構(gòu)被削弱,最終活性物質(zhì)軟化脫落(也稱為泥化),導(dǎo)致電池失效。

4 蓄電池加強(qiáng)維護(hù)的幾點(diǎn)措施

4.1 設(shè)備選型及配置

(1)蓄電池容量配置要合適。既要考慮變電站的經(jīng)常性直流負(fù)荷,又要考慮交流失電后變電站事故照明的負(fù)荷,較適宜的蓄電池配置容量是8～10 h的放電率。絕不能將不同廠家和不同容量的電池安裝在一起使用。

(2)電設(shè)備配置的兩組工作電源要分別來(lái)自兩臺(tái)站用變壓器,且變電站一般要配置一臺(tái)發(fā)電機(jī),防止站用交流失電時(shí)間過長(zhǎng)造成蓄電池過放電。

(3)擇高質(zhì)量的具有實(shí)時(shí)監(jiān)控和智能化管理功能的主充電設(shè)備模塊。運(yùn)行維護(hù)人員能通過監(jiān)控器的實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)隨時(shí)了解直流系統(tǒng)工作狀況,同時(shí)要有足夠的備用模塊,當(dāng)主充電設(shè)備出現(xiàn)故障時(shí),備用模塊應(yīng)能夠自動(dòng)投入使用,以保證蓄電池不因模塊故障而造成過放電。

4.2 投入使用前注意事項(xiàng)

(1)如果蓄電池?cái)R置時(shí)間超過三個(gè)月,在投入使用前一定要進(jìn)行補(bǔ)充電,一般規(guī)定為按單體電池(2 V系列)2.23～2.27 V/只充電,最大充電電流不超過0.25 C10 A,充電至電流穩(wěn)定3～6 h不變。

(2)運(yùn)行參數(shù)設(shè)置。浮充電壓、均充電壓、溫度補(bǔ)償系數(shù)、轉(zhuǎn)均充數(shù)據(jù)、轉(zhuǎn)浮充數(shù)據(jù)、交流過壓值、交流欠壓值以及充電限流值等這些參數(shù)對(duì)于蓄電池正常運(yùn)行都非常重要,這些參數(shù)的設(shè)置必須嚴(yán)格按照產(chǎn)品說明書的規(guī)定,并且應(yīng)根據(jù)所在變電站經(jīng)常性直流負(fù)荷等實(shí)際情況與廠家溝通。

4.3 日常工作項(xiàng)目

(1)環(huán)境溫度對(duì)蓄電池的放電容量、壽命、自放電、內(nèi)阻等方面都有較大影響。雖然開關(guān)電源有溫度補(bǔ)償功能,但其靈敏度和調(diào)整幅度畢竟有限,因此環(huán)境溫度極其重要。運(yùn)行維護(hù)人員每天須檢查蓄電池室環(huán)境溫度并做記錄,同時(shí)蓄電池室溫應(yīng)控制在22～25℃之間,這不僅可延長(zhǎng)蓄電池的壽命,還能使蓄電池具有最佳的容量。此外,為成套充電電源的溫度補(bǔ)償功能而裝設(shè)的溫度感應(yīng)探頭也應(yīng)定期檢測(cè)其準(zhǔn)確度。

(2)每天檢查蓄電池的浮充電流是否在合格范圍內(nèi)并做記錄。當(dāng)蓄電池的浮充電流突變時(shí)應(yīng)查明原因并及時(shí)處理。

(3)每月應(yīng)測(cè)一次電池單體電壓及終端電壓。

如發(fā)現(xiàn)個(gè)別電池(2 V系列)浮充電壓低于2.18v/單體時(shí),應(yīng)對(duì)電池組進(jìn)行人工轉(zhuǎn)換均衡充電,充電方法為:25℃ 時(shí)2.30V/單體,需24h;或25℃時(shí)2.35V/單體,需12 h,均充后若仍不能恢復(fù)正常的電池應(yīng)盡快聯(lián)系廠家處理。端電壓是反映電池工作狀況的重要參數(shù),所以測(cè)量電池端電壓不能只在浮充狀態(tài),還應(yīng)在放電狀態(tài)下進(jìn)行。

(4)為保證電池有足夠的容量,每年要進(jìn)行一次容量恢復(fù)試驗(yàn)(即大充大放),讓電池內(nèi)的活化物質(zhì)活化,恢復(fù)電池的容量。

(5)在蓄電池不均衡性較大、較深度地放電后,或運(yùn)行三個(gè)月時(shí),都應(yīng)采用均衡的方式對(duì)電池進(jìn)行補(bǔ)充充電。

(6)電池運(yùn)行期間,每星期須檢查一次蓄電池的接線螺栓有無(wú)發(fā)熱現(xiàn)象,每月須檢查一次蓄電池的外觀有無(wú)異常變形,每半年須檢查一次連接導(dǎo)線、螺栓是否松動(dòng)或腐蝕污染,松動(dòng)的螺栓必須及時(shí)擰緊,腐蝕污染的接頭應(yīng)及時(shí)清潔處理。

(7)對(duì)蓄電池的檢查測(cè)試記錄數(shù)據(jù)應(yīng)妥善保存,每運(yùn)行半年,需將運(yùn)行的數(shù)據(jù)與原始數(shù)據(jù)進(jìn)行比較,如發(fā)現(xiàn)異常情況應(yīng)及時(shí)處理。

5 結(jié)束語(yǔ)

通過對(duì)電池故障原因的分析研究,證實(shí)蓄電池故障是有規(guī)律可循的,并通過一些切實(shí)有效的管理手段,可以大大提供蓄電池運(yùn)行維護(hù)水平和大幅降低蓄電池運(yùn)行故障。