張永杰

廣東中山供電局，廣東 中山 528400

2010年3月，某局110kV泮沙站#1、#2蓄電池組進(jìn)行了全核容試驗(yàn)，一個(gè)月內(nèi)接連進(jìn)行了三次的核對(duì)性放電充試驗(yàn)，均達(dá)不到額定容量的80%以上，下表1為該站蓄電池第三次放電后的部分參數(shù)，#1蓄電池組共有23號(hào)、28號(hào)、31號(hào)、37號(hào)、42號(hào)、46號(hào)蓄電池容量低于額定的80%，其中容量最低的37號(hào)有75.4%；#2蓄電池組只有16號(hào)蓄電池的容量低于額定的80%。詳情見表1、表2:

表1 整組測(cè)試統(tǒng)計(jì)

表2 整組測(cè)試統(tǒng)計(jì)

52 2.212 1.924 101.1 優(yōu)良 按照規(guī)程維護(hù)整組電壓114.05 98.96 76.2 落后 對(duì)單體進(jìn)行充電整組電流 19.6 45.2環(huán)境溫度 25 25 溫度正常環(huán)境濕度 無(wú) 無(wú)

由于訂貨、土建工程等因素影響，該站的蓄電池組直至2011年9月才更換改造完畢，在 這18個(gè)月的時(shí)間里，加強(qiáng)了蓄電池巡視密度及縮短測(cè)量端電壓周期，每次的巡視及電壓測(cè)量均無(wú)異常現(xiàn)象，性能穩(wěn)定，直至更換完畢。

從上面的案例中可以看出:一是該兩組蓄電池最低容量均在75%及以上；二是低于額定容量80%的蓄電池?cái)?shù)量較少，特別是第二組僅有一只蓄電池不合格；三是發(fā)現(xiàn)蓄電池不合格后還能再“安全運(yùn)行”了18個(gè)月。故提出蓄電池只要硬件不損壞，且容量損失在比較平滑趨勢(shì)的基礎(chǔ)上如何挖掘蓄電池最大潛能，延長(zhǎng)蓄電池人使用壽命？本人覺(jué)得可以著重考慮以下兩個(gè)方案:1）試探降低“蓄電池容量低于額定容量80%為不合格蓄電池標(biāo)準(zhǔn)”；2）增加蓄電池運(yùn)行個(gè)數(shù)，采用遞減法拆除故障蓄電池。下面分別進(jìn)行論述:

方案一:試探降低“蓄電池容量低于額定容量80%為不合格蓄電池的標(biāo)準(zhǔn)”

分析制定蓄電池容量低于額定容量80%為不合格蓄電池標(biāo)準(zhǔn)的歷史背景:

1）2000年11月3日中華人民共和國(guó)國(guó)家經(jīng)濟(jì)貿(mào)易委員會(huì)頒發(fā)的《電力系統(tǒng)用蓄電池直流電源裝置運(yùn)行與維護(hù)技術(shù)規(guī)程》規(guī)定首次明確了“蓄電池若經(jīng)過(guò)了3次全核對(duì)性放電，容量均達(dá)不到額定容量80%以上，可認(rèn)為此組蓄電池使用年限已到，應(yīng)安排更換”的規(guī)定；

2）早期直流電源設(shè)備普遍采用故障率高、輸出電流小、電壓電流不穩(wěn)定的可控硅整設(shè)備，其維修工期長(zhǎng)。結(jié)線方式為一套或兩套充電器帶一組蓄電池，單母線運(yùn)行，安全風(fēng)險(xiǎn)較大；

3）變電站的開關(guān)設(shè)備主要采用電磁式機(jī)構(gòu)，這種開關(guān)柜合閘線圈電阻約為2Ω，合閘的電流通常有100A左右，沖擊電流較大。變電站的常規(guī)負(fù)荷相對(duì)大，蓄電池容量相對(duì)小，例如110kV變電站一般的常規(guī)負(fù)荷可達(dá)十幾安左右，但蓄電池容量只有200A時(shí)，事故放電時(shí)間較短。

綜上所述早期的直流電源設(shè)備及負(fù)荷對(duì)蓄電池容量要求更嚴(yán)格。

分析降低“蓄電池容量低于額定容量80%為不合格蓄電池的標(biāo)準(zhǔn)”的理由:

1）現(xiàn)階段變電站直流電源設(shè)備運(yùn)行情況:現(xiàn)在的直流系統(tǒng)電源設(shè)備已完成了更新?lián)Q代，整流設(shè)備已全部采用性能穩(wěn)定的高頻開關(guān)電源， N+1冗余備份；兩套充電器帶兩組蓄電池，單母線分段運(yùn)行，這種結(jié)構(gòu)可實(shí)現(xiàn)故障維修無(wú)需停電；

2）開關(guān)設(shè)備操作機(jī)構(gòu)也由電磁機(jī)構(gòu)換成儲(chǔ)能式機(jī)構(gòu)，分合閘電流只有幾安培，消除了蓄電池組瞬時(shí)的大沖擊電流負(fù)荷。110kV變電站蓄電池容量都達(dá)到300安時(shí)及以上，220kV變電站蓄電池容量都達(dá)到500安時(shí)及以上，事故放電時(shí)間較長(zhǎng)；

3）有關(guān)《規(guī)程》規(guī)定，事故停電時(shí)間，無(wú)人值班的變電所，全所交流電源事故停電時(shí)間應(yīng)按2小時(shí)計(jì)算，與容量80%有較大的距離；

4）斷路器可靠跳合閘對(duì)直流電壓的要求:65%及以上額定電壓應(yīng)能可靠動(dòng)作。即額定電壓110V的為71.5V、額定電壓220V的為143V電壓斷路器跳合閘線圈就能可靠動(dòng)作。如果全核容后單體電壓每個(gè)按1.80V計(jì)算，整組電壓110V系統(tǒng)為97V、220 V系統(tǒng)為194V，也就是說(shuō)即使核對(duì)性放電100%的容量后其電壓均符合斷路器跳合閘線圈對(duì)直流電壓的要求，并能可靠動(dòng)作。

綜上所述現(xiàn)階段的直流電源設(shè)備更可靠，蓄電池的容量對(duì)所有負(fù)荷有更多的裕度，對(duì)距離額定容量80%的要求有更廣的幅度，故采取一定措施后，可相應(yīng)降低蓄電池容量低于額定容量80%為不合格蓄電池的要求標(biāo)準(zhǔn)。降低多少標(biāo)準(zhǔn)可從該站存在的風(fēng)險(xiǎn)及掌控風(fēng)險(xiǎn)的能力等具體考慮。這也是符合我國(guó)做好節(jié)能減排工作，提高能源、資源的利用率上的要求。

蓄電池容量低于額定容量80%再運(yùn)行應(yīng)采取的措施:

方法:采用蓄電池在線智能監(jiān)控系統(tǒng)。

按《規(guī)程》規(guī)定，新安裝的閥控式蓄電池在驗(yàn)收時(shí)應(yīng)進(jìn)行全容量核對(duì)性充放電，以后每2～3年應(yīng)進(jìn)行一次全容量核對(duì)性充放電，運(yùn)行了六年以上的閥控式蓄電池，宜每年進(jìn)行一次全容量核對(duì)性充放電。蓄電池的充放電周期最短的也有1年，最長(zhǎng)的達(dá)2～3年。蓄電池是個(gè)復(fù)雜的電化學(xué)系統(tǒng)，從注入了電解液開始，就時(shí)刻發(fā)生著化學(xué)反應(yīng)，特別是閥控式蓄電池，其化學(xué)反應(yīng)是看不見的、摸不著的。核對(duì)性放電測(cè)試雖然準(zhǔn)確發(fā)現(xiàn)落后電池，但無(wú)法在測(cè)試前發(fā)現(xiàn)落后電池，也無(wú)法保證測(cè)試后不出現(xiàn)故障，且工作量很大，因此，傳統(tǒng)的檢測(cè)維護(hù)手段不但缺少信息采集的來(lái)源，更沒(méi)有專業(yè)的綜合分析手段，致使無(wú)法及時(shí)發(fā)現(xiàn)已發(fā)生的故障和存在的隱患，給生產(chǎn)和安全帶來(lái)嚴(yán)重威脅。所以只有采用蓄電池在線智能監(jiān)控系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)縮短充放電周期及其它輔助檢測(cè)手段，減少蓄電池監(jiān)測(cè)的盲點(diǎn)，實(shí)時(shí)掌控蓄電池的性能變化趨勢(shì)，才能保證蓄電池在健康狀態(tài)下運(yùn)行。

蓄電池在線智能監(jiān)控系統(tǒng)應(yīng)有功能:

1）蓄電池在線內(nèi)阻測(cè)試及分析:隨著人們對(duì)閥控式密封鉛酸電池研究的深入，蓄電池內(nèi)阻已經(jīng)成為衡量電池好壞的一個(gè)重要指標(biāo)，內(nèi)阻檢測(cè)成為電池維護(hù)一個(gè)重要手段。內(nèi)阻跟蓄電池容量之間雖沒(méi)有嚴(yán)格的數(shù)學(xué)關(guān)系，無(wú)法根據(jù)單個(gè)電池的內(nèi)阻值去預(yù)測(cè)蓄電池的壽命和容量，蓄電池內(nèi)阻突然增大，蓄電池的容量將發(fā)生變化，通過(guò)對(duì)內(nèi)阻測(cè)試數(shù)據(jù)不斷累積和定量分析，可以推斷出電池容量變化趨勢(shì)和壽命情況。人工進(jìn)行內(nèi)阻測(cè)試耗時(shí)，測(cè)試數(shù)據(jù)少，一般要求一年一次，測(cè)試數(shù)據(jù)不能及時(shí)存儲(chǔ)和多年保留，分析功能較差。因此在電池巡檢的基礎(chǔ)上，增加了內(nèi)阻在線檢測(cè)，并采用現(xiàn)代的通訊和計(jì)算機(jī)等技術(shù)，建立了蓄電池在線智能監(jiān)控系統(tǒng)。

2）蓄電池在線容量活化:如果蓄電池組長(zhǎng)時(shí)間不進(jìn)行充放電，蓄電池組電解液就會(huì)出現(xiàn)分層現(xiàn)象，即電解液會(huì)分解為酸溶液濃度各不相同的液體層，這會(huì)影響到蓄電池在斷電時(shí)的供電能力，這種現(xiàn)象會(huì)最終導(dǎo)致在硫酸濃度較高的區(qū)域出現(xiàn)極板腐蝕。但如果經(jīng)常進(jìn)行滿容量充放電測(cè)試每次通常會(huì)消耗幾十個(gè)小時(shí)甚至幾天的時(shí)間，這是一個(gè)高成本、對(duì)電池具有破壞性、不安全的過(guò)程（包括重新充滿電）。因此增加蓄電池在線容量活化，利用蓄電池在線智能監(jiān)控系統(tǒng)，定時(shí)在線進(jìn)行蓄電池小容量核對(duì)性充放電測(cè)試，不但可以檢測(cè)蓄電池的容量，還可以經(jīng)常在線對(duì)落后蓄電池進(jìn)行活化，提高蓄電池剩余容量。

蓄電池在線智能監(jiān)控系統(tǒng)主要由數(shù)據(jù)采集模塊、放電模塊、監(jiān)控單元三部分組成，具有實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)電池的運(yùn)行參數(shù)（電壓、電流、溫度）、定時(shí)自動(dòng)測(cè)試電池內(nèi)阻、靜態(tài)放電測(cè)量電池容量、綜合測(cè)量判斷電池性能及變化趨勢(shì)以及顯示報(bào)警功能，系統(tǒng)還可實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)化、智能管理。實(shí)現(xiàn)信息集中和遠(yuǎn)程控制，使運(yùn)行檢修人員、相關(guān)人員和管理決策層能夠通過(guò)局域網(wǎng)內(nèi)的任何一個(gè)終端用IE瀏覽的方式即可實(shí)時(shí)掌握各變電站蓄電池的運(yùn)行情況及其性能變化趨勢(shì)，使蓄電池得到及時(shí)的維護(hù)，同時(shí)也為“設(shè)備狀態(tài)檢修”提供可靠依據(jù)，將“定期維護(hù)檢修”轉(zhuǎn)變?yōu)椤盃顟B(tài)檢修”，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)蓄電池的科學(xué)化管理，保證系統(tǒng)的可靠、安全運(yùn)行。

方案二:增加蓄電池運(yùn)行個(gè)數(shù)，采用遞減法拆除故障蓄電池

采取的措施:增加蓄電池運(yùn)行個(gè)數(shù)。

方法:在調(diào)壓允許的情況下，母線電壓保持合格的范圍內(nèi)可適當(dāng)增加蓄電池運(yùn)行個(gè)數(shù)，也可以理解為把備用蓄電池串入運(yùn)行蓄電池組中，當(dāng)出現(xiàn)個(gè)別蓄電池容量損失過(guò)大或損壞的情況下，采用遞減法直接拆除該蓄電池，直至蓄電池個(gè)數(shù)無(wú)法拆除。例如，調(diào)壓范圍為0～25V，系統(tǒng)為110V電壓等級(jí)的直流系統(tǒng)蓄電池個(gè)數(shù)可以增加到58節(jié)，其最大的均衡充電電壓為136V（2.35*58），調(diào)壓后母線電壓保持在111V，完全滿足運(yùn)行要求。當(dāng)有蓄電池出現(xiàn)故障無(wú)法恢復(fù)時(shí)直接拆除，直至52節(jié)時(shí)停止（以無(wú)調(diào)壓方式的系統(tǒng)為參考），這樣在增加極少投資的情況下可相應(yīng)延長(zhǎng)蓄電池使用年限。

另外逐漸在變電站中推廣應(yīng)用的無(wú)調(diào)壓方式的直流系統(tǒng)建議停止使用。缺陷1、母線電壓不穩(wěn)定，即母線電壓時(shí)為均衡電壓122.2V，時(shí)為浮充電壓117V，時(shí)為事故放電時(shí)電壓。容易造成用電設(shè)備老化，甚至燒壞。缺陷2、蓄電池故障不可恢復(fù)時(shí)只能進(jìn)行更換，故需做好該型號(hào)蓄電池備品采購(gòu)及維護(hù)工作。由于不能確保蓄電池備品是同批次及同期的產(chǎn)品，故性能會(huì)出現(xiàn)較大差異，從而影響蓄電池使用壽命。另外備品需定期維護(hù)，不但會(huì)增加人員的維護(hù)量，而且蓄電池在不同的條件下會(huì)有不同的性能，也會(huì)影響蓄電池使用壽命。缺陷3、蓄電池故障不可恢復(fù)且無(wú)備品更換時(shí)，可能導(dǎo)致整組蓄電池的更換，造成不必要的浪費(fèi)。

隨意電力系統(tǒng)的不斷發(fā)展，許多新的維護(hù)方法及手段正悄悄地應(yīng)用在變電站直流電源設(shè)備上，不但減輕了維護(hù)人員的工作量，也減少了因維護(hù)專業(yè)人員不足帶來(lái)困境，是保證了直流電源設(shè)備健康運(yùn)行的有力手段。

[1]DLT7242000電力系統(tǒng)用蓄電池直流電源裝置運(yùn)行與維護(hù)技術(shù)規(guī)程.

[2]DLT 5044-2004電力工程直流系統(tǒng)設(shè)計(jì)技術(shù)規(guī)程.