汪建敏,劉 凱,葉海彬,周道城
(國網江西省電力有限公司檢修分公司,江西 南昌330096)
正常運行時,蓄電池組處于浮充備用狀態(tài),直流負荷由站用電經充電機供電,當交流失電或充電機故障時,由蓄電池向事故性負荷供電,如繼電保護、自動裝置、斷路器控制電源、UPS以及事故照明等負荷。變電站安裝的都是閥控免維護鉛酸蓄電池,免維護是指無需加水、加酸和換液,而不是可以減少或不運維,運行中的蓄電池組單體電壓下降以致整組容量下降時有發(fā)生,蓄電池作為直流供電最后一道防線,做好蓄電池組日常檢測和維護工作有著重大安全意義。
截至2018年5月底,全省在運行500 kV變電站22座,均設置有兩組閥控式密封鉛酸蓄電池,蓄電池單體額定電壓為2 V,兩組蓄電池之間均設置有防火墻。
按資產屬性統(tǒng)計:國網總部5座、華中分部1座、省公司16座。
按投運年限統(tǒng)計:3年以內3座,3-5年4座,5-10年5座,10年以上10座。
按蓄電池組端電壓統(tǒng)計:DC 110 V的1座(南昌500 kV變電站),DC 220 V的21座。
按單組配置蓄電池節(jié)數(shù)統(tǒng)計:節(jié)數(shù)與系統(tǒng)標稱電壓(DC 110 V或220 V)和單體浮充電壓(2.15、2.23、2.25 V)有關,52節(jié)的1座、103節(jié)的6座、104節(jié)的15座。
按蓄電池組容量統(tǒng)計:蓄電池容量應滿足全站事故全停電時間內的放電容量,400 AH的7座、500 AH的3座、600 AH的7座、800 AH的5座。
按設備廠家統(tǒng)計:國外廠家1座(德國陽光)、國內廠家21座(7個國內廠家)。
按布置形式統(tǒng)計:膠體式閥控式密封鉛酸蓄電池易采用立式安裝,貧液吸附式的閥控式密封鉛酸蓄電池可采用臥式或立式安裝,多層布置時,宜采用鋼架組合結構,應便于安裝、維護和更換蓄電池,整體高度不宜超過1.7 m。布置形式統(tǒng)計如表1所示。
表1 蓄電池組布置形式統(tǒng)計表
截至2018年5月底,共5座變電站蓄電池整組更換6站次,更換原因均為連續(xù)三次充放電循環(huán)后,仍達不到額定容量的80%。其中,南昌變更換2次(分別運行7年和9年)、夢山/羅坊變運行7年后更換1次,文山/樂平/永修變運行9年后更換1次。
經統(tǒng)計,500 kV變電站蓄電池異常主要表現(xiàn)為內阻變大、單體電壓下降、容量下降、硫化爬液。
蓄電池內部工作機理復雜,物理層面表現(xiàn)為酸鹽化、失水、板柵腐蝕、活性物質軟化等。運維層面表現(xiàn)為:①環(huán)境溫度過高,閥控式蓄電池隨環(huán)境溫度升高,極板腐蝕速度加快,且消耗更多的水,導致蓄電池短時間內失效;②充電電壓設置過高,長期過充,蓄電池正極在析氧反應作用下促使板柵腐蝕和水損耗加速,使得蓄電池電壓下降,而頻繁均充導致安全閥頻繁開啟,內壓升高,出現(xiàn)冒氣、爬酸等現(xiàn)象;③長期浮充電,只充電不放電會造成蓄電池陽極極板鈍化,使蓄電池內阻增大,容量下降。
1)運行參數(shù)設置。設置均充電壓、浮充電壓、單體電壓越限告警、充電限流、浮充轉均充間隔,并定期核對。
2)環(huán)境溫度控制。蓄電池對環(huán)境溫度較為敏感,運行中應保持環(huán)境溫度在22-25℃,尤其注意站用變切換后重新開啟空調。
3)單體電壓檢查。正常每月測量一次,容量下降時應縮短測量周期。測量工具為萬用表,無法存儲分析數(shù)據(jù),國網江西省電力有限公司檢修分公司正在研制具備電壓值智能判別、自動存儲,能單兵測量的工具。
4)日常巡視著重檢查連接條有無腐蝕;殼體有無滲液變形,極柱周圍是否有滲液或酸霧;如有應及時清潔,保持蓄電池表面干凈,并填報缺陷及加強監(jiān)視。
5)核對性充放電[1-2]。新安裝或技改后的閥控蓄電池組必須進行全核對性放電試驗。運行的第一年和以后每隔2年進行一次核對性放電試驗。運行4年后應每年進行1次核對性放電試驗。嚴禁過放電,當單節(jié)電壓降至1.8 V時自動停止放電。核對性放電結束后,靜置1-2 h,即應進行回充電,采用恒流限壓充電→恒壓充電→浮充電方式進行。
6)配置智能化管理系統(tǒng),現(xiàn)有維護需將蓄電池脫離系統(tǒng)、定檢間隔時間固定,不能適應蓄電池性能變化,耗時耗力,檢修公司2017年研制的蓄電池在線監(jiān)測維護系統(tǒng),能遠程進行容量和內阻測試,通過分析電壓、電流、溫度、浮充/均充狀態(tài),已在東鄉(xiāng)變應用,下一步計劃在進賢、撫州等5座變電站安裝。
另外,還應做好蓄電池單體故障、整組故障等事故預案,運維人員能在故障發(fā)生時迅速隔離故障,安全轉移直流負荷。
IEEE 1118-1996公布的數(shù)據(jù)中,當電池的實際容量下降到額定容量90%以下,電池進入衰退期,下降到80%以下,電池進入急劇衰退狀況,且衰退期變短,此時電池組存在極大事故隱患,如南昌、文山變蓄電池組2015年試驗容量還大于額定容量80%,而1年后的2016年核對性放電容量僅為25%。
1)蓄電池內阻異?;螂妷寒惓?。發(fā)現(xiàn)內阻或電壓異常,用萬用表測量電壓,若電壓正常,考慮直流巡檢儀或其他通信故障,否則應開展核對性充放電,反復充放電方法恢復容量。異常電池小于4節(jié),考慮更換單體蓄電池,大于4節(jié),考慮整組更換。更換單體蓄電池時應使用同廠家產品,新舊內阻不同,電池充放電時差異明顯,串聯(lián)使用,會造成單只過充或欠充。
2)蓄電池組容量低于額定容量80%。若連續(xù)三次充放電循環(huán)后,仍達不到額定容量的100%,應加強監(jiān)視,縮短單個電池電壓普測周期。若連續(xù)三次充放電循環(huán)后,仍達不到額定容量的80%,應聯(lián)系檢修人員處理,考慮整組更換。
變電站直流蓄電池組是運維人員容易忽視的設備,本文總結了蓄電池組日常重點維護事項以及常見異?,F(xiàn)象,為運維人員提供借鑒,同時,運維人員也應將蓄電池組與其他一、二次設備同等看待,切實保障好直流供電最后一道防線。