張曉波 劉偉浩 解學(xué)智 黃曉波 周珊

摘? 要：變電站用鉛酸蓄電池需要定期進(jìn)行維護(hù)及核對(duì)性放電作業(yè)，傳統(tǒng)維護(hù)模式需要耗費(fèi)大量的人力、物理。文章對(duì)變電站蓄電池的工作性能進(jìn)行介紹，分析蓄電池使用過程中的問題和潛在隱患，介紹了當(dāng)前蓄電池遠(yuǎn)程維護(hù)的技術(shù)的發(fā)展，對(duì)蓄電池遠(yuǎn)程維護(hù)技術(shù)在變電站中的應(yīng)用進(jìn)行了展望。

關(guān)鍵詞：變電站;蓄電池;遠(yuǎn)程維護(hù);核對(duì)性放電

中圖分類號(hào)：TM912? ? ? ? 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A? ? ? ? ?文章編號(hào)：2095-2945（2019）23-0145-02

Abstract： The lead-acid battery used in substation needs regular maintenance and nuclear discharge operation， and the traditional maintenance mode needs to consume a lot of manpower and physics. This paper introduces the working performance of storage battery in substation， analyzes the problems and potential hidden dangers in the process of battery use， and introduces the development of remote maintenance technology of storage battery. The application of battery remote maintenance technology in substation is prospected.

Keywords： substation; battery; remote maintenance; checkdischarge

隨著電力通信網(wǎng)的擴(kuò)大，蓄電池組數(shù)量急劇增加，同時(shí)電網(wǎng)的運(yùn)行又要求蓄電池組進(jìn)行精細(xì)化運(yùn)維管理，導(dǎo)致運(yùn)維人員承擔(dān)的通信系統(tǒng)維護(hù)工作急劇增大，難以做到對(duì)每一組蓄電池的最佳維護(hù)。若通信電源系統(tǒng)存在隱患，一旦交流系統(tǒng)故障，維護(hù)人員無法迅速到達(dá)現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行維護(hù)搶修，通信設(shè)備將面臨停運(yùn)風(fēng)險(xiǎn)，將對(duì)電網(wǎng)的安全穩(wěn)定運(yùn)行造成惡劣影響。

1 變電站蓄電池的工作現(xiàn)狀

1.1 變電站蓄電池的工作原理

蓄電池的基本工作分為充電和放電。充電為蓄電池的使用儲(chǔ)備能量，放電是為電路工作，變電站中的閥控鉛酸免維修蓄電池長(zhǎng)期均處于浮充狀態(tài)，在工作中不需要調(diào)節(jié)電池酸堿度，也不需要增添電解液，使用極為便利。

1.2 特性要求

第一，蓄電池開路壓降為0.03V;第二，2V的單體電池與其他電池之間的連接條壓降必須小于或等于8mV;第三，蓄電池的內(nèi)阻值誤差必須在±10%以內(nèi)，如蓄電池為220V的絕緣電阻阻值要大于等于200kΩ;第四，一般VRLA蓄電池正極板的厚度必須高于或等于3mm;第五，新買的蓄電池需進(jìn)行三次充電和放電循環(huán)，根據(jù)I10循環(huán)標(biāo)準(zhǔn)檢驗(yàn)合格后才能投入使用。

1.3 蓄電池的維護(hù)管理現(xiàn)狀

當(dāng)前蓄電池的日常檢修情況主要依靠人力完成。這種管理方式難以得到精準(zhǔn)測(cè)量的標(biāo)準(zhǔn)，檢測(cè)結(jié)果的可信度不佳。工作人員在操作過程中工作量較大，工作效率較低，易引起工作人員的倦怠心理，導(dǎo)致蓄電池在投入使用后期頻頻出現(xiàn)問題。

2 電池工作中存在的問題及原因分析

2.1 蓄電池失水過多

變電站中的蓄電池采用貧液式結(jié)構(gòu)。當(dāng)蓄電池中水分降低，會(huì)導(dǎo)致蓄電池中電壓極速降低;當(dāng)蓄電池失水過多，會(huì)直接影響蓄電池的正常工作。由此可見，蓄電池中電解液的含量直接影響蓄電池的正常工作狀況。當(dāng)蓄電池中電壓下降到終止電壓時(shí)，蓄電池中的電解質(zhì)就會(huì)發(fā)生變化，蓄電池便失去了工作能力。

蓄電池中電解液含量受眾多因素影響。其中主要原因是蓄電池自身溫度過高或者周圍環(huán)境溫度提升。例如蓄電池中的電壓過高蓄電池溫度提升導(dǎo)致水分蒸發(fā)，電解液減少，蓄電池失水。蓄電池充電時(shí)電流過大也會(huì)導(dǎo)致蓄電池溫度增長(zhǎng)，進(jìn)而蒸發(fā)失水。另外，當(dāng)控制閥失效，蓄電池沒有進(jìn)行自我保護(hù)，也會(huì)造成失水現(xiàn)象。

2.2 蓄電池的外殼發(fā)生形變

一旦蓄電池在工作的過程中出現(xiàn)外殼膨脹現(xiàn)象。使用方式不正確、使用或者運(yùn)輸環(huán)境不當(dāng)、儲(chǔ)存方式不規(guī)范等都會(huì)造成蓄電池外殼膨脹。使用過程中蓄電池內(nèi)部壓強(qiáng)變化會(huì)造成外殼膨脹，例如，蓄電池內(nèi)部溫度增加，蓄電池充電電壓較高，蓄電池短路或者斷路，安全控制閥失效等等。

2.3 蓄電池容量降低

判斷蓄電池容量是否降低的標(biāo)準(zhǔn)是觀察十個(gè)小時(shí)內(nèi)蓄電池的放電率，蓄電池的容量應(yīng)當(dāng)?shù)陀诙ㄈ萘康?0%。蓄電池容量降低是受電解質(zhì)變質(zhì)影響的，電解質(zhì)是否變質(zhì)取決于蓄電池是否有失水現(xiàn)象。由此可見蓄電池電容量降低與蓄電池失水現(xiàn)象之間具有本質(zhì)聯(lián)系。

2.4 蓄電池內(nèi)部開路

蓄電池內(nèi)部開路表現(xiàn)為蓄電池內(nèi)部不通導(dǎo)，內(nèi)部不存在電流，并且電路中某一端點(diǎn)的電壓異常升高。蓄電池內(nèi)部開路的原因是蓄電池內(nèi)部導(dǎo)體故障，內(nèi)部斷流不通暢。表現(xiàn)在蓄電池外部則是蓄電池受外力影響導(dǎo)致的電池板彎曲，甚至電池板斷裂。

2.5 蓄電池滲漏液

蓄電池內(nèi)部具有部分滲透液，當(dāng)內(nèi)部滲透液流出時(shí)稱為蓄電池滲漏液現(xiàn)象。內(nèi)部滲透液流出會(huì)阻塞槽蓋封合出處、正負(fù)接線柱上、安全閥口處等部位，工作人員檢查是能夠明顯看出蓄電池外在變化。蓄電池內(nèi)部溫度增加，蓄電池充電電壓較高，蓄電池短路或者斷路，安全控制閥失效等都會(huì)引起蓄電池滲透液。

3 蓄電池在線核容技術(shù)的發(fā)展

3.1 純電阻式負(fù)載在線放電

最早期的蓄電池在線容量核對(duì)設(shè)備采用放電切換控制電路將蓄電池組脫離電源系統(tǒng)后，通過PTC負(fù)載或調(diào)阻式負(fù)載進(jìn)行放電。純電阻式負(fù)載放電方式結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，技術(shù)含量低，價(jià)格便宜，工作可靠，但是其缺點(diǎn)也非常明顯：（1）蓄電池在放電過程中，端電壓不斷降低，簡(jiǎn)單的純電阻通斷調(diào)控難以做到恒流放電，從而不能準(zhǔn)確測(cè)量蓄電池的容量。部分放電機(jī)采用PWM控制來進(jìn)行電流控制，會(huì)出現(xiàn)較大的反峰電壓，對(duì)蓄電池產(chǎn)生較大的影響。（2）放電環(huán)境惡劣，電阻絲在發(fā)熱過程中溫度較高，存在較大的火災(zāi)隱患，且電阻以發(fā)熱形式釋放，會(huì)造成放電室溫度升高。以48V/500AH蓄電池組計(jì)算，核對(duì)行放電時(shí)的功率達(dá)2.5kW，如此大的熱能耗散也是一個(gè)非常大的問題。（3）發(fā)熱負(fù)載放電機(jī)的體積通常非常龐大。（4）電能被消耗，造成了能量的浪費(fèi)。此類設(shè)備在實(shí)際應(yīng)用時(shí)，仍然需要人工現(xiàn)場(chǎng)操作及值守，不具備無人值守的條件。

3.2 在線負(fù)荷評(píng)估式放電

將通信直流電壓調(diào)低至設(shè)定閾值（如-48V），讓蓄電池組直接對(duì)本地負(fù)荷進(jìn)行供電損耗電能直至蓄電池組電壓低至設(shè)定閾值。在線負(fù)荷評(píng)估式放電雖然工作量少，由于采用實(shí)際負(fù)荷進(jìn)行，往往放電電流隨著電壓逐漸降低而增大，無法對(duì)蓄電池組的健康程度進(jìn)行定量評(píng)估。

3.3 DC/AC逆變并網(wǎng)式在線放電

應(yīng)用逆變并網(wǎng)模塊作為電源系統(tǒng)蓄電池的放電單元，將蓄電池電能回饋至電網(wǎng)，效率可達(dá)90%以上。逆變并網(wǎng)模塊與在線控制模塊構(gòu)成的遠(yuǎn)程逆變并網(wǎng)放電系統(tǒng)使蓄電池始終與直流屏的直流母線保持連接。在對(duì)蓄電池進(jìn)行核容放電試驗(yàn)時(shí)，直流母線由整流屏供電，蓄電池向電網(wǎng)回饋電能;當(dāng)整流屏輸出故障或交流停電時(shí)，能夠自動(dòng)停止核容試驗(yàn)，將蓄電池立即接入直流母線，保證母線供電不中斷。逆變并網(wǎng)核容技術(shù)節(jié)能環(huán)保，同時(shí)解決了發(fā)熱負(fù)載放電存在的過熱安全隱患，但是由于需要接入交流，與其他方式相比系統(tǒng)接線相對(duì)復(fù)雜，增加了施工過程中的安全風(fēng)險(xiǎn)。

3.4 DC/DC升壓式核容放電

在蓄電池組與直流母線之間增加Boost升壓電路，將蓄電池組的電壓上升至略高于整流屏的輸出電壓，使蓄電池組對(duì)本地負(fù)荷進(jìn)行供電損耗電能。通過實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)及反饋放電電流大小對(duì)Boost升壓電路進(jìn)行閉環(huán)控制實(shí)現(xiàn)恒定電流放電。升壓式核容放電在負(fù)載電流大于0.1C電流的前提下，實(shí)現(xiàn)0.1C恒流放電。

3.5 各種在線遠(yuǎn)程維護(hù)技術(shù)對(duì)比

各個(gè)蓄電池在線遠(yuǎn)程維護(hù)技術(shù)方案對(duì)比如表1所示。

4 結(jié)束語

蓄電池遠(yuǎn)程維護(hù)技術(shù)能夠?qū)崿F(xiàn)規(guī)范化的全自動(dòng)遠(yuǎn)程核容放電，解決蓄電池?zé)o有效維護(hù)手段的問題，及時(shí)預(yù)警電池故障隱患并給出合理的維護(hù)建議。同時(shí)實(shí)現(xiàn)定期的放電、充電活化可以提升電池容量，具有廣闊的應(yīng)用前景。

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