淺談變電站蓄電池日常維護(hù)及應(yīng)急處置

李宇村，朱 鵬

（廣東電網(wǎng)公司梅州供電局，廣東 梅州 514021）

1 概述

近年來(lái)，隨著科學(xué)技術(shù)的不斷進(jìn)步，變電站廣泛使用閥控鉛酸蓄電池。因該蓄電池具有全密封、無(wú)需加水維護(hù)的特點(diǎn)，也被稱為“免維護(hù)”蓄電池。但由于工作人員疏于日常規(guī)范管理和維護(hù)，導(dǎo)致該蓄電池在正常使用中經(jīng)常出現(xiàn)容量不足或過(guò)早失效現(xiàn)象，大大縮短了該蓄電池的正常使用壽命。

以近10年某電網(wǎng)公司的事故案例分析來(lái)看，因直流系統(tǒng)故障造成的事故比例不小，所以如何在第一時(shí)間正確處理直流系統(tǒng)故障是擺在運(yùn)維人員面前的一項(xiàng)重要任務(wù)，已關(guān)系到整個(gè)電力系統(tǒng)的穩(wěn)定運(yùn)行。

2 閥控鉛酸蓄電池簡(jiǎn)介

2.1 工作原理

閥控鉛酸蓄電池由正負(fù)板極柵、絕緣隔板、硫酸電解液、塑料外殼及安全閥組成。其正負(fù)極一般采用Ph-Ca或Ph-Sb合金，負(fù)極板活性物質(zhì)相對(duì)于正極板活性物質(zhì)過(guò)剩，有利于氫氧復(fù)合反應(yīng)，提高析氫過(guò)電位；正負(fù)極的活性物質(zhì)與電解質(zhì)起電化反應(yīng)，使電池產(chǎn)生電流。

在放電過(guò)程中，兩極活性物質(zhì)逐漸消耗，負(fù)極活性物質(zhì)放出電子而被氧化，正極活性物質(zhì)吸收從外電路流回的電子而被還原，這樣負(fù)極電位逐漸升高，正極電位逐漸降低，兩極間的電位差也逐漸降低。由于電化反應(yīng)形成新的化合物，增加了電池的內(nèi)阻，使蓄電池輸出的電流逐漸減少，當(dāng)蓄電池兩極間的端電壓低于一定限度時(shí)，電池終止放電。蓄電池放電后當(dāng)外接直流電源時(shí)，可將形成的新化學(xué)物還原成原來(lái)的活性物質(zhì)。蓄電池充電過(guò)程中，負(fù)極處于不完全充電狀態(tài)，使氧氣的析出先于氫氣的析出，而析出的氧在密封條件下能擴(kuò)散到負(fù)極而被鉛吸收變成氧化鉛，最后和硫酸作用生成硫酸鉛和水，負(fù)極在充電時(shí)硫酸鉛又被還原為鉛。由此周而復(fù)始，完成整個(gè)電池的充、放電過(guò)程。

2.2 工作環(huán)境

閥控鉛酸蓄電池正常使用的工作環(huán)境如下：

(1)大氣壓力處于80～110 kPa之間，且處于海拔2 000 m及以下；

(2)在設(shè)備運(yùn)行期間，周?chē)諝鉁囟炔桓哂?0 ℃，且不低于-10 ℃；

(3)設(shè)備在5 %～95 %濕度運(yùn)行時(shí)，產(chǎn)品內(nèi)部既不應(yīng)凝露也不應(yīng)結(jié)冰；

(4)分組蓄電池應(yīng)分布在不同室內(nèi)，不具備條件時(shí)可在一個(gè)室內(nèi)用防爆墻隔開(kāi)。室內(nèi)地板瓷塊采用防酸瓷塊，使用防爆空調(diào)、防爆燈，照明線路采用埋藏安裝，控制開(kāi)關(guān)安裝在室外。進(jìn)出門(mén)要加裝防鼠擋板，整個(gè)蓄電池室必須安裝排風(fēng)機(jī)，以保持室內(nèi)空氣流通。

3 閥控鉛酸蓄電池壽命的影響因素

封閉式閥控鉛酸蓄電池正常使用壽命應(yīng)該在10年以上，但在實(shí)際使用過(guò)程中往往會(huì)出現(xiàn)電量不足或過(guò)早失效現(xiàn)象，影響蓄電池的使用壽命。據(jù)資料分析，影響蓄電池使用壽命的主要因素有：環(huán)境溫度、充電過(guò)壓及過(guò)度放電等。

(1)在環(huán)境溫度25 ℃下，溫度每升高10 ℃，蓄電池壽命縮短一半。因此，環(huán)境溫度對(duì)蓄電池壽命的影響大，特別是在蓄電池靠近發(fā)熱源、通風(fēng)不好的環(huán)境下，還會(huì)因高溫造成蓄電池鼓脹。

(2)浮充電壓設(shè)置過(guò)高時(shí)，由于蓄電池長(zhǎng)期處于過(guò)充電狀態(tài)，導(dǎo)致其內(nèi)部產(chǎn)生的氣體量增加；同時(shí)因安全閥經(jīng)常處于開(kāi)閥狀態(tài)，引發(fā)蓄電池嚴(yán)重失水，使電解液濃度增大，造成蓄電池內(nèi)部腐蝕加快、容量失效等。

(3)電池過(guò)量放電時(shí)，由于其內(nèi)部產(chǎn)生過(guò)量的硫酸鉛，造成極板體積增大，引起極板彎曲、膨脹，嚴(yán)重時(shí)還將導(dǎo)致蓄電池槽脹裂。一旦進(jìn)入過(guò)放電狀態(tài)，蓄電池端電壓會(huì)加速下降，極易造成供電中斷，還會(huì)造成活性物質(zhì)過(guò)度消耗，導(dǎo)致活性物質(zhì)孔隙和下次充電所預(yù)留的反應(yīng)面積減少，造成蓄電池后續(xù)充電及使用維護(hù)困難，最終導(dǎo)致蓄電池?zé)o法充滿電，容量大幅下降。

4 閥控鉛酸蓄電池的日常維護(hù)

(1)檢測(cè)蓄電池的電流、充電機(jī)的負(fù)荷電流與直流母線電壓有無(wú)異常變化。

(2)專業(yè)人員按檢查巡視周期，每季度對(duì)所屬各站直流設(shè)備巡視1次。對(duì)舊設(shè)備、運(yùn)行不穩(wěn)定設(shè)備和運(yùn)行年限達(dá)6年以上的蓄電池，應(yīng)根據(jù)實(shí)際情況縮短巡視周期。

(3)每月定期測(cè)量1次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2.18 V/單體時(shí)，應(yīng)對(duì)電池組進(jìn)行人工轉(zhuǎn)換均衡充電。具體方法是：在環(huán)境溫度25 ℃且充電電壓為2.30 V/單體時(shí)，充電24 h后轉(zhuǎn)為均充。若仍不能達(dá)到正常電壓值范圍，應(yīng)報(bào)主管班組進(jìn)行單只電池充放電試驗(yàn)。試驗(yàn)仍不合格的，應(yīng)使用原廠同型號(hào)的蓄電池替換。所以，測(cè)量端電壓不能在浮充狀態(tài)下，而應(yīng)在放電狀態(tài)下進(jìn)行，這樣測(cè)得的數(shù)值才是可靠的。

(4)為保證蓄電池在市電事故情況下有足夠的能量輸出，每年應(yīng)進(jìn)行1次核容及測(cè)內(nèi)阻試驗(yàn)，核容的具體方法是：將蓄電池脫離充電狀態(tài)，轉(zhuǎn)為檢修狀態(tài)。如500 Ah，110 V的蓄電池組，將蓄電池組充滿容量后，按規(guī)定的恒定電流進(jìn)行放電，直至其中一個(gè)蓄電池放至終止電壓時(shí)為止，再按下式進(jìn)行容量計(jì)算：

式中：C為蓄電池組容量，Ah；If為恒定放電電流，A；t為放電時(shí)間，h。

根據(jù)公式計(jì)算可知：當(dāng)調(diào)節(jié)放電電流為50 A時(shí)，其放電時(shí)間應(yīng)為10 h。若放電10 h后，蓄電池的容量為額定容量的80 %以上，即容量≥400 Ah，則說(shuō)明此組蓄電池容量符合要求。

(5)當(dāng)蓄電池做核容試驗(yàn)不合格時(shí)，若蓄電池容量為額定容量的75 %～79 %，則根據(jù)廠家建議，應(yīng)考慮連續(xù)再做2～3個(gè)充放電回合，就能達(dá)到在短時(shí)間內(nèi)激活蓄電池的活性物質(zhì)的效果，使蓄電池容量達(dá)到額定容量的80 %以上。

5 閥控鉛酸蓄電池監(jiān)測(cè)系統(tǒng)

變電站直流操作電源系統(tǒng)母線采用分段運(yùn)行方式，并在2段直流母線之間配置聯(lián)絡(luò)斷路器和隔離開(kāi)關(guān)，正常運(yùn)行時(shí)斷路器和隔離開(kāi)關(guān)處于斷開(kāi)位置。每段母線應(yīng)分別用1組獨(dú)立的蓄電池供電，蓄電池和其充電裝置應(yīng)接在同一段母線上。每臺(tái)充電裝置都配有獨(dú)立的微機(jī)監(jiān)控裝置；每段直流輸出母線都配有1套微機(jī)絕緣監(jiān)察裝置，以實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)和顯示每回動(dòng)力，控制輸出回路的輸出電壓、對(duì)地電壓、絕緣電阻。

每組蓄電池均裝有蓄電池巡檢儀(或蓄電池在線監(jiān)測(cè)儀)，并通過(guò)RS-485通訊網(wǎng)將每只蓄電池的電壓、溫度、壓差等傳入微機(jī)監(jiān)控裝置進(jìn)行顯示或控制(如壓差超標(biāo)報(bào)警等)。2套蓄電裝置互為備用，每組均配置額定電壓2 V的蓄電池103只(或104只)，其均充電壓為242 V，浮充電壓為232 V，均在控母電壓220×(1±10 %)V范圍內(nèi)，故可不用電壓調(diào)整單元。

因此，控制母線和合閘母線可合二為一，高頻開(kāi)關(guān)電源模塊全部為充電模塊。充電模塊數(shù)應(yīng)根據(jù)電池的容量選擇，正常情況為N+1組運(yùn)行。任一組模塊發(fā)生故障停用時(shí)，裝置仍能正常運(yùn)行。

6 閥控鉛酸蓄電池故障應(yīng)急處置

(1)當(dāng)蓄電池出現(xiàn)漏液、外觀變形、發(fā)熱、殼蓋裂開(kāi)、噴液、起火等情況時(shí)，應(yīng)立即停止運(yùn)行該組蓄電池。救火時(shí)應(yīng)采用粉末(ABC)滅火器滅火，禁止用泡沫滅火器或水進(jìn)行滅火。

(2)當(dāng)直流系統(tǒng)出現(xiàn)接地現(xiàn)象、蓄電池出現(xiàn)異常和定期充放電時(shí)，必須把蓄電池退出運(yùn)行，將其轉(zhuǎn)為檢修狀態(tài)。

7 結(jié)束語(yǔ)

雖然閥控鉛酸蓄電池比傳統(tǒng)的鉛酸蓄電池日常維護(hù)簡(jiǎn)單，但決不能疏忽大意。只有做好日常的維護(hù)工作，有針對(duì)性地開(kāi)展應(yīng)急處置演練，才能保證二次系統(tǒng)的心臟——蓄電池健康、穩(wěn)定運(yùn)行。

1 GB/T19638.2—2005固定型閥控密封式鉛酸蓄電池[S].

2 童松偉，李 民，莫雪梅．變電站閥控式鉛酸蓄電池3 h率放電核容方法研究[J]．電力安全技術(shù)，2014(2)．