500 kV變電站直流閥控式蓄電池組運(yùn)維研究

汪建敏，劉 凱，葉海彬，周道城

（國(guó)網(wǎng)江西省電力有限公司檢修分公司，江西 南昌330096）

0 引言

正常運(yùn)行時(shí)，蓄電池組處于浮充備用狀態(tài)，直流負(fù)荷由站用電經(jīng)充電機(jī)供電，當(dāng)交流失電或充電機(jī)故障時(shí)，由蓄電池向事故性負(fù)荷供電，如繼電保護(hù)、自動(dòng)裝置、斷路器控制電源、UPS以及事故照明等負(fù)荷。變電站安裝的都是閥控免維護(hù)鉛酸蓄電池，免維護(hù)是指無需加水、加酸和換液，而不是可以減少或不運(yùn)維，運(yùn)行中的蓄電池組單體電壓下降以致整組容量下降時(shí)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(cè)和維護(hù)工作有著重大安全意義。

1 直流蓄電池組運(yùn)行統(tǒng)計(jì)

1.1 安裝統(tǒng)計(jì)

截至2018年5月底，全省在運(yùn)行500 kV變電站22座，均設(shè)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(shè)置有防火墻。

按資產(chǎn)屬性統(tǒng)計(jì)：國(guó)網(wǎng)總部5座、華中分部1座、省公司16座。

按投運(yùn)年限統(tǒng)計(jì)：3年以內(nèi)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(jì)：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(jì)：節(jié)數(shù)與系統(tǒng)標(biāo)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(guān)，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(jì)：蓄電池容量應(yīng)滿足全站事故全停電時(shí)間內(nèi)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(shè)備廠家統(tǒng)計(jì)：國(guó)外廠家1座（德國(guó)陽光）、國(guó)內(nèi)廠家21座（7個(gè)國(guó)內(nèi)廠家）。

按布置形式統(tǒng)計(jì)：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(shí)，宜采用鋼架組合結(jié)構(gòu)，應(yīng)便于安裝、維護(hù)和更換蓄電池，整體高度不宜超過1.7 m。布置形式統(tǒng)計(jì)如表1所示。

表1 蓄電池組布置形式統(tǒng)計(jì)表

1.2 更換統(tǒng)計(jì)

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(dá)不到額定容量的80%。其中，南昌變更換2次（分別運(yùn)行7年和9年）、夢(mèng)山/羅坊變運(yùn)行7年后更換1次，文山/樂平/永修變運(yùn)行9年后更換1次。

2 蓄電池常見異?，F(xiàn)象及分析

經(jīng)統(tǒng)計(jì)，500 kV變電站蓄電池異常主要表現(xiàn)為內(nèi)阻變大、單體電壓下降、容量下降、硫化爬液。

蓄電池內(nèi)部工作機(jī)理復(fù)雜，物理層面表現(xiàn)為酸鹽化、失水、板柵腐蝕、活性物質(zhì)軟化等。運(yùn)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(dǎo)致蓄電池短時(shí)間內(nèi)失效；②充電電壓設(shè)置過高，長(zhǎng)期過充，蓄電池正極在析氧反應(yīng)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(dǎo)致安全閥頻繁開啟，內(nèi)壓升高，出現(xiàn)冒氣、爬酸等現(xiàn)象；③長(zhǎng)期浮充電，只充電不放電會(huì)造成蓄電池陽極極板鈍化，使蓄電池內(nèi)阻增大，容量下降。

3 故障防范及處理措施

3.1 故障防范

1）運(yùn)行參數(shù)設(shè)置。設(shè)置均充電壓、浮充電壓、單體電壓越限告警、充電限流、浮充轉(zhuǎn)均充間隔，并定期核對(duì)。

2）環(huán)境溫度控制。蓄電池對(duì)環(huán)境溫度較為敏感，運(yùn)行中應(yīng)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(diào)。

3）單體電壓檢查。正常每月測(cè)量一次，容量下降時(shí)應(yīng)縮短測(cè)量周期。測(cè)量工具為萬用表，無法存儲(chǔ)分析數(shù)據(jù)，國(guó)網(wǎng)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(dòng)存儲(chǔ)，能單兵測(cè)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(yīng)及時(shí)清潔，保持蓄電池表面干凈，并填報(bào)缺陷及加強(qiáng)監(jiān)視。

5）核對(duì)性充放電[1-2]。新安裝或技改后的閥控蓄電池組必須進(jìn)行全核對(duì)性放電試驗(yàn)。運(yùn)行的第一年和以后每隔2年進(jìn)行一次核對(duì)性放電試驗(yàn)。運(yùn)行4年后應(yīng)每年進(jìn)行1次核對(duì)性放電試驗(yàn)。嚴(yán)禁過放電，當(dāng)單節(jié)電壓降至1.8 V時(shí)自動(dòng)停止放電。核對(duì)性放電結(jié)束后，靜置1-2 h，即應(yīng)進(jìn)行回充電，采用恒流限壓充電→恒壓充電→浮充電方式進(jìn)行。

6）配置智能化管理系統(tǒng)，現(xiàn)有維護(hù)需將蓄電池脫離系統(tǒng)、定檢間隔時(shí)間固定，不能適應(yīng)蓄電池性能變化，耗時(shí)耗力，檢修公司2017年研制的蓄電池在線監(jiān)測(cè)維護(hù)系統(tǒng)，能遠(yuǎn)程進(jìn)行容量和內(nèi)阻測(cè)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(yīng)用，下一步計(jì)劃在進(jìn)賢、撫州等5座變電站安裝。

另外，還應(yīng)做好蓄電池單體故障、整組故障等事故預(yù)案，運(yùn)維人員能在故障發(fā)生時(shí)迅速隔離故障，安全轉(zhuǎn)移直流負(fù)荷。

3.2 故障處理

IEEE 1118-1996公布的數(shù)據(jù)中，當(dāng)電池的實(shí)際容量下降到額定容量90%以下，電池進(jìn)入衰退期，下降到80%以下，電池進(jìn)入急劇衰退狀況，且衰退期變短，此時(shí)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(yàn)容量還大于額定容量80%，而1年后的2016年核對(duì)性放電容量?jī)H為25%。

1）蓄電池內(nèi)阻異?；螂妷寒惓?。發(fā)現(xiàn)內(nèi)阻或電壓異常，用萬用表測(cè)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(yīng)開展核對(duì)性充放電，反復(fù)充放電方法恢復(fù)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(shí)應(yīng)使用同廠家產(chǎn)品，新舊內(nèi)阻不同，電池充放電時(shí)差異明顯，串聯(lián)使用，會(huì)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(dá)不到額定容量的100%，應(yīng)加強(qiáng)監(jiān)視，縮短單個(gè)電池電壓普測(cè)周期。若連續(xù)三次充放電循環(huán)后，仍達(dá)不到額定容量的80%，應(yīng)聯(lián)系檢修人員處理，考慮整組更換。

4 結(jié)語

變電站直流蓄電池組是運(yùn)維人員容易忽視的設(shè)備，本文總結(jié)了蓄電池組日常重點(diǎn)維護(hù)事項(xiàng)以及常見異?，F(xiàn)象，為運(yùn)維人員提供借鑒，同時(shí)，運(yùn)維人員也應(yīng)將蓄電池組與其他一、二次設(shè)備同等看待，切實(shí)保障好直流供電最后一道防線。