上橋泵站直流系統(tǒng)蓄電池改造

朱向東

上橋泵站直流裝置的蓄電池在泵站系統(tǒng)停電時(shí)能為運(yùn)行泵組、變壓器等設(shè)備保護(hù)跳閘、停機(jī)流程執(zhí)行、設(shè)備狀態(tài)信號(hào)顯示及應(yīng)急照明提供了可靠的不間斷電源。蓄電池裝置對(duì)泵站系統(tǒng)至關(guān)重要，其正常與否將直接關(guān)系到泵站的安全運(yùn)行。本文以安徽省上橋泵站直流裝置蓄電池更新改造工程為例，從改造原因的說(shuō)明、改造方案的編制與實(shí)施進(jìn)行了系統(tǒng)的介紹，為類似項(xiàng)目的實(shí)施提供了借鑒。

一、上橋泵站直流系統(tǒng)蓄電池的現(xiàn)狀

上橋泵站直流系統(tǒng)于2008年5月完成改造并投入使用，其配套蓄電池為山東曲阜圣陽(yáng)牌，型號(hào)為GM-100/2，電池容量為100Ah，單體電池電壓為2V，數(shù)量為103只，目前電池組品質(zhì)變差，性能嚴(yán)重下降，急需更換。

1.達(dá)到了蓄電池的使用壽命

蓄電池的一般使用年限為5年，該站的蓄電池從2008年投入使用，至今已超過(guò)使用年限。

2.蓄電池實(shí)際容量下降

100Ah的蓄電池是指以10A的電流放電，持續(xù)放電時(shí)間能達(dá)到10h，而該站蓄電池做充放電維護(hù)時(shí)，以9A電流放電，持續(xù)放電時(shí)間不到4h，即出現(xiàn)數(shù)個(gè)“單體電池電壓欠壓”報(bào)警，因而不得不停止繼續(xù)放電。目前該站蓄電池的實(shí)際容量只為額定容量的40%，無(wú)法滿足突發(fā)停電時(shí)保護(hù)跳閘和事故應(yīng)急照明以及電磁操作機(jī)構(gòu)連續(xù)合閘的工作要求。

3.單體電池?fù)p壞嚴(yán)重、電池組品質(zhì)變差

（1）2#、3#、49#、73#電池嚴(yán)重“爬霜”。早在2010年11月即發(fā)現(xiàn)73#電池出現(xiàn)極柱爬霜現(xiàn)象（制造上的缺陷或使用過(guò)程中電解液對(duì)內(nèi)極柱的化學(xué)腐蝕原因造成），2013年2月49#出現(xiàn)“爬霜”，2014年2#、3#電池又陸續(xù)出現(xiàn)“爬霜”現(xiàn)象，站內(nèi)人員也按相關(guān)廠家的要求進(jìn)行相應(yīng)處理，結(jié)果不理想。電池嚴(yán)重“爬霜”，電池內(nèi)電解液減少、液面下降，充放電過(guò)程中極易出現(xiàn)過(guò)熱，主機(jī)組斷路器電磁操作機(jī)構(gòu)合閘時(shí)的大電流沖擊，可能造成電池爆炸事故。

（2）電池組部分單體電池品質(zhì)變差引起單體電池充電電壓不均衡，這就造成電池組部分電池出現(xiàn)“過(guò)充”，而另一部分電池出現(xiàn)“欠充”，實(shí)際現(xiàn)場(chǎng)統(tǒng)計(jì)“過(guò)充”“欠充”的極值分別為“2.43V”和“2.10V”。長(zhǎng)期的“過(guò)充”“欠充”會(huì)造成電池的極板脫落、內(nèi)部短路、過(guò)熱和極板硫化、容量下降，進(jìn)而造成整個(gè)蓄電池系統(tǒng)的瓦解。

二、蓄電池的改造

1.改造方案的確定

雖然該站的直流裝置蓄電池部分出現(xiàn)容量下降、品質(zhì)變差而影響泵站的安全運(yùn)行，但柜子本體部分及其高頻開(kāi)關(guān)整流器、微機(jī)直流監(jiān)控裝置、直流輸出回路絕緣監(jiān)測(cè)裝置和單體電池巡檢裝置運(yùn)行工況良好，可以繼續(xù)使用。故此次改造只對(duì)直流裝置的蓄電池部分進(jìn)行更新，其他部分仍舊繼續(xù)使用。

通過(guò)調(diào)研，蓄電池部分改用美國(guó)的冠軍蓄電池，型號(hào)：GM100-2（單體電壓： 2V，容量100Ah），數(shù)量103只。

美國(guó)冠軍牌蓄電池是國(guó)際知名品牌，其閥控鉛酸免維護(hù)蓄電池具有運(yùn)行穩(wěn)定可靠、使用壽命長(zhǎng)（5～8年）、大電流放電性能好，且單體電池的尺寸、電壓和只數(shù)和現(xiàn)有的一樣，改造中有以下優(yōu)勢(shì)：（1）主接線和單體電池在線檢測(cè)接線和原來(lái)一樣。（2）單體電池巡檢裝置和直流設(shè)備監(jiān)控裝置的出廠設(shè)置值只作很小的修改。（3）原單體電池巡檢裝置和新電池組完全適用。（4）只作蓄電池部分的改造，就能解決整套裝置的運(yùn)行隱患，而費(fèi)用卻只是整體更新費(fèi)用的1/8。（5）改造工期短，電池到貨后只需很短的改造時(shí)間可完成電池連線及安裝、調(diào)試工作。（6）目前直流裝置的整流、檢測(cè)的設(shè)備使用壽命為10年左右，以后還能用5年多，整套直流裝置壽命到期時(shí)再進(jìn)行整體更換。

2.改造項(xiàng)目的實(shí)施

上橋抽水站GM-100/2型閥控鉛酸蓄電池于2015 年7月19日到貨，通過(guò)新電池驗(yàn)收、舊電池拆除、新電池就位安裝、原微機(jī)直流監(jiān)控系統(tǒng)參數(shù)的重設(shè)調(diào)試、新電池組首次充放電等一系列步驟的實(shí)施，電池安裝工程于2015年7月23日結(jié)束。安裝過(guò)程中需特別注意的是，在蓄電池改造接線時(shí)，安裝工具（扳手）的金屬裸漏手柄必須要全部纏上絕緣膠帶，以防使用時(shí)發(fā)生極間短路，造成設(shè)備損壞和人身傷害。

（1）蓄電池產(chǎn)品驗(yàn)收

①電池型號(hào)為冠軍牌GM-100/2型，數(shù)量103只，外包裝滿足產(chǎn)品運(yùn)輸要求。

②電池產(chǎn)品合格證、安裝維護(hù)說(shuō)明書等技術(shù)文件齊全。

③電池外殼、極柱無(wú)裂逢，無(wú)被碰損壞等質(zhì)量缺陷。103只電池單體電壓均在2.15 ～ 2.16V，根據(jù)GM-100/2電池容量和電壓關(guān)系曲線得知各單體電池剩余容量超過(guò)95%。

結(jié)論：?jiǎn)误w電池型號(hào)、數(shù)量符合合同要求，單體電池各技術(shù)參數(shù)符合相關(guān)規(guī)范標(biāo)準(zhǔn)，蓄電池產(chǎn)品質(zhì)量合格，同意驗(yàn)收。

（2）舊蓄電池拆除及柜體處理

①切斷直流回路各負(fù)載，斷開(kāi)電池回路總電源，使用專用絕緣工具拆除原電池。

②根據(jù)電池屏的尺寸及其元器件的布置，重新調(diào)整蓄電池支架的層間距，從原來(lái)的370mm調(diào)整為550mm，解決了原電池屏因電池層空間狹窄不易維護(hù)及散熱效果差等缺陷。

（3）新電池組安裝

①根據(jù)電池組布置圖，對(duì)電池進(jìn)行編號(hào)、就位。

②使用專用絕緣工具，連接主接線和單體電池電壓測(cè)量信號(hào)接線。

③檢查接線緊固情況，檢查單體電池電壓測(cè)量線正確與否。

④測(cè)量單體電池（2.13～2.14V）及電池組電壓（219.8V）。

結(jié)論：電池支架安裝水平緊固，電池安裝平穩(wěn)，排列整齊，池槽高低一致，間距符合規(guī)范要求；一二次接線正確、緊固，電池編號(hào)清晰、正確。電池組安裝符合規(guī)范要求。

（4）直流系統(tǒng)微機(jī)監(jiān)控裝置參數(shù)設(shè)置

根據(jù)冠軍牌GM-100型閥控鉛酸蓄電池的技術(shù)特性，對(duì)其微機(jī)監(jiān)控裝置部分出廠參數(shù)進(jìn)行相應(yīng)修改：

①充電限流值為10A，浮充電壓值為231.8V（單體浮充電壓值2.25V），均充電壓值為242.1V（單體均充電壓值 2.35V）。

②浮充過(guò)壓報(bào)警值為236.9V，均充過(guò)壓報(bào)警值為247.2V；浮充欠壓報(bào)警值為226.6V，放電欠壓報(bào)警值為185.4V（單體為1.8V）。

③用高精度數(shù)字萬(wàn)用表對(duì)電池組103塊單體電池電壓進(jìn)行實(shí)測(cè)并記錄，再對(duì)電池巡檢裝置的單體電池電壓采樣值也進(jìn)行查看和記錄，對(duì)2組測(cè)值進(jìn)行比較，以萬(wàn)用表測(cè)值為準(zhǔn)，對(duì)單體電池巡檢裝置采樣模塊進(jìn)行相應(yīng)的零基準(zhǔn)補(bǔ)償設(shè)定。

（5）電池組的充放電

電池組經(jīng)安裝、調(diào)試、檢查完畢，于2015年7月20日13:30上電，進(jìn)入浮充模式；2015年7月23日8:20進(jìn)行單體電池電壓測(cè)試，電池組各單體電池電壓存在不均衡現(xiàn)象，個(gè)別電池浮充電壓上下限值分別為2.22V和2.31V，不平衡度接近規(guī)定值（應(yīng)≤5%），需進(jìn)行適度激活充放電，以改善單體電池電壓均衡特性。

①2015年7月23日8:40，以應(yīng)急照明燈具、取暖器為放電負(fù)載，以0.1C10A電流放電5h左右，放電容量至額定容量的40%（規(guī)定最佳深度為30% ～50%）。

②2015年7月23日13:30開(kāi)始充電，按微機(jī)監(jiān)控裝置設(shè)置的程序和參數(shù)自動(dòng)進(jìn)行，即先以0.1C10A電流進(jìn)行恒流充電3h，電池組電壓升至229.8V，自動(dòng)轉(zhuǎn)入恒壓充電方式；19:40采用手動(dòng)控制進(jìn)行均沖，10min后自動(dòng)進(jìn)入“均轉(zhuǎn)浮”運(yùn)行方式。

③充放電控制完全按內(nèi)置程序自動(dòng)、正確地完成。

④2015年7月26日對(duì)各單體電池電壓進(jìn)行測(cè)試，電池均衡性得到改善，單體電壓在2.23～2.25V間。

改造后，充放電控制能按監(jiān)控裝置設(shè)置的程序正確、自動(dòng)地進(jìn)行，運(yùn)行參數(shù)符合技術(shù)要求，電池性能得到改善。

三、結(jié)語(yǔ)

在整個(gè)直流裝置中，因蓄電池部分的使用壽命相對(duì)較短，所以在直流系統(tǒng)運(yùn)行出現(xiàn)安全隱患時(shí)，需要作具體的分析。上橋泵站對(duì)蓄電池部分進(jìn)行改造，既能解決裝置的安全運(yùn)行隱患，又能大大降低改造費(fèi)用。在改造中通過(guò)對(duì)整流和保護(hù)設(shè)備的正確設(shè)值及對(duì)電池組進(jìn)行必要的均衡充電，還能改善系統(tǒng)的運(yùn)行性能，延長(zhǎng)系統(tǒng)的使用壽命，提高系統(tǒng)運(yùn)行的安全性■