探討變電站蓄電池常見(jiàn)故障及應(yīng)對(duì)措施

張硯振

（廣東電網(wǎng)有限責(zé)任公司江門(mén)供電局，廣東江門(mén) 529000）

變電站系統(tǒng)中的眾多設(shè)備運(yùn)行需直流系統(tǒng)提供電能，其中蓄電池則成為最為關(guān)鍵的部分，為了維持變電系統(tǒng)的安全、常態(tài)化工作，必須確保蓄電池處于安全模式，動(dòng)態(tài)地為變電系統(tǒng)提供電能。對(duì)此，則要加大對(duì)蓄電池故障的辨識(shí)與防范力度，維持蓄電池的正常功能。

1 變電站中蓄電池的功能

現(xiàn)代智能科技的發(fā)展推動(dòng)著多種自動(dòng)化、智能設(shè)備等在變電系統(tǒng)的應(yīng)用，不僅確保了變電系統(tǒng)的安全運(yùn)行，也減少了故障停電次數(shù)。變電系統(tǒng)中的這些智能設(shè)備主要通過(guò)直流電，這些直流電主要來(lái)自于變電站內(nèi)的變流模塊，然而，由于變電站在實(shí)際的運(yùn)行中難免發(fā)生故障，這些故障將使得變流模塊難以繼續(xù)向智能設(shè)備提供直流電，相關(guān)的設(shè)備運(yùn)行中斷則將造成整個(gè)變電系統(tǒng)的崩潰。為了解決這一問(wèn)題，則可以引進(jìn)蓄電池，蓄電池作為一種獨(dú)立的供電設(shè)備，當(dāng)變電系統(tǒng)處于故障狀態(tài)時(shí)，也就是變流模塊無(wú)法供應(yīng)直流電時(shí)，蓄電池則能繼續(xù)為變電系統(tǒng)提供能源，維持變電系統(tǒng)的正常運(yùn)行?？傮w來(lái)看，蓄電池屬于變電系統(tǒng)故障模式下的后備儲(chǔ)能設(shè)備。

然而，蓄電池在實(shí)際運(yùn)轉(zhuǎn)過(guò)程中也可能發(fā)生運(yùn)行故障，此時(shí)不僅將導(dǎo)致變電站直流負(fù)載失去故障保護(hù)，例如：不同運(yùn)行模式轉(zhuǎn)換中的瞬間交流失電現(xiàn)象，還會(huì)出現(xiàn)保護(hù)誤動(dòng)、保護(hù)拒動(dòng)以及越級(jí)跳閘等問(wèn)題，同時(shí)，蓄電池主要是通過(guò)電解原理來(lái)提供電能，其中將出現(xiàn)氫氣、氧氣等的循環(huán)，遇到故障與突發(fā)狀況存在火災(zāi)風(fēng)險(xiǎn)，將為變電站帶來(lái)更大的風(fēng)險(xiǎn)。

2 變電站蓄電池常見(jiàn)故障

變電站蓄電池實(shí)際工作、運(yùn)轉(zhuǎn)中經(jīng)常出現(xiàn)失效的現(xiàn)場(chǎng)浮充電壓超出或低于規(guī)定標(biāo)準(zhǔn)的現(xiàn)象，而且內(nèi)阻過(guò)大、輕微硫化、滲液爬液、外殼變形等現(xiàn)象，發(fā)生故障的蓄電池一般會(huì)有下面的三種現(xiàn)象：

2.1 蓄電池容量不足

隨著蓄電池的不斷工作，經(jīng)常出現(xiàn)其容量不符合標(biāo)準(zhǔn)容量的現(xiàn)象，甚至存在某個(gè)蓄電池放電起始直接抵達(dá)最低限度的問(wèn)題，針對(duì)這一問(wèn)題一般能通過(guò)測(cè)試容量、在線檢測(cè)內(nèi)阻等來(lái)加以識(shí)別。

2.2 蓄電池組無(wú)容量輸出

蓄電池組經(jīng)常出現(xiàn)無(wú)容量輸出現(xiàn)象，某個(gè)電池還存在斷開(kāi)問(wèn)題，變電系統(tǒng)發(fā)生故障以后，將引發(fā)交流電源故障，此時(shí)倘若蓄電池組失去應(yīng)有的功能，變電系統(tǒng)內(nèi)保護(hù)直流消失，則將導(dǎo)致高頻保護(hù)誤動(dòng)、電流差動(dòng)保護(hù)誤動(dòng)等現(xiàn)象，將帶來(lái)巨大的損失。

2.3 蓄電池短路問(wèn)題

如果蓄電池長(zhǎng)時(shí)間處于浮充模式下，蓄電池則將面臨短路的風(fēng)險(xiǎn)，發(fā)生短路的蓄電池也將處于熱失控狀態(tài)，風(fēng)險(xiǎn)不言而喻。

結(jié)合大量的理論數(shù)據(jù)與實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)來(lái)看，導(dǎo)致蓄電池失效、容量不足或短路等的原因在于缺少日常維護(hù)，定期巡查，如果能及時(shí)地對(duì)蓄電池進(jìn)行巡檢，則可以從根源上規(guī)避問(wèn)題。

3 變電站蓄電池故障成因分析

變電站蓄電池發(fā)生故障既有電池內(nèi)部原因，又有外部運(yùn)維不到位等原因，結(jié)合實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)以及已有的理論數(shù)據(jù)，主要可總結(jié)出以下幾點(diǎn)原因。

3.1 蓄電池鹽酸化

如果蓄電池長(zhǎng)期處于無(wú)法充滿電狀態(tài)，且浮充電壓過(guò)低或者放電以后沒(méi)有在第一時(shí)間補(bǔ)充電能，或者蓄電池長(zhǎng)時(shí)間閑置、未能啟用等，電池的負(fù)極將會(huì)出現(xiàn)粗大、質(zhì)地堅(jiān)硬的硫酸鉛物質(zhì)，這種物質(zhì)難以溶于水，無(wú)法徹底消除，如果電池失水嚴(yán)重，將導(dǎo)致硫酸處于高濃狀態(tài)，進(jìn)而生出較多的硫酸鉛，鹽酸化的最嚴(yán)重結(jié)果就是電池容量下降，從而導(dǎo)致運(yùn)行中的諸多問(wèn)題，例如：電池開(kāi)路。

3.2 失水

失水也是造成蓄電池故障的另一個(gè)成因。電池失水通常是因?yàn)闅怏w化合效率較低，水體自電池內(nèi)部流出，板柵腐蝕以及自放電等都可能引發(fā)電池失水現(xiàn)象。如果過(guò)度充電，而且電流較大，浮充電壓超出規(guī)定范圍，以及外部溫度超高，安全閥低壓?jiǎn)?dòng)等都可能加劇蓄電池失水的進(jìn)程?，F(xiàn)階段，多數(shù)的閥控式密封鉛酸蓄電池組出現(xiàn)容量變小都是因?yàn)殡姵厥?，一般?lái)說(shuō)電池失水在15%以上時(shí)，電池則將失去供電功能。

3.3 板柵的腐蝕與變形

板柵腐蝕將嚴(yán)重影響蓄電池的使用時(shí)間，對(duì)于鉛酸蓄電池，其正極板柵相對(duì)更厚，因?yàn)樾铍姵貙?shí)際充電模式下，尤其是在過(guò)充電時(shí)，正極板柵面臨受腐蝕，被氧化等問(wèn)題，從而板柵形同虛設(shè)，隨著其腐蝕面積的擴(kuò)大，板極還可能發(fā)生扭曲、變形。

3.4 活性物質(zhì)軟化

由于蓄電池不斷地循環(huán)使用、重復(fù)運(yùn)行，其晶型則將從Or 型變成B 型，后者的晶粒更加細(xì)小，結(jié)合能力不強(qiáng)，從而造成活性物質(zhì)的網(wǎng)格構(gòu)造受削弱，從而導(dǎo)致活性物質(zhì)發(fā)生軟化，最終使得電池失去效能。

4 變電站蓄電池常見(jiàn)故障的應(yīng)對(duì)措施

4.1 科學(xué)選型與配置

（1）科學(xué)配置蓄電池容量。實(shí)際的蓄電池配置過(guò)程中，一方面要照顧到變電站常態(tài)化的直流負(fù)荷，另一方面則要分析交流失電以后變電站事故照明狀態(tài)下的負(fù)荷需求量，一般來(lái)說(shuō)最為理想的蓄電池配設(shè)容量為：8～10 h 的放電率，所選配的蓄電池需要出自同一廠家。

（2）合理配置工作電源。電設(shè)備所安裝的工作電源應(yīng)該各自來(lái)源于兩個(gè)站用變壓器，同時(shí)，變電站通常應(yīng)配設(shè)發(fā)電機(jī)，以此來(lái)有效地預(yù)防長(zhǎng)期的站用交流斷電所引發(fā)的蓄電池過(guò)放電問(wèn)題。

（3）優(yōu)選充電設(shè)備。為了確保供電的穩(wěn)定、持續(xù)，可以優(yōu)選高質(zhì)量、動(dòng)態(tài)監(jiān)控性與智能化運(yùn)維的充電設(shè)備模塊，這樣運(yùn)維工作者就可以透過(guò)監(jiān)控設(shè)備以及其所呈現(xiàn)的動(dòng)態(tài)數(shù)據(jù)來(lái)監(jiān)督直流系統(tǒng)的運(yùn)行狀態(tài)，而且要準(zhǔn)備充足的備份模塊，一旦主充電模塊發(fā)生故障，備份模塊則將自行地投運(yùn)，從而確保蓄電池不會(huì)因?yàn)槟K的受損或其他故障等帶來(lái)的過(guò)放電問(wèn)題。

4.2 投運(yùn)前的規(guī)劃

（1）科學(xué)選配電池。蓄電池經(jīng)常出現(xiàn)“過(guò)放電”的問(wèn)題，這一故障與容量選配密切相關(guān)，因此，實(shí)際選配容量過(guò)程中，不僅需要計(jì)算出常規(guī)的直流負(fù)荷，也要顧及到一些應(yīng)急用電，例如：故障狀態(tài)下的照明負(fù)荷，而且也要將成本納入考慮范圍?，F(xiàn)階段，通常選擇8～10h 的放電率為最佳選擇，相同屏柜中不得出現(xiàn)多于2個(gè)生產(chǎn)商的產(chǎn)品，而且要保持單體蓄電池容量的一致性。

（2）合理規(guī)劃充電電源。通常應(yīng)該引兩路交流電來(lái)為蓄電池充電，從而有效地控制任何意外斷電現(xiàn)象。

（3）輔助設(shè)施的規(guī)劃。現(xiàn)階段的技術(shù)背景下，可以借助在線系統(tǒng)對(duì)蓄電池進(jìn)行監(jiān)督、控制與管理，蓄電池的一些重要參數(shù)、關(guān)鍵方面也能被在線系統(tǒng)來(lái)動(dòng)態(tài)獲取，這樣就有效地確保了蓄電池的運(yùn)行、維護(hù)水平。

4.3 投運(yùn)中的合理運(yùn)行

（1）科學(xué)設(shè)置參數(shù)。對(duì)于蓄電池運(yùn)行中的一些關(guān)鍵參數(shù)必須進(jìn)行科學(xué)地設(shè)置，例如：浮充/均充電壓，“交流過(guò)壓/欠壓值”、“充電限流值”等，所有的關(guān)鍵性參數(shù)都必須實(shí)施科學(xué)地設(shè)置，其中需要參照說(shuō)明書(shū)的指導(dǎo)，也要結(jié)合變電站的現(xiàn)實(shí)情況來(lái)進(jìn)行合理地設(shè)置。

（2）強(qiáng)化日常巡檢。在蓄電池的日常使用過(guò)程中可以通過(guò)紅外測(cè)溫儀器來(lái)監(jiān)測(cè)蓄電池接線螺栓有無(wú)發(fā)熱現(xiàn)象，而且要清晰地辨識(shí)蓄電池的外觀，判斷是否出現(xiàn)了形變。在日常巡檢中如果發(fā)現(xiàn)問(wèn)題則要及時(shí)地采取措施來(lái)解決問(wèn)題，防止因?yàn)閱?wèn)題擱置帶來(lái)其他更為嚴(yán)重的故障。

（3） 做好安全消防。變電站蓄電池運(yùn)行故障可能引發(fā)火災(zāi)，所以，實(shí)際的變電站蓄電池故障防范中必須將安全消防納入考慮范圍，應(yīng)盡力健全防火、防爆等安全措施，而且要編制出細(xì)致、科學(xué)的安全消防應(yīng)急方案，以保證消防安全。

4.4 投運(yùn)后的科學(xué)維護(hù)

投運(yùn)以后，蓄電池必須做好運(yùn)維與檢修，保證蓄電池優(yōu)異的物理性能與功能的穩(wěn)定性，需要把握以下幾點(diǎn)：

（1）合理把握環(huán)境溫度。環(huán)境溫度將極大地影響蓄電池使用周期、內(nèi)阻、放電容量等，要求運(yùn)維工作者必須動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)蓄電池所處環(huán)境的溫度，確保其室內(nèi)溫度處于22～25℃范圍內(nèi)，以此來(lái)確保蓄電池長(zhǎng)時(shí)間使用，維持其容量處于最合理的水平。同時(shí)，必須定期排查、檢測(cè)溫度感應(yīng)探頭是否精準(zhǔn)、正確，這樣才能更好地保證充電電源發(fā)揮溫度補(bǔ)償作用。

（2）浮充電流的檢查。定期檢查蓄電池的浮充電流，分析其是否處于規(guī)定的標(biāo)準(zhǔn)范圍，而且每次檢查都要形成記錄，如果發(fā)現(xiàn)其浮充電流出現(xiàn)變化，則需要深入探明其成因，而且要采取科學(xué)的解決對(duì)策，及時(shí)處理。

（3）單體電壓與終端電壓的定期檢測(cè)。通常來(lái)說(shuō)應(yīng)該每隔一個(gè)月對(duì)電池的單體電壓、終端電壓等實(shí)施檢測(cè)，當(dāng)看到某一電池浮充電壓在2.18 V 以下時(shí)，則需轉(zhuǎn)換電池組而且要均衡地充電，一般來(lái)說(shuō)，25℃時(shí)，2.30 V/單體，充電24h。均勻充電以后如果還是無(wú)法回歸其常規(guī)狀態(tài)，則要及時(shí)地聯(lián)絡(luò)生產(chǎn)廠家，作出處理。端電壓值是蓄電池運(yùn)行狀態(tài)的重要參考數(shù)據(jù)。因此，電池端電壓的測(cè)量還應(yīng)拓展至放電模式進(jìn)行測(cè)量。

（4）補(bǔ)充充電。當(dāng)發(fā)現(xiàn)蓄電池存在內(nèi)部電能失衡問(wèn)題，經(jīng)過(guò)深度地放電，以及運(yùn)轉(zhuǎn)一個(gè)季度以后，都需要利用均衡模式來(lái)對(duì)電池實(shí)施補(bǔ)充充電。

（5）日常數(shù)據(jù)監(jiān)測(cè)。蓄電池實(shí)際工作過(guò)程中，應(yīng)每周進(jìn)行一次全面排查，具體檢查對(duì)象為：接線螺栓是否發(fā)熱、以及內(nèi)部關(guān)鍵部件有無(wú)受損，電池的外形是否異常，每6個(gè)月都要圍繞連接導(dǎo)線、螺栓等進(jìn)行質(zhì)檢，明確有無(wú)變松、腐蝕等問(wèn)題，若發(fā)現(xiàn)變松的螺栓則要擰緊，被腐蝕的接頭等也要第一時(shí)間做出清理。

此外，無(wú)論是蓄電池的日常巡檢還是定期檢查，都將形成大量的數(shù)據(jù)，必須妥善地記錄并保存這些數(shù)據(jù)，這樣才能通過(guò)前后數(shù)據(jù)的對(duì)比來(lái)查明故障，明確故障成因，而且也能針對(duì)故障來(lái)采取解決性對(duì)策和措施。

5 結(jié)語(yǔ)

蓄電池是變電站的重要提供電能的設(shè)備，蓄電池故障必須引起高度重視，從蓄電池常見(jiàn)故障的類(lèi)型、特點(diǎn)出發(fā)來(lái)分析其故障成因，進(jìn)而采取科學(xué)而有效的措施來(lái)解除故障，維持蓄電池的安全、高效，保護(hù)蓄電池應(yīng)有的功能。