变电站阀控铅酸蓄电池的运行分析及改进措施

2009-07-31阚涛

中国高新技术企业 2009年11期

阚　涛

摘要：文章从VRLA蓄电池的原理、特点出发、结合实际运行维护中出现的一些问题进行了分析，并提出了相应的改进措施，以确保变电站直流系统可靠稳定地运行。

关键词：变电站阀控铅酸蓄电池；免维护；均衡充电；核对性放电

中图分类号：TM91文献标识码：A文章编号：1009-2374（2009）11-0027-02

一、蓄电池组的运行与维护基本要求

蓄电池作为站内直流系统的备用电源，要求平时保持在一定的电压水平，以便在直流屏高频开关电源或硅整

流装置交流失电，或发生故障导致不能输出直流电源时，能及时投入，从而不影响站内直流设备和直流回路的正常运行，通信设备的稳定。因此，蓄电池本身性能应能满足其容量、电压在一定时间内（包括直流电源装置检修期间），维持在较高水平。只有这样，才能保证站内直流系统的安全可靠运行。

按照电力系统的有关标准，阀控式铅酸蓄电池的运行要求如下：阀控式密封铅酸蓄电池组在正常运行时以浮充方式运行，浮充电压值一般控制为2.23V×n，在运行中主要监视蓄电池组的端电压，浮充电流，及每只蓄电池的电压。

二、变电站蓄电池组运行状况分析与措施

（一）变电站蓄电池组的使用状况分析

目前110kV、35kV等级的中低压变电站内，配备蓄电池的设备主要是直流屏和通信装置（UPS不间断电源）。随着无人值守变电站的普及，变电站直流系统逐步采用“免维护”阀控铅酸蓄电池。所谓“免维护”就是指在蓄电池内部采用合理的气体通道设计及先进的板栅隔板，使蓄电池在规定的寿命期间不需要进行加水维护；与普通蓄电池相比，运行中免去了添加纯水，调整电解液液面的项目，而并非是免去一切维护工作。有部分变电站运行、检修人员错误地把“免维护”理解为“不用维护、不需要维护”，站内蓄电池的实际运行情况往往不尽如人意。现就站内蓄电池的使用进行分析及如何延长其使用寿命做简单探讨。

以我县公司所辖35kVA变电站和35kVB变电站为例，两站同时更换免维护铅酸蓄电池，运行前两年，每年按规定对电池只进行一次容量测试及活化，蓄电池运行状态多为浮充状态，维护量确实很小，电池的各项参数符合规程要求。但是到了第三年，A变电站部分电池电压开始降低，至第三年底，大多数电池电压降低到标准值以下，个别电池降至9V以下。第四年初，蓄电池均充已不能转为浮充电，其性能指标不能满足运行要求，只得更换一组新的蓄电池。B变电站蓄电池也存在同样的问题。两变电站的蓄电池使用年限均在3年左右，远远达不到厂家设计的5年年限，直接缩短寿命40%。

（二）导致蓄电池寿命缩短的原因分析

1．沿用厂方的习惯模式，造成维护的麻痹放松。由于是“免维护”蓄电池，且电池管理系统为直流自动控制充电模式，运行比较可靠，按厂家建议，每年只进行一次均充。且前两年运行状况良好，也就默认了对蓄电池的这种管理模式，造成维护人员责任心降低，忽视了对电池的维护。由于电池潜在的问题，前两年在运行中并未显露出来，经多年运行后，电池容量大幅度下降。

2．对各种类型的直流设备及蓄电池缺乏充分了解，日常运行维护管理不当。按照直流系统反事故措施要求，浮充电运行的蓄电池组，除制造厂有特殊规定外，应采用恒压方式进行浮充电。浮充电时，应严格控制单体电池的浮充电压上、下限，防止蓄电池因充电电压过高或过低而损坏，即避免长期过充电或欠充电。以现在普遍使用的阀控式密封铅酸蓄电池为例，实践证明，实际的浮充电压与规定的浮充电压相差5V时，其使用寿命将缩短一半。

蓄电池浮充电压一般按U（25）=E0.1设定（E为单体电池额定电压），生产厂家有说明的，应按照说明要求进行设定。均充限流电流可按I=（0.1～0.125）C10（C10为蓄电池10小时率放电电流）进行设定，最大充电电流不能超过1.5C10。而在日常维护中往往忽略这个细节，不能根据不同型号、厂家的蓄电池对充电参数的具体要求不同区别对待，而是采用统一的均、浮充电参数，甚至随意设置充电参数，最终导致了对蓄电池性能的破坏。

另外，还要防止过放电。过放电电压的设定：以2V电池为例，阀控密封铅酸蓄电池放电时限为10h，放电电压为1.8～1.9V。

根据规程规定，运行中的蓄电池每年要进行核对性放电测试，以测量蓄电池的容量水平及放电能力，而放电方法的落后及放电设备的陈旧则对检测和掌握蓄电池组的工作状态起着很大的影响，甚至于有些地方仍然存在着直接用电炉子进行放电的现象。另外直流屏高频开关电源及控制器的质量和先进程度，以及直流系统中对蓄电池管理的参数的设置都直接影响着蓄电池的使用寿命。

3．系统操作设备的改变，使得蓄电池组的充放电频率和深度降低，加速了电池老化，进而大幅度降低容量。

我县部分老变电站原有的系统中，断路器的操作机构为电磁型，合闸电流较大，使蓄电池的放电电流增大，均充电次数多，可使电池经常得到活化，电池的容量始终保持在一个较高水平。随着断路器的操作机构逐步更换为弹簧储能型，合闸电流较小，使蓄电池的放电电流减小，几乎没有均充机会，只运行在浮充状态，电池的活化频率极低，电池的极板活性物质逐步固化，使电池的容量逐步降低，直至下降到标准值以下。

4．运行状态的不同，电池老化的程度也不同。如我公司所辖A、B变电站为35kV变电站，处在末端，运行方式单一，操作机会极少，电池的放电率很低，几乎得不到活化，导致容量降低较快，使用寿命相对缩短；而C变电站等重要枢纽变电站，运行方式多变，操作频繁，电池经常放电，且放电量很大，活化频率较高，因此蓄电池容量则保持在较高水平，使用寿命相对较长。

5．其他因素影响。蓄电池在存储运输过程中对蓄电池的损坏以及安装工程不规范，安装后未按要求对蓄电池进行检查补充电处理，蓄电池的工作环境温度、通风状况等不符合要求也会对蓄电池的性能及寿命造成不利影响。无人值守条件下监测系统不完善，也是造成缩短使用年限的一个重要原因。

阀控密封铅酸蓄电池由于结构等原因（极板紧密装配、贫液设计、完全密封）散热不利，其充电电压及容量受温度影响较大。简单地说，在一定条件下，其环境温度每升高1℃，单个蓄电池充电电压将下降3mV。其温度越高，放出的电量就相对高些。另外温度过高，将导致极板活性物质脱落，极板变形和腐蚀，而使电池寿命变短。所以，一定要根据环境温度的变化，对浮充电压进行补偿，还应有防高温措施。