500kV变电站直流阀控式蓄电池组运维研究

耿泽昕

摘要：阀控蓄电池具有免维护特点，日常运维容易忽视，作为直流供电最后一道防线，蓄电池组的安全运行尤为重要。通过统计某省500kV变电站阀控式蓄电组安装及运行情况，给出了典型故障现象，从运维层面分析了故障原因，提出了故障防范和处理措施。

关键词：500kV变电站;直流阀控式;蓄电池组;运维研究

正常运行时，蓄电池组处于浮充备用状态，直流负荷由站用电经充电机供电，当交流失电或充电机故障时，由蓄电池向事故性负荷供电，如继电保护、自动装置、断路器控制电源、UPS以及事故照明等负荷。变电站安装的都是阀控免维护铅酸蓄电池，免维护是指无需加水、加酸和换液，而不是可以减少或不运维，运行中的蓄电池组单体电压下降以致整组容量下降时有发生，蓄电池作为直流供电最后一道防线，做好蓄电池组日常检测和维护工作有着重大安全意义。

1.直流蓄电池组运行统计

1.1安装统计

截至2018年5月底，某省在运行500kV变电站22座，均设置有两组阀控式密封铅酸蓄电池，蓄电池单体额定电压为2V，两组蓄电池之间均设置有防火墙。

按资产属性统计：国网总部5座、华中分部1座、省公司16座。

按投运年限统计：3年以内3座，3-5年4座，5-10年5座，10年以上10座。

按蓄电池组端电压统计：DC110V的1座（500kV变电站），DC220V的21座。

按单组配置蓄电池节数统计：节数与系统标称电压（DC110V或220V）和单体浮充电压（2.15、2.23、2.25V）有关，52节的1座、103节的6座、104节的15座。

按蓄电池组容量统计：蓄电池容量应满足全站事故全停电时间内的放电容量，400AH的7座、500AH的3座、600AH的7座、800AH的5座。

按设备厂家统计：国外厂家1座（德国阳光）、国内厂家21座（7个国内厂家）。

按布置形式统计：胶体式阀控式密封铅酸蓄电池易采用立式安装，贫液吸附式的阀控式密封铅酸蓄电池可采用卧式或立式安装，多层布置时，宜采用钢架组合结构，应便于安装、维护和更换蓄电池，整体高度不宜超过1.7m。布置形式统计如表1所示。

1.2更换统计

截至2018年5月底，共5座变电站蓄电池整组更换6站次，更换原因均为连续三次充放电循环后，仍达不到额定容量的80%。其中，山西变更换2次（分别运行7年和9年）、长治/大同变运行7年后更换1次，临汾/运城/晋中变运行9年后更换1次。

2.蓄电池常见异常现象及分析

经统计，500kV变电站蓄电池异常主要表现为内阻变大、单体电压下降、容量下降、硫化爬液。

蓄电池内部工作机理复杂，物理层面表现为酸盐化、失水、板栅腐蚀、活性物质软化等。运维层面表现为：①环境温度过高，阀控式蓄电池随环境温度升高，极板腐蚀速度加快，且消耗更多的水，导致蓄电池短时间内失效;②充电电压设置过高，长期过充，蓄电池正极在析氧反应作用下促使板栅腐蚀和水损耗加速，使得蓄电池电压下降，而频繁均充导致安全阀频繁开启，内压升高，出现冒气、爬酸等现象;③长期浮充电，只充电不放电会造成蓄电池阳极极板钝化，使蓄电池内阻增大，容量下降。

3.故障防范及处理措施

3.1故障防范

①运行参数设置。设置均充电压、浮充电压、单体电压越限告警、充电限流、浮充转均充间隔，并定期核对。

②环境温度控制。蓄电池对环境温度较为敏感，运行中应保持环境温度在22-25℃，尤其注意站用变切换后重新开启空调。

③单体电压检查。正常每月测量一次，容量下降时应缩短测量周期。测量工具为万用表，无法存储分析数据，国网江西省电力有限公司检修分公司正在研制具备电压值智能判别、自动存储，能单兵测量的工具。

④日常巡视着重检查连接条有无腐蚀;壳体有无渗液变形，极柱周围是否有渗液或酸雾;如有应及时清洁，保持蓄电池表面干净，并填报缺陷及加強监视。

⑤核对性充放电。新安装或技改后的阀控蓄电池组必须进行全核对性放电试验。运行的第一年和以后每隔2年进行一次核对性放电试验。运行4年后应每年进行1次核对性放电试验。严禁过放电，当单节电压降至1.8V时自动停止放电。核对性放电结束后，静置1-2h，即应进行回充电，采用恒流限压充电→恒压充电→浮充电方式进行。

⑥配置智能化管理系统，现有维护需将蓄电池脱离系统、定检间隔时间固定，不能适应蓄电池性能变化，耗时耗力，检修公司2017年研制的蓄电池在线监测维护系统，能远程进行容量和内阻测试，通过分析电压、电流、温度、浮充/均充状态，已在东乡变应用，下一步计划在进贤、抚州等5座变电站安装。

另外，还应做好蓄电池单体故障、整组故障等事故预案，运维人员能在故障发生时迅速隔离故障，安全转移直流负荷。

3.2故障处理

IEEE1118-1996公布的数据中，当电池的实际容量下降到额定容量90%以下，电池进入衰退期，下降到80%以下，电池进入急剧衰退状况，且衰退期变短，此时电池组存在极大事故隐患，如太原、大同电池组2015年试验容量还大于额定容量80%，而1年后的2016年核对性放电容量仅为25%。

①蓄电池内阻异常或电压异常。发现内阻或电压异常，用万用表测量电压，若电压正常，考虑直流巡检仪或其他通信故障，否则应开展核对性充放电，反复充放电方法恢复容量。异常电池小于4节，考虑更换单体蓄电池，大于4节，考虑整组更换。更换单体蓄电池时应使用同厂家产品，新旧内阻不同，电池充放电时差异明显，串联使用，会造成单只过充或欠充。

②蓄电池组容量低于额定容量80%。若连续三次充放电循环后，仍达不到额定容量的100%，应加强监视，缩短单个电池电压普测周期。若连续三次充放电循环后，仍达不到额定容量的80%，应联系检修人员处理，考虑整组更换。

结语：

变电站直流蓄电池组是运维人员容易忽视的设备，本文总结了蓄电池组日常重点维护事项以及常见异常现象，为运维人员提供借鉴，同时，运维人员也应将蓄电池组与其他一、二次设备同等看待，切实保障好直流供电最后一道防线。

参考文献：

[1]中华人民共和国国家经济贸易委员会.电力系统用蓄电池直流电源装置运行与维护技术规程：DL/T724—2000[S].北京：中国电力出版社，2016.

[2]中华人民共和国国家发展和改革委员会.电力工程直流系统设计技术规程：DL/T5044—2004[S].北京：中国电力出版社，2015.