探究蓄电池故障检测与运维管理中的注意事项

陈达敬

（广东电网有限责任公司 东莞供电局，广东 东莞 523000）

0 引 言

我国变电站运行过程中往往通过蓄电池实现负荷调控。尤其是在断电情况下，可快速通过蓄电池向事故性负荷进行通电，从而保障区域用电的有效性、可靠性以及稳定性。但在上述过程中，环境因素和技术因素等均容易影响蓄电池的蓄电能力、放电性能以及使用寿命，需在智能监测技术基础上做好其运行状态的实时检测及运行风险的全面管控，这样才能够从根本上改善变电站运行过程中蓄电池的安全效益与经济效益[1]。

1 蓄电池故障情况及运维现状分析

变电站系统中，蓄电池面向通信设备、继保装置及监测装置供电，或作为变压器故障后的备用电源使用，其安全性能和运行状态直接影响着变电可靠系数，需全面重视。

从本单位辖区内2020年35 kV及以上变电站蓄电池故障统计情况来看，蓄电池的异常形式包括内阻较大引起的高损耗、浮充电压过高造成的容量不达标以及硫化爬液导致的短路并热失控等，其关键致因见表1。

表1 35 kV及以上变电站蓄电池的故障致因

除物理因素外，运维管理工作也在一定程度上决定着变电站蓄电池的使用效果。从上述故障统计中可以发现，本单位对35 kV及以上变电站蓄电池运维管理重视力度不足，部分区域蓄电池运行过程中温度较高，充电电压值较大，存在过度放电与长期浮充电现象，造成蓄电池容量不达标和无容量输出等，亟待调整和优化。

2 变电站蓄电池故障检测系统构建

变电站蓄电池故障监测过程中可以利用内阻测试原理，确定蓄电池的安全状态及使用性能，其方法包括单电池测试和循环放电测试两种。其中，单电池测试针对单一蓄电池的运行条件及电池本身的状况设计主控模块电路转移模式（Circuit Transfer Mode，CTM）、支持Modbus协议的RS485总线接口模块以及单电池采集模块，实现通电后的蓄电池内阻测定。循环放电测试将一组电池组分成多个循环，每次测量内阻时先对第一个循环进行放电，结束后再对第二个循环进行放电，直至最后一个循环。在放电的同时，系统高速采集每节电池的放电曲线，取得压降后测出每节电池的内阻。放电负载采用了恒流负载，确保电压变化时每次放电的电流不变。系统可以被设成间隔一定时间自动测量一次内阻，无需人工干预。

本次设计过程中根据蓄电池循环放电特性曲线，测量压降后的蓄电池内阻值，观察蓄电池是否存在安全隐患。该检测系统主要包括性能测试单元、通信单元、服务器以及监控终端等，架构见图1。

图1 变电站蓄电池在线监测系统架构

2.1 性能测试单元

借助单体性能测试器及电流传感器测试蓄电池的电压、温度及内阻，分析蓄电池的劣化状态。上述过程中通过双耳四线接线方式，利用脉冲电流放电法依次测量整组蓄电池的性能参数，最大限度降低了测试电流对蓄电池容量的影响，保证了在线监测结果的准确性和有效性[2]。同时，上述测试中利用单体性能测试器在放电情况下自动连续捕捉，其操作非常便捷，测试结果可靠有效，适用范围较广。

2.2 通信单元

通信单元具有良好的双向传输功能。蓄电池前端通信主要通过采集器实现，将单体性能检测及电流传感器中的关键数据传输到协议转换器中，按照既定通信协议数模转换，发送到变电站光端机中。而通信管理系统中的各项监测指令也利用该通信路径，发布到采集器中，控制电流传感器和单体性能测试器完成对应节点的数据采集[3]。

2.3 监控单元

监控单元由监控主机、服务器以及通信管理系统3部分构成。前两者主要负责蓄电池状态显示及数据分析，后者则主要实现面向调度工作的运维管控。将蓄电池的状态信息和内阻等数值采集到服务器中，利用专家诊断模型快速分析是否存在安全隐患，并在监控主机中以可视化图像显示。若存在安全风险，则此时监控主机和通信管理系统同时报警，调度人员可在通信管理系统中调取蓄电池信息，发布运维管理的相关指令。

3 蓄电池运维管理过程中的关键事项

为进一步提升变电站蓄电池运行的安全性、可靠性以及稳定性，运维管理人员需根据在线监测结果做好故障处理、电池维护、现场管控等工作，从全周期出发做好蓄电池运行风险防控，以确保其能够满足变电站供电需求，从根本上改善变电站运行的安全效益与经济效益。

3.1 故障处理

针对变电站蓄电池内阻造成的电压异常问题，可适当考虑更换更高性能的蓄电池组，调整其充电方式，避免出现过充或欠充导致的容量负荷不一致现象。针对持续电容达不到额定值的问题，可先对蓄电池组的电容量进行测试，如果在3次连续的充放电测试中整组蓄电池无法达到额定容量的80%，则应考虑更换[4]。

3.2 电池维护

变电站蓄电池维护的过程中应做好单体电压检查、新电池的大充大放以及电池外观测试等工作。其中，单体电压检查主要是对变电站蓄电池组的浮充电压情况进行检测，观察单节电压值是否在标准范围内，若低于2.18 V则应及时人工转均衡充电操作。蓄电池在使用的过程中必须每年做一次容量恢复试验，通过大充大放激发蓄电池内部的活性物质，从而提升其整体性能。蓄电池外观检查过程中则侧重绝缘外皮、接电线路、螺栓固定、发热情况等是否正常，确定其安全性能等[5,6]。

3.3 现场管控

变电站蓄电池运行过程中对现场环境要求较高，需严格控制温湿度，做好现场防护。如在温度控制过程中，应尽量保持在22～25 ℃，夏冬季节可适当安装空调。在湿度控制的过程中，应增加通风机，必要时安装干燥装置，避免由过潮引起的蓄电池绝缘事故、蓄电池腐蚀等。在积尘较为严重的地区，应定时清理并安装防尘装置，避免蓄电池运行过程中积尘闪络。在动物出没较为频繁的地区，应安装隔离栏、防护网等，做好现场保护。

4 总 结

变电站蓄电池运行过程中很容易出现由环境因素、技术因素以及管理因素等造成的内阻损耗、容量不达标、短路等问题，严重影响了其运行的安全性能和经济效益。对此，在蓄电池运维管理过程中需借助智能监测技术实现电池内阻、温度等状态数据的实时监测，利用专家诊断模型快速分析蓄电池的故障情况与风险系数，实现早预防、早发现、早控制，从根本上降低变电站蓄电池的故障率，提升变电站直流输电及备用电的经济效益。