关于变电站蓄电池组运维及更换周期的探讨

张春光

摘要：在变电站中，蓄电池组是非常重要的组成部分，其是保证事故停电时供电的重要保障。而在其运行维护过程中，须要一种检测变电站蓄电池组是否可靠连接直流系统的方法。蓄电池组是直流电源系统的核心部件，为电力系统中二次系统负载提供安全、稳定、可靠的电力保障，确保了保护设备、通信设备、自动化设备的正常运行，因此蓄电池组的维护也一直是直流电源系统维护工作的重点和难点。本文首先分析了当前变电站蓄电池组管理面临的新问题，其次探讨了解决对策，以供参考。

关键词：蓄电池组;使用寿命;更换周期

引言

蓄电池组是变电站直流系统的备用电源，在变电站内发生交流电失电的情况下迅速反供直流母线，向站内重要设备提供电能，确保继电保护装置可靠动作、断路器可靠开断，达到切除故障的目的。《国家电网有限公司十八项电网重大反事故措施（2018年修订版）》（以下简称“国网十八项反措”）要求，站用直流电源系统运行时，禁止蓄电池组脱离直流母线。虽然蓄电池组脱离直流母线是小概率事件，但一旦发生就将是灾难性事故，造成极其重大的经济损失和社会影响。

1当前变电站蓄电池组管理面临的新问题

1.1蓄电池的特性决定了其无法应用其他备品备件的库存方式

一般当变电站中设备出现故障时，可以利用库存设备实现快速更换。但是蓄电池组中有个别蓄电池损坏却不能随意更换，需要同厂家、同型号、同批次的蓄电池，且内阻相同才能更换，否则新旧蓄电池搭配在一起使用，将会加快整组蓄电池的损坏速度。因此，当蓄电池组中某只蓄电池损坏，不能用其他蓄电池简单替换，只能拆除处理;而当一组蓄电池组中损坏的蓄电池达到一定数量，使该蓄电池组电压不能满足直流系统的要求时，必须整组进行更换。另外，由于蓄电池存在自放电现象，任何蓄电池在不充电的情况下，放置一段时间后其容量会自然下降，若时间足够长，蓄电池将因容量消失殆尽而损坏。所以必须配套直流充电装置对蓄电池进行长期的充电保养。

1.2东郊变GZDW111A直流系统电压异常告警

2000年11月，东郊变直流屏告警，现场检查发现，电压异常告警，合闸母线电压达到280V左右，此时工作的两块模块的输出电压也异常升高到280V左右，监控单元的故障灯报警，封闭式蓄电池内能够听见“丝丝”的过充电气泡声。立即停用充电模块，用蓄电池带所内直流负荷，停用监控模块，此时，直流母线电压恢复正常。首先采取以下措施，断开充电屏的交流电源，使充电设备断电。过几分钟后，给上交流电，投入监控模块和充电模块，故障依旧。初步判断是由于监控模块内部故障引起的电压异常。此时，停用故障的监控、充电模块，将系统内备用模块投入运行。备用模块直接接在直流控制母线上，给控制母线供电，带常规所内直流负荷，开关合闸电流由蓄电池供给。之后经生产厂家来人检查发现，故障出现在监控模块内，有一个监控芯片损坏，造成输出模块电压异常升高，更换芯片后故障消除。这里要说明，此套设备出现故障时，遇到故障处理不了时，应及时投入备用模块带出直流负荷，保证蓄电池不能过放电。还应联系厂家尽快来人处理。

2解决对策

2.1从管理层面加强变电站蓄电池组运维的管控

1）加强直流检修维护专业人员与运维部相关人员的合作，协同将各变电站蓄电池组每年的核对性充放电情况进行汇总和分析，对使用年限达6年以上或已经出现个别故障蓄电池的蓄电池组进行重点监测，对可能接近寿命周期的蓄电池组提前做出预案。2）直流检修维护专业人员建立蓄电池组寿命周期变化趋势的数据库，绘制不同厂家、不同型号、不同容量、不同标称电压等级蓄电池的寿命变化曲线，研究不同蓄电池寿命周期的经验值。这项工作虽然有一定的滞后性，但收集的数据能为日后的检修维护工作提供参考。3）加强与公司技术部门分管专责的联系，及时反馈直流系统蓄电池运行中发现问题，且应建立一个由公司技术部门分管专责、一线直流检修专业人员和检修、运维部门技术专责参与的，旨在总结当年各站蓄电池组的运行情况及发现问题的讨论分析会，为公司直流系统蓄电池组下一年度更换计划提供正确合理的依据。同时，确保需要更换的蓄电池组能及时更换。

2.2检测蓄电池组连接直流母线常用方法分析

根据Q/CSG1203003-2013《中国南方电网公司变电站直流电源系统技术规范》5.2.6规定“在进行切换操作时，蓄电池组不得脱离直流母线，在切换过程中允许两组蓄电池短时并列运行”。因此，在现场运行维护管理中如何保证变电站蓄电池组可靠连接直流电源系统很关键。在以往，巡视人员只是通过查看直流系统表计或者观察集中监控显示判断蓄电池是否接入直流母线，蓄电池电流表有数值可认为有电流通过蓄电池组，就理解蓄电池组已接入直流母线。蓄电池组电流浮充状态电流很小，巡视维护时可以通过改变蓄电池浮充状态观察蓄电池组电压电流，是否跟随充电机电压变化判断其是否可靠连接直流母线，但表计精度会影响巡视人判断。还可以通过查看蓄电池输出开关状态显示判断，但是蓄电池输出转换开关分合是经过附加行程开关信号状态判断，行程开关故障将会造成误判主开关真实位置。

2.3蓄电池组离线监测

蓄电池组离线监测模块采用蓄电池组充电机电压比较法，实时监测任意情况下蓄电池组与直流母线的连接状态，一旦出现蓄电池组脱离直流母线的情况就能及时且可靠报警，通知运维及检修人员。当蓄电池组错误脱离直流母线时，蓄电池组自动控制投入模块能可靠动作，将蓄电池组迅速、安全、正确地自动投入直流系统;当蓄电池组正确脱离直流母线时，蓄电池组自动控制投入模块能可靠地不动作。

2.4免维护蓄电池和高频充电设备的运行维护

免维护铅酸蓄电池为连续浮充电应用设计的，也可用于循环充放电使用。充电方法必须采用限流—恒压方法进行。蓄电池在恒压充电时电流逐渐减少，并最终趋于稳定，如果降至0.01C10以下，并保持3—5小时基本不变时这表明电池已基本充饱，可以转浮充运行。充电机均可以根据事先设定好的运行参数，自动完成蓄电池的恒流充电、恒压充电和浮充电过程。充电设备的参数，根据所配蓄电池的参数进行调整正确，一定要保证浮充电压、均充电压在合格范围内，保证蓄电池正常浮充电运行，不至于造成过充、过放电。参数设定好后，如无特殊需要，不要随意更改。蓄电池可以在-20C—+50℃内使用。有效的工作温度5—35℃，如果要获得最佳的使用寿命应在15—25℃环境下使用。蓄电池在运输、储存和安装过程中若时间很长会失去一定容量。如果不需校核容量，当电池开路端电压≥2.13V时可以直接投入浮充运行，但开路端电压<2.13V时应先进行均衡充电，然后投入浮充运行。

结语

综上所述，本文研发的变电站直流系统蓄电池组自动投入装置基于电压比较法监测的原理，能监测蓄电池组脱离直流母线，确保蓄电池组在错误脱离直流母线时能及时投入，避免交流故障导致直流系统失电的重大风险，消除了安全隐患，满足了变电站自动化设备、通信设备不掉电的考核指标与保护装置设备可靠率的要求。

参考文献

[1]田羽，何仲，范春菊.变电站蓄电池容量计算和算法改进[J].电力系统保护与控制，2010，38（22）：210～213.

[2]柴玉红，王润琴，杨爱晟.变电站直流系统蓄电池在线维护技术研究及应用[J].山西电力，2014，188（5）：11～13.

[3]吴红斌，顾缃，赵波，等.蓄电池充放电管理的全过程仿真研究[J].电子测量與仪器学报，2014，28（8）：843～849.