钢铁企业高压系统直流屏蓄电池的运行维护研究

周海宝

摘  要：随着电网并网规模的不断增大以及供配电设备种类的不断增多，高压系统经常出现直流屏蓄电池故障问题，严重影响了高压系统的运行性能。为了解决这一问题，更好地维护直流屏蓄电池，现以钢铁企业为例，根据蓄电池常见的运行方式，针对直流屏蓄电池存在的故障问题进行简要地分析，并从初始充电与放电工作、浮充与均充、电池容量测试与维护、设备的故障检查及问题处理4个方面入手，为实现对直流屏蓄电池运行维护提出具有建设性的建议。希望通过这次研究，为相关维修人员提供有效的借鉴和参考。

关键词：钢铁企业  高压系统  直流屏蓄电池  运行  维护

中图分类号：X76                              文献标识码：A文章编号：1674-098X（2021）04（b）-0053-03

Research on the Operation and Maintenance of DC Battery in High Voltage System of Iron and Steel Enterprises

ZHOU  Haibao

（Tangshan Stainless Steel Co.， Ltd.， Tangshan， Hebei Province， 063100  China）

Abstract： With the increasing of power grid scale and the increasing of power supply and distribution equipment， high pressure system often dc panel battery failure problems， seriously affect the performance of the high pressure system， in order to solve this problem， to better maintain the dc screen and battery now in iron and steel enterprises， for example， according to the common battery operation mode， aiming at the existence of dc panel battery failure problems are briefly analyzed， and the initial charge and discharge work， floating and charger， battery capacity test and the maintenance， the equipment fault inspection and handling four aspects， in order to realize the dc panel battery operation maintenance put forward constructive Suggestions. It is hoped that this study can provide effective reference and reference for relevant maintenance personnel.

Key words： Iron and steel enterprises; High pressure system; DC screen battery; Run; Maintenance

隨着我国科技水平的不断提高，直流屏蓄电池被广泛地应用于钢铁企业高压系统中，为进一步提升高压系统的稳定性、可靠性和安全性，满足企业用电需求发挥出重要作用。因此，为了提高直流屏蓄电池运行性能，延长直流屏蓄电池使用寿命，提高钢铁企业的生产力和市场核心竞争力，如何科学维护直流屏蓄电池是相关维修人员必须思考和解决的问题。

1  蓄电池运行方式

直流屏蓄电池的运行方式主要有两种，一种是浮充电方式，另一种是充电—放电运行方式，接下来，针对蓄电池的使用特点，对这两种运行方式进行详细介绍。

1.1 浮充电方式

直流屏系统内含有整流屏，该整流屏与蓄电池之间存在串联关系。在整流屏的作用下，不仅可以向直流合母提供相应的直流电源，还能为蓄电池提供强大的浮充电服务功能，确保蓄电池始终保持满电状态。一旦整流屏出现运行异常问题，蓄电池需要独自承担所有的直流负荷工作量，直到整流屏能够正常运行时方可结束，然后，对蓄电池进行充电处理，当充电处理工作完成后，蓄电池将一直处于浮充电状态。

1.2 充电—放电运行方式

在充电—放电运行方式的应用背景下，通常需要用到两组不同类型的蓄电池以及一个充电机。当蓄电池处于正常、稳定地运行状态时，某一组蓄电池自动与放电母线之间建立起有效地连接，确保该组蓄电池能够持续不断地放电，而另一组蓄电池会借助充电机的作用，自动完成自我充电。为了避免蓄电池出现过度放电现象，提高蓄电池供电的稳定性、可靠性和安全性，需要将蓄电池内部的耗电量控制在75%之内，并且在达到消耗的预算值时，需要停止蓄电池的放电，然后，对其进行充电，确保蓄电池达到满电状态。

2  直流屏蓄电池的故障分析

为了科学地维护高压系统直流屏蓄电池的运行状态，延长该蓄电池的使用寿命，相关维修人员要对直流屏蓄电池的故障问题有一个全面的认识和理解，在此基础上，提出具有针对性地直流屏蓄电池运行维护策略，为后期维护工作的有效开展提供重要的依据和参考。

2.1 蓄电池的外壳发生变形

直流屏蓄电池在实际运行中，尽管外壳采用强度较好的ABS和PP两种聚合物高分子材料出现外壳变形现象的概率较低，但是，在使用直流屏蓄电池的过程中，一旦出现充电电流过大、充电电压过高、内部有短路或局部放电、温升超标等问题，会造成直流屏蓄电池内部压力升高[1]，可能引发外壳形变;此外，在运输和存储、安装直流屏蓄电池的过程中由于碰撞跌落等原因可能造成蓄电池外壳损坏破裂，一旦该蓄电池内部压强发生突变，同样会导致该蓄电池外壳发生不同程度的变形，一旦电池壳体变形，就会使极板靠的不紧，电解液也就不能充分发挥作用，使电池内阻增大，放电容量减小，严重缩短了该蓄电池的使用寿命，造成高压系统无法可靠、稳定、安全地运行，将给企业连续稳定生产带来供电隐患。

2.2 蓄电池渗漏液

直流屏蓄电池渗漏液主要是指蓄电池经过长期使用后出现电池内部电解液外流问题，这些渗漏液通常会覆盖在蓄电池阀口处[2]，因此，很容易被相关维修人员发现。导致直流屏蓄电池形成渗漏液的原因主要体现在以下几个方面：（1）直流屏蓄电池外部温度超过了自身所能承受的最大值;（2）直流屏蓄电池内部线路出现短路或局部放电问题;（3）直流屏蓄电池在充电处理时，电流值、电压值超过标准值;（4）蓄电池本身密封不严或者壳体有破裂。蓄电池漏液容易导致极柱及连接排腐蚀，增加接触内阻，引发极柱连接处温度升高，严重时可能引发蓄电池壳体燃烧。另外，蓄电池漏液必然引起蓄电池失水，造成蓄电池容量下降，降低使用寿命。因此，为了从根本上解决直流屏蓄电池渗漏液这一问题，相关维修人员要从以上四个原因出发，进行一一分析和解决，以保证这一故障问题解决的有效性和科学性，为确保直流屏蓄电池能够可靠、稳定、安全地运行打下坚实的基础。

2.3 蓄电池内部开路

当直流屏蓄电池内部出现开路故障问题时，会导致该蓄电池出现零电流现象，造成该蓄电池无法可靠、稳定、安全地运行。导致直流屏蓄电池内部出现开路现象的根本原因是该蓄电池内部导体出现损坏[3]。一旦直流屏蓄电池内部导体无法正常运行，将会严重影响该蓄电池内部电流的导通性，如果直流屏蓄电池极板遇到较大的外界力，将会导致直流屏蓄电池出现变形、断裂等不良问题，因此，为了提高直流屏蓄电池的运行性能，关于这一问题的分析和解决一定要引起相关维修人员的充分重视。

3  直流屏蓄电池运行维护

3.1 初始充电与放电工作

直流屏蓄电池内部含有大量的化学元素，这些元素通过化学反应，可以促使蓄电池产生大量放电现象，为了保证蓄电池安装的科学性和合理性，在正式安装蓄电池之前，需要对蓄电池进行合理地充电，确保蓄电池电能充足性。例如：蓄电池的常用电压值通常为235V，在对蓄电池进行充电时，需要将充电电流控制在10A左右[4]，充电时间控制在48h左右。当充电工作结束后，相关维修人员要采用性能测试的方式对直流屏蓄电池系统的运行性能进行全方位测试，确保直流屏蓄电池系统能够可靠、稳定、安全地运行。由此可见，为了保证直流屏蓄电池的维护效果，相关维修人员要做好对蓄电池的充电工作和放电工作[5]，确保该蓄电池质量达标，电能充足，为进一步地提升高压系统的工作效率和效果打下坚实的基础。

3.2 浮充电

直流屏蓄电池在实际的运行中，通常采用浮充电的方式进行运行和工作的，浮充运行是蓄电池的最佳运行条件，运行时电池一直处于满电量状态，可使蓄电池达到最大使用寿命。但当蓄电池在进行充电的过程中，如果遇到充电不均匀现象时，那么会直接影响蓄电池的运行能力，为了避免这一问题的出现，进一步提高直流屏蓄电池的运行性能，相关维修人员要根据直流屏蓄电池的性能，科学把控浮充与均充之间的平衡性。例如：通常情况下，阀控蓄电池无需进行充电，但是，个别新阀控蓄电池在进行初次使用时，需要对其进行充电，确保这类电池内部电能的充足性和稳定性[6]，为确保高压系统能够可靠、稳定、安全地运行提供源源不断的电能。

3.3 电池容量测试与维护

阀控式蓄电池温度对容量影响较大，阀控式蓄电池在环境温度为25℃时的容量为100%，当高于25℃时，每升高10℃蓄电池的实际容量会减少一半;而在低于25℃条件下，在20℃时蓄电池实际容量降到95%，在15℃时蓄电池实际容量降到90%，在10℃时蓄电池实际容量降到84%，在5℃时蓄电池实际容量降到76%，在0℃时蓄电池实际容量降到71%，因此，维护人员要控制好蓄电池的环境温度使其保持在25℃左右的最佳温度。当直流屏蓄电池经过长时间的使用后，电池运行性能会有所下降，蓄电池的容量会逐渐减低或失效，为了进一步提升直流屏蓄电池的运行性能，相关维修人员要加大对电池的维护力度，确保直流屏蓄电池的稳定性、可靠性和安全性。对于那些使用年限不到3年的直流屏蓄电池而言，相关维修人员需要每隔一年，对其进行放电处理，确保所释放的电量占直流屏蓄电池总电量的5/10[7];对于使用年限超过3年的直流屏蓄电池而言，相关维修人员要对其进行彻底放电，同时，还要做好对蓄电池放电测试工作。在这个过程中，为了保证蓄电池放电测试结果的真实性、准确性和完整性，首先，要对直流屏蓄电池进行充电处理，确保该蓄电池处于电能充足的状态，当充电操作结束后，需要将直流屏蓄电池静置一段时间，靜置时间通常控制在8h以上，然后，对其进行放电测试。当直流屏蓄电池的使用期限超过3年后，需要对其进行全部放电处理，如果，该蓄电池所释放的电量低于总电量的80%时，说明该蓄电池使用寿命结束，需要淘汰和更换，否则可能因电池容量不足，导致停电时不能支撑直流系统相关操作。2020年10月不锈钢公司1580区域2#主变跳闸导致辅传动10kV全部停电，期间停电后直流屏蓄电池未能发挥应有作用，造成6kV变压器所带的水除鳞1#、2#、3#电机无法完成跳闸，而润滑油泵因停电无法供油造成1#、2#、3#水除鳞泵轴断油损坏。此事故高压恢复送电只用了45min确造成1580轧线停产4h10min，直接经济损失500万元。事件分析，1580E3配电室，直流屏系统蓄电池运行已有5年，电池容量下降，但日常维护中未能及时检测发现，当面临负载冲击时，蓄电池组输出电压大幅下贱，无法达到开关最低动作电压的要求，导致润滑泵停电除磷泵联锁保护因直流屏蓄电池容量不足没有动作，除磷泵在没有润滑的情况下持续运行，造成除磷泵轴损坏，损失扩大。为此，为了提升高压系统的运行性能，相关维修人员要在第一时间内检测、判断需要更换的蓄电池，并快速完成对直流屏蓄电池的置换工作，以达到提高直流屏蓄电池运行性能的目的。

3.4 设备的故障检查及问题处理

在对设备故障进行检查的过程中，相关维修人员要实时跟踪和关注直流屏蓄电池电压值，确保该蓄电池电压值不能低于直流屏蓄电池放电时所要求的电压值，否则，要停止直流屏蓄电池使用。另外，为了提高直流屏蓄电池故障检查结果的准确性，实现对该蓄电池故障问题的全面解决，相关维修人员要科学、合理地检测直流屏蓄电池的实际运行情况，并及时记录和保存最终的检查结果，一旦发现部分直流屏蓄电池质量不达标，需要对其进行更换，避免因直流屏蓄电池质量不合格而影响高压系统的运行性能，进而给钢铁企业造成不必要的经济损失。

4  结语

综上所述，直流屏蓄电池作为高压系统重要组成部分，其运行性能直接影响了高压系统的工作效率，因此，相关维修人员必须要严格按照相关标准和要求，加强对直流屏蓄电池的科学维护，确保该蓄电池能够可靠、稳定、安全地运行，只有这样，才能确保该蓄电池一直处于良好的工作状态，为进一步提升高压系统的运行效率和效果，实现钢铁企业社会效益和经济效益的最大化，促进钢铁企业的健康、可持续发展提供有力的保障。

参考文献

[1] 蒋国臻，王嘉斌，王森，等.浅谈直流系统蓄电池并联保护器的应用[J].电气技术，2020，21（5）：103-106.

[2] 林敏子.免维护蓄电池直流屏设计方案分析[J].山东工 业技术，2020（6）：291.

[3] 施兵华.浅谈直流屏蓄电池放电试验的可行性操作方法[J].民营科技，2019（9）：64.

[4] 曾麟.变电站蓄电池组智能管理系统的研究与应用[D].福州：福州大学，2020（8）：4528.

[5] 金福鑫.免维护铅酸蓄电池组在线活化技术[J].设备管理与维修，2019（S1）：50-51.

[6] 马明霞.直流系统的运行维护与接地处理在变电站中的应用[J].科技创新与应用，2018，（32）：185.

[7] 陈红雨.免维护铅酸蓄电池[J].电源技术，2019（19）：159-161.