變電站蓄電池的常見故障及其維護方法

張耀東　李國強　孫照輝

摘要：蓄電池是變電站直流系統(tǒng)后備能源的來源，它能為變電站二次系統(tǒng)的運行提供源源不斷的動力，相當于二次系統(tǒng)的心臟，所以蓄電池的穩(wěn)定性、實際容量和運維狀況對保障電力系統(tǒng)安全運行方面意義重大。文章分析了變電站蓄電池的常見故障，并探討了其維護方法。

關(guān)鍵詞：變電站；直流系統(tǒng)；蓄電池組；核心設(shè)備；電力系統(tǒng) 文獻標識碼：A

中圖分類號：TM910 文章編號：1009-2374（2015）17-0087-02 DOI：10.13535/j.cnki.11-4406/n.2015.17.044

1 概述

目前，閥控式密封鉛酸蓄電池在濰坊地區(qū)變電站中應(yīng)用十分廣泛。它具有全密封、無須加水維護的優(yōu)點，因此被稱為“免維護”蓄電池。但是正因為具有這樣的優(yōu)點，很多單位在日常的使用過程中忽視了對閥控式密封鉛酸蓄電池的維護和管理，這就使得閥控式密封鉛酸蓄電池容易出現(xiàn)失效或者是容量不足等常見現(xiàn)象。所以，目前相關(guān)的技術(shù)人員正在不斷進行技術(shù)創(chuàng)新和科學研究，希望能夠最大程度地提高閥控式密封鉛酸蓄電池的技術(shù)水平，最大程度地保障電力系統(tǒng)的正常運行。

2 蓄電池運行維護現(xiàn)狀

濰坊地區(qū)變電站直流蓄電池的配置標準一般是，220kV變電站配置200～300Ah的兩組蓄電池，110kV變電站配置小于200Ah的一組蓄電池。目前，公司范圍內(nèi)很多單位受條件限制，在進行蓄電池參數(shù)檢測試驗的過程中存在不健全的地方，影響了工作的全面開展。

一直沿用人工計量蓄電池組的容量測試的方法，制約了工作效率的提高，蓄電池組的容量測試復雜、繁重的工作，因此更加需要通過技術(shù)手段來減少工作中存在的問題，提高工作效率。近些年來蓄電池組數(shù)量不斷增多，技術(shù)人員數(shù)量有限，導致嚴重的比例失調(diào)，因此工作人員常常會忽視對電池的維護，導致容量測試的周期長、測試數(shù)據(jù)不準確等現(xiàn)象的發(fā)生。人們對電能的需求不斷增加，但是電網(wǎng)的建設(shè)數(shù)量不斷提高，相關(guān)的配套建設(shè)還不完善，例如濰坊電網(wǎng)變電站的年增長率達到15%，但是運維人員的配置數(shù)量并沒有增加，檢測手段也有待進一步改善，仍然按照傳統(tǒng)的檢測方法進行檢測，導致電壓測量準確度低，這樣即使付出再多工作量，也不會取得預(yù)期效果，無法發(fā)現(xiàn)系統(tǒng)變電站中蓄電池存在的安全隱患。

3 蓄電池運行故障的原因

蓄電池組在運行的過程中會導致出現(xiàn)失效的現(xiàn)象，如現(xiàn)場浮充電壓不穩(wěn)、內(nèi)部阻力過大、殼體彎曲變

形等。

變電站的蓄電池組在運行過程中會出現(xiàn)容量不達標的現(xiàn)象，更為嚴重的現(xiàn)象是會出現(xiàn)個體電池放電起始就已經(jīng)到達最低限度了。另外，容量測試和內(nèi)阻在線測試等方法是發(fā)現(xiàn)蓄電池組容量不夠用的最有效的方法。

蓄電池組在進行無容量輸出時，部分電池的工作出現(xiàn)故障，形成開路狀態(tài)。在變電站的系統(tǒng)故障引起交流電源故障之后，如果蓄電池組無法有效地提供電源，那么變電站內(nèi)測控保護設(shè)備就會喪失保護直流，最終造成高頻保護或電流差誤動現(xiàn)象，嚴重的將造成電網(wǎng)大面積停電事件的發(fā)生。

蓄電池在受長期浮充的過程中容易出現(xiàn)短路的現(xiàn)象，在這種情況下電池極易產(chǎn)生熱失控現(xiàn)象。根據(jù)作者多年運維統(tǒng)計數(shù)據(jù)和經(jīng)驗表明，變電站中蓄電池失效的原因主要有以下四個方面：

3.1 鹽酸化

由于人為處理不當，增加了電池中的硫酸鉛，這種硫酸鉛很難溶解，處理困難較大，造成這種現(xiàn)象主要有以下兩個方面原因：一方面是由于電池長時間處于不完全充電或者長期閑置的狀態(tài)，長此以往，電池的負極會轉(zhuǎn)為硫酸鉛；另一方面是由于電池長期失水，增加了電池中硫酸的濃度，最終形成了硫酸鉛。鹽酸化減少了電池的容量，嚴重則可能導致電池開路。

3.2 失水

失水是蓄電池最常見的故障之一。由于氣體化合效率低、電池殼體滲水等原因造成了蓄電池失水，而過充電流大、浮充電壓高、溫度高、安全閥開閥壓力低也會使電池的失水速度加快。通常來說，失水大于15%則電池失效。

3.3 板柵的腐蝕和變形

導致電池使用壽命減短的一個重要原因便是板柵的腐蝕，鉛酸蓄電池在充電的過程中正極板柵與負極板柵相比，更容易被氧化，正極板柵被氧化的過程中，其含量和體積不斷擴大，導致板柵的腐蝕和嚴重彎曲變形。

3.4 活性物質(zhì)軟化

電池的不斷繁復循環(huán)的利用導致晶型不斷轉(zhuǎn)化，由原來的Or.變?yōu)锽型。B型的晶粒具有細小、綜合力差的特點，這就削弱了活性物質(zhì)的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，可以對活性物質(zhì)加以軟化直至脫落，最終會導致電池失效。

4 加強對蓄電池維護的有效方法

4.1 設(shè)備的選擇及配置

蓄電池要選擇合適的配置，對變電站的直流負荷和交流失電后變電站事故的照明都要考慮，參照一般標準的蓄電池配置固定容量的放電率為8～10h，要使用同一廠家的和容量都十分相同的電池。

同一所站用變壓器不能在電設(shè)備配置的兩組工作電源中使用，要分別來自兩臺不同的變壓器，這樣做的好處是為了禁止站用交流失電過長時間，最終造成蓄電池過量放電。

在選擇主充電設(shè)備模塊時，盡量選擇質(zhì)量好的而且要具有實時監(jiān)控和智能化管理功能。這樣有利于運行維護人員了解通過后臺監(jiān)視器的數(shù)據(jù)，進而直接監(jiān)督直流系統(tǒng)工作狀況，另外N-1備用模塊能夠保證當充電設(shè)備出現(xiàn)故障時，備用模塊的運用可以防止蓄電池因模塊故障而造成蓄電池過度放電。

4.2 在投入使用前需要注意的事項

假如蓄電池閑置了三個月或者是更長的時間，就要在使用之前將其充滿，即使用最大的充電電流也不應(yīng)該超過0.25C10A，一直保持著充電的狀態(tài)直到電流穩(wěn)定在3～6h上。浮充電壓、均充電壓、溫度補償系數(shù)、轉(zhuǎn)均充數(shù)據(jù)、轉(zhuǎn)浮充數(shù)據(jù)、交流過壓值、交流欠壓值及充電限流值等參數(shù)對蓄電池的運行有著重要的影響，但是這些參數(shù)的設(shè)置要嚴格按照說明書中的內(nèi)容要求來確定。

4.3 日常工作內(nèi)容

周圍的環(huán)境與溫度可以影響到蓄電池的放電容量、使用壽命及內(nèi)阻方面，導致開關(guān)溫度補償功能的靈敏度和調(diào)整幅度不高，由此看來環(huán)境的溫度是十分重要的。運維人員在每天檢查蓄電池室溫環(huán)境時要做好記錄，室溫在22℃～25℃之間可以延長電池使用壽命。

每天要檢查電池的浮充電流，檢查完之后做好記錄。如果出現(xiàn)在蓄電池的浮充電流發(fā)生突變時，要及時查明原因并做出相應(yīng)的處理。

電壓及終端電壓每個月都要進行依次檢測。在檢查的過程中如果個別的單體電池浮充壓低于2.18V時，要對電池組進行人工轉(zhuǎn)換均勻充電。如果在充電過后仍然不能恢復正常的電池，針對這種情況要及時聯(lián)系廠家進行處理。端電壓可以反映電池的工作狀況，所以在測量時不能僅僅停留在浮充狀態(tài)，還要在放電狀態(tài)下進行。

每年進行一次容量恢復試驗可以保證電池有充足的容量來活化電池內(nèi)的活化物質(zhì)，使電池容量得到恢復。如果出現(xiàn)蓄電池不均衡狀況時進行較深度的放電或是其在運行三個月時，最好采取均衡的方式對電池進行

充電。

每次當電池運行的時候，蓄電池連接螺栓是每周都必須進行檢查的，主要檢查是否有發(fā)熱的現(xiàn)象出現(xiàn)，每個月還要檢查一次蓄電池的外觀是否有發(fā)生變形的現(xiàn)象，每六個月都要進行一次連接導線、螺栓的檢查，看看是否存在松動或者腐蝕的情況，當發(fā)現(xiàn)螺栓出現(xiàn)松動，必須立刻擰緊，有腐蝕污染的接頭也應(yīng)及時清潔。

要對蓄電池的檢測記錄進行保留，對比原始的數(shù)據(jù)，如果發(fā)現(xiàn)問題要及時處理。

5 結(jié)語

通過分析蓄電池的故障，證明了蓄電池產(chǎn)生的故障是有規(guī)律可循的，通過一些可行的管理手段，提高蓄電池的使用壽命，降低蓄電池存在的危險。

參考文獻

[1] 李宏偉.閥控式密封鉛酸蓄電池實用技術(shù)問答[M].北京：中國電力出版社，2010.

[2] 電力系統(tǒng)用蓄電池直流電源裝置運行與維護技術(shù)規(guī)程（DL/T 714-2000）[S].

作者簡介：張耀東（1986-），供職于國網(wǎng)山東省電力公司濰坊供電公司，研究方向：變電二次檢修；李國強（1986-），供職于國網(wǎng)山東省電力公司濰坊供電公司，研究方向：變電二次檢修；孫照輝（1983-），供職于國網(wǎng)山東安丘市供電公司，研究方向：電網(wǎng)建設(shè)管理及技術(shù)管理。

（責任編輯：秦遜玉）