淺談典型換流站蓄電池運行與維護

周亞樹　辛亮　曹顯武　農高照　楊茂

【摘 要】目前隨著大型換流站、變電站的建立，蓄電池作為低壓直流系統(tǒng)的重要組成部分已經(jīng)越發(fā)重要，其為換流站的安全穩(wěn)定運行提供了堅實保障。本文針對典型換流站的蓄電池在日常運行中出現(xiàn)的問題進行初步的分析探討，提煉出一些可借鑒的運行維護經(jīng)驗。

【關鍵詞】蓄電池；換流站；運行；維護

0 引言

換流站的直流系統(tǒng)是繼電保護、自動裝置和斷路器正確動作的基本保證，其穩(wěn)定運行對防止系統(tǒng)破壞性事故擴大和設備嚴重損壞至為重要。正常時直流系統(tǒng)中的蓄電池組處于浮充電備用狀態(tài)，當交流電失電時，蓄電池迅速向事故性負荷提供能量。如各類直流泵、事故照明、交流不停電電源、事故停電、斷路器跳合閘等，同時也必須為事故停電時的控制、信號、自動裝置、保護裝置及通信等負荷提供電力。顯然在交流失電的事故狀態(tài)下，蓄電池應作為變電站的備用能源。

1 蓄電池選用

以前，應用較為普遍的有鎘鎳蓄電池和鉛酸蓄電池兩種，充電設備采用可控硅整流裝置，但這兩種蓄電池存在維護工作量大，且復雜等現(xiàn)象，不利于集控站的安全運行。而采用可控硅相控技術的充電設備，在紋波、體積、效率等方面不盡入意，監(jiān)控系統(tǒng)也不完善，采用主從備份行方式，集控站使用起來不方便，達不到電力系統(tǒng)新的技術標準。

目前換流站多采用閥控蓄電池，其在于自身結構上的優(yōu)勢，電解液的消耗量非常小，在使用壽命內基本不需要補充蒸餾水。它還具有耐震、耐高溫、體積小、自放電小的特點。使用壽命一般為普通蓄電池的兩倍。

2 典型換流站蓄電池的配備及運行規(guī)定

2.1 蓄電池配備

換流站應根據(jù)需要配置低壓直流系統(tǒng)，每套直流電源系統(tǒng)應按雙重化配置，包括2組閥控密封鉛酸蓄電池組、3臺充電裝置、直流聯(lián)絡屏、直流饋線屏、直流分屏等。

每套直流系統(tǒng)包括A、B、C三段單母線。正常情況下，A段母線由#1充電機供電，B段母線由#2充電機供電，C段母線可通過手動或自動方式選擇從A或B段母線上取電。低壓直流系統(tǒng)的蓄電池均應配置蓄電池巡檢儀，用于對每只蓄電池的電性能參數(shù)進行實時在線監(jiān)視。

2.2 正常運行時的規(guī)定

（1）正常運行時，#1充電機帶A段母線、#1蓄電池組；#2充電機帶B段母線、#2蓄電池組；C段母線自動選擇從A段或B段母線接取電源，優(yōu)先選擇A段母線。聯(lián)絡柜上的A段母線進線開關12ZK切到“投入”位置，B段母線進線開關22ZK切到“投入”位置。

（2）220V蓄電池組的絕緣水平不得低于0.5MΩ（用500V搖表），低于此值時應查明原因，及時處理。

（3）在蓄電池事故放電后，應先排除故障，然后迅速將充電機投入，正常情況下充電機會自動選擇是否需要對蓄電池進行均充充電來補償事故放電容量。如無法排除故障時，采取隔離措施并將兩段直流母線聯(lián)絡運行。

（4）蓄電池室應控制室溫在20～25℃，并保持通風良好，溫度超過30℃，將嚴重影響蓄電池的壽命；每年需對蓄電池組進行帶負荷試驗，時間為額定放電時間的20%。

（5）直流母線正常運行方式下，嚴禁充電機脫開蓄電池組單獨帶負荷運行；在運行方式轉換或事故處理過程中，允許充電機短時單獨帶負荷運行。

（6）正常運行時蓄電池單體電壓保持在2.23±0.01V，允許變動范圍為2.25～2.30V，不超過2.35V，不低于2.20V。測量單體電壓并判斷蓄電池運行情況，且單體電壓必須滿足以下條件：

（1）蓄電池極差=Umax-Umin<100mV；

（2）蓄電池偏差=Umax-Ucp或Ucp-Umin≤50mV；

（3）離散度=（Umax-Umin）/Ucp×100%<4.5%。

其中：Umax為蓄電池最高電壓，Umin為蓄電池最低電壓，Ucp為蓄電池平均電壓。

3 蓄電池異常處理步驟

在實際運行中，因為蓄電池不同于以往我們使用的鉛酸和鎘鎳蓄電池，雖然具有日常維護量少，不用補液等優(yōu)點，但是這不等于日常不用進行維護及運行監(jiān)視。在實際運行中我們在方面有過深刻的教訓。

3.1 高頻開關模塊異常

（1）根據(jù)監(jiān)控裝置提示信息，全面檢查相應模塊是否有明顯的故障點，檢查模塊電壓電流及故障代碼；

（2）如果只有1只高頻開關模塊故障，若無明顯異常時可掉電重啟一次。若仍故障，則保持進線開關位置不變，立即聯(lián)系檢修處理；

（3）如果有2只及以上高頻開關模塊故障，若無明顯異常時可掉電重啟一次。若仍故障，則保持進線開關位置不變，立即聯(lián)系檢修處理并根據(jù)檢修人員意見切換至備用充電機。

3.2 蓄電池組故障

（1）退出該組蓄電池；

（2）將聯(lián)絡柜上對應母聯(lián)開關切到“投入”位置；

（3）退出該段母線上的充電機；

（4）取下故障蓄電池組出口保險，并做好安措，聯(lián)系檢修處理。

3.3 充電機故障

（1）退出該故障充電機；

（2）投入備用充電機；

（3）斷開該故障充電機的交流進線開關；

（4）取下故障充電機出口保險，并做好安措，聯(lián)系檢修處理

4 蓄電池日常運行及判別

（1）從外觀判斷：觀察外觀有無變形、凸出、漏液、破裂炸開、燒焦、螺絲連接處有無氧化物滲出等。

（2）帶載測量：若外觀無異常，UPS工作于電池模式下，帶一定量的負載，若放電時間明顯短于正常放電時間，充電8小時以后，乃不能恢復正常的備用時間，判定電池老化。

（3）用萬用表測量：A 、電池放電模式下測量：測量電池組中各個電池端電壓，若其中一個或多個電池端電壓顯明高于或低于標稱電壓（標稱電壓12V/節(jié)），判斷電池老化。B、市電模式下測量：電池組中各個電池端的充電電壓，若其中一個或多個電池的充電電壓顯明高于或低于其他電壓，判定電池老化。 C、測電池組的總電壓：電池組總電壓明顯低于標稱值（以C1K電池組標稱值是36V為例），充電8小時后乃不能恢復到正常值，即使恢復到正常值，放電時間達不到正常放電時間，判定電池老化。

5 結論

以上是我們在幾年運行中遇到的典型問題，由此我們可以看出，閥控蓄電池不能認為是投入運行后就不需要人員來維護，只是相對其它蓄電池不需要加水，減少了維護量。運行中還是需要監(jiān)視其運行狀態(tài)的。

經(jīng)過幾年的實際運行，我們逐漸摸索出免維護蓄電池及充電設備運行使用維護的一些經(jīng)驗，對出現(xiàn)的問題能夠進行處理和解決，保證了直流設備的安全運行。同時根據(jù)實際取得的經(jīng)驗修編了蓄電池運行使用規(guī)定，完善到運行規(guī)程中去，使運行、檢修人員便于監(jiān)護、維護蓄電池。

【參考文獻】

[1]季幼章.迎接知識經(jīng)濟時代，發(fā)展電源技術應用.電源技術應用，N0.2，l998.

[2]林渭勛.淺談半導體高頻電力電子技術.電力電子技術選編，浙江大學，384-390，1992.

[責任編輯：朱麗娜]