鋼鐵企業(yè)高壓系統(tǒng)直流屏蓄電池的運(yùn)行維護(hù)研究

周海寶

摘 ?要：隨著電網(wǎng)并網(wǎng)規(guī)模的不斷增大以及供配電設(shè)備種類的不斷增多，高壓系統(tǒng)經(jīng)常出現(xiàn)直流屏蓄電池故障問(wèn)題，嚴(yán)重影響了高壓系統(tǒng)的運(yùn)行性能。為了解決這一問(wèn)題，更好地維護(hù)直流屏蓄電池，現(xiàn)以鋼鐵企業(yè)為例，根據(jù)蓄電池常見(jiàn)的運(yùn)行方式，針對(duì)直流屏蓄電池存在的故障問(wèn)題進(jìn)行簡(jiǎn)要地分析，并從初始充電與放電工作、浮充與均充、電池容量測(cè)試與維護(hù)、設(shè)備的故障檢查及問(wèn)題處理4個(gè)方面入手，為實(shí)現(xiàn)對(duì)直流屏蓄電池運(yùn)行維護(hù)提出具有建設(shè)性的建議。希望通過(guò)這次研究，為相關(guān)維修人員提供有效的借鑒和參考。

關(guān)鍵詞：鋼鐵企業(yè) ?高壓系統(tǒng) ?直流屏蓄電池 ?運(yùn)行 ?維護(hù)

中圖分類號(hào)：X76 ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A文章編號(hào)：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

隨著我國(guó)科技水平的不斷提高，直流屏蓄電池被廣泛地應(yīng)用于鋼鐵企業(yè)高壓系統(tǒng)中，為進(jìn)一步提升高壓系統(tǒng)的穩(wěn)定性、可靠性和安全性，滿足企業(yè)用電需求發(fā)揮出重要作用。因此，為了提高直流屏蓄電池運(yùn)行性能，延長(zhǎng)直流屏蓄電池使用壽命，提高鋼鐵企業(yè)的生產(chǎn)力和市場(chǎng)核心競(jìng)爭(zhēng)力，如何科學(xué)維護(hù)直流屏蓄電池是相關(guān)維修人員必須思考和解決的問(wèn)題。

1 ?蓄電池運(yùn)行方式

直流屏蓄電池的運(yùn)行方式主要有兩種，一種是浮充電方式，另一種是充電—放電運(yùn)行方式，接下來(lái)，針對(duì)蓄電池的使用特點(diǎn)，對(duì)這兩種運(yùn)行方式進(jìn)行詳細(xì)介紹。

1.1 浮充電方式

直流屏系統(tǒng)內(nèi)含有整流屏，該整流屏與蓄電池之間存在串聯(lián)關(guān)系。在整流屏的作用下，不僅可以向直流合母提供相應(yīng)的直流電源，還能為蓄電池提供強(qiáng)大的浮充電服務(wù)功能，確保蓄電池始終保持滿電狀態(tài)。一旦整流屏出現(xiàn)運(yùn)行異常問(wèn)題，蓄電池需要獨(dú)自承擔(dān)所有的直流負(fù)荷工作量，直到整流屏能夠正常運(yùn)行時(shí)方可結(jié)束，然后，對(duì)蓄電池進(jìn)行充電處理，當(dāng)充電處理工作完成后，蓄電池將一直處于浮充電狀態(tài)。

1.2 充電—放電運(yùn)行方式

在充電—放電運(yùn)行方式的應(yīng)用背景下，通常需要用到兩組不同類型的蓄電池以及一個(gè)充電機(jī)。當(dāng)蓄電池處于正常、穩(wěn)定地運(yùn)行狀態(tài)時(shí)，某一組蓄電池自動(dòng)與放電母線之間建立起有效地連接，確保該組蓄電池能夠持續(xù)不斷地放電，而另一組蓄電池會(huì)借助充電機(jī)的作用，自動(dòng)完成自我充電。為了避免蓄電池出現(xiàn)過(guò)度放電現(xiàn)象，提高蓄電池供電的穩(wěn)定性、可靠性和安全性，需要將蓄電池內(nèi)部的耗電量控制在75%之內(nèi)，并且在達(dá)到消耗的預(yù)算值時(shí)，需要停止蓄電池的放電，然后，對(duì)其進(jìn)行充電，確保蓄電池達(dá)到滿電狀態(tài)。

2 ?直流屏蓄電池的故障分析

為了科學(xué)地維護(hù)高壓系統(tǒng)直流屏蓄電池的運(yùn)行狀態(tài)，延長(zhǎng)該蓄電池的使用壽命，相關(guān)維修人員要對(duì)直流屏蓄電池的故障問(wèn)題有一個(gè)全面的認(rèn)識(shí)和理解，在此基礎(chǔ)上，提出具有針對(duì)性地直流屏蓄電池運(yùn)行維護(hù)策略，為后期維護(hù)工作的有效開(kāi)展提供重要的依據(jù)和參考。

2.1 蓄電池的外殼發(fā)生變形

直流屏蓄電池在實(shí)際運(yùn)行中，盡管外殼采用強(qiáng)度較好的ABS和PP兩種聚合物高分子材料出現(xiàn)外殼變形現(xiàn)象的概率較低，但是，在使用直流屏蓄電池的過(guò)程中，一旦出現(xiàn)充電電流過(guò)大、充電電壓過(guò)高、內(nèi)部有短路或局部放電、溫升超標(biāo)等問(wèn)題，會(huì)造成直流屏蓄電池內(nèi)部壓力升高[1]，可能引發(fā)外殼形變;此外，在運(yùn)輸和存儲(chǔ)、安裝直流屏蓄電池的過(guò)程中由于碰撞跌落等原因可能造成蓄電池外殼損壞破裂，一旦該蓄電池內(nèi)部壓強(qiáng)發(fā)生突變，同樣會(huì)導(dǎo)致該蓄電池外殼發(fā)生不同程度的變形，一旦電池殼體變形，就會(huì)使極板靠的不緊，電解液也就不能充分發(fā)揮作用，使電池內(nèi)阻增大，放電容量減小，嚴(yán)重縮短了該蓄電池的使用壽命，造成高壓系統(tǒng)無(wú)法可靠、穩(wěn)定、安全地運(yùn)行，將給企業(yè)連續(xù)穩(wěn)定生產(chǎn)帶來(lái)供電隱患。

2.2 蓄電池滲漏液

直流屏蓄電池滲漏液主要是指蓄電池經(jīng)過(guò)長(zhǎng)期使用后出現(xiàn)電池內(nèi)部電解液外流問(wèn)題，這些滲漏液通常會(huì)覆蓋在蓄電池閥口處[2]，因此，很容易被相關(guān)維修人員發(fā)現(xiàn)。導(dǎo)致直流屏蓄電池形成滲漏液的原因主要體現(xiàn)在以下幾個(gè)方面：（1）直流屏蓄電池外部溫度超過(guò)了自身所能承受的最大值;（2）直流屏蓄電池內(nèi)部線路出現(xiàn)短路或局部放電問(wèn)題;（3）直流屏蓄電池在充電處理時(shí)，電流值、電壓值超過(guò)標(biāo)準(zhǔn)值;（4）蓄電池本身密封不嚴(yán)或者殼體有破裂。蓄電池漏液容易導(dǎo)致極柱及連接排腐蝕，增加接觸內(nèi)阻，引發(fā)極柱連接處溫度升高，嚴(yán)重時(shí)可能引發(fā)蓄電池殼體燃燒。另外，蓄電池漏液必然引起蓄電池失水，造成蓄電池容量下降，降低使用壽命。因此，為了從根本上解決直流屏蓄電池滲漏液這一問(wèn)題，相關(guān)維修人員要從以上四個(gè)原因出發(fā)，進(jìn)行一一分析和解決，以保證這一故障問(wèn)題解決的有效性和科學(xué)性，為確保直流屏蓄電池能夠可靠、穩(wěn)定、安全地運(yùn)行打下堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。

2.3 蓄電池內(nèi)部開(kāi)路

當(dāng)直流屏蓄電池內(nèi)部出現(xiàn)開(kāi)路故障問(wèn)題時(shí)，會(huì)導(dǎo)致該蓄電池出現(xiàn)零電流現(xiàn)象，造成該蓄電池?zé)o法可靠、穩(wěn)定、安全地運(yùn)行。導(dǎo)致直流屏蓄電池內(nèi)部出現(xiàn)開(kāi)路現(xiàn)象的根本原因是該蓄電池內(nèi)部導(dǎo)體出現(xiàn)損壞[3]。一旦直流屏蓄電池內(nèi)部導(dǎo)體無(wú)法正常運(yùn)行，將會(huì)嚴(yán)重影響該蓄電池內(nèi)部電流的導(dǎo)通性，如果直流屏蓄電池極板遇到較大的外界力，將會(huì)導(dǎo)致直流屏蓄電池出現(xiàn)變形、斷裂等不良問(wèn)題，因此，為了提高直流屏蓄電池的運(yùn)行性能，關(guān)于這一問(wèn)題的分析和解決一定要引起相關(guān)維修人員的充分重視。

3 ?直流屏蓄電池運(yùn)行維護(hù)

3.1 初始充電與放電工作

直流屏蓄電池內(nèi)部含有大量的化學(xué)元素，這些元素通過(guò)化學(xué)反應(yīng)，可以促使蓄電池產(chǎn)生大量放電現(xiàn)象，為了保證蓄電池安裝的科學(xué)性和合理性，在正式安裝蓄電池之前，需要對(duì)蓄電池進(jìn)行合理地充電，確保蓄電池電能充足性。例如：蓄電池的常用電壓值通常為235V，在對(duì)蓄電池進(jìn)行充電時(shí)，需要將充電電流控制在10A左右[4]，充電時(shí)間控制在48h左右。當(dāng)充電工作結(jié)束后，相關(guān)維修人員要采用性能測(cè)試的方式對(duì)直流屏蓄電池系統(tǒng)的運(yùn)行性能進(jìn)行全方位測(cè)試，確保直流屏蓄電池系統(tǒng)能夠可靠、穩(wěn)定、安全地運(yùn)行。由此可見(jiàn)，為了保證直流屏蓄電池的維護(hù)效果，相關(guān)維修人員要做好對(duì)蓄電池的充電工作和放電工作[5]，確保該蓄電池質(zhì)量達(dá)標(biāo)，電能充足，為進(jìn)一步地提升高壓系統(tǒng)的工作效率和效果打下堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。

3.2 浮充電

直流屏蓄電池在實(shí)際的運(yùn)行中，通常采用浮充電的方式進(jìn)行運(yùn)行和工作的，浮充運(yùn)行是蓄電池的最佳運(yùn)行條件，運(yùn)行時(shí)電池一直處于滿電量狀態(tài)，可使蓄電池達(dá)到最大使用壽命。但當(dāng)蓄電池在進(jìn)行充電的過(guò)程中，如果遇到充電不均勻現(xiàn)象時(shí)，那么會(huì)直接影響蓄電池的運(yùn)行能力，為了避免這一問(wèn)題的出現(xiàn)，進(jìn)一步提高直流屏蓄電池的運(yùn)行性能，相關(guān)維修人員要根據(jù)直流屏蓄電池的性能，科學(xué)把控浮充與均充之間的平衡性。例如：通常情況下，閥控蓄電池?zé)o需進(jìn)行充電，但是，個(gè)別新閥控蓄電池在進(jìn)行初次使用時(shí)，需要對(duì)其進(jìn)行充電，確保這類電池內(nèi)部電能的充足性和穩(wěn)定性[6]，為確保高壓系統(tǒng)能夠可靠、穩(wěn)定、安全地運(yùn)行提供源源不斷的電能。

3.3 電池容量測(cè)試與維護(hù)

閥控式蓄電池溫度對(duì)容量影響較大，閥控式蓄電池在環(huán)境溫度為25℃時(shí)的容量為100%，當(dāng)高于25℃時(shí)，每升高10℃蓄電池的實(shí)際容量會(huì)減少一半;而在低于25℃條件下，在20℃時(shí)蓄電池實(shí)際容量降到95%，在15℃時(shí)蓄電池實(shí)際容量降到90%，在10℃時(shí)蓄電池實(shí)際容量降到84%，在5℃時(shí)蓄電池實(shí)際容量降到76%，在0℃時(shí)蓄電池實(shí)際容量降到71%，因此，維護(hù)人員要控制好蓄電池的環(huán)境溫度使其保持在25℃左右的最佳溫度。當(dāng)直流屏蓄電池經(jīng)過(guò)長(zhǎng)時(shí)間的使用后，電池運(yùn)行性能會(huì)有所下降，蓄電池的容量會(huì)逐漸減低或失效，為了進(jìn)一步提升直流屏蓄電池的運(yùn)行性能，相關(guān)維修人員要加大對(duì)電池的維護(hù)力度，確保直流屏蓄電池的穩(wěn)定性、可靠性和安全性。對(duì)于那些使用年限不到3年的直流屏蓄電池而言，相關(guān)維修人員需要每隔一年，對(duì)其進(jìn)行放電處理，確保所釋放的電量占直流屏蓄電池總電量的5/10[7];對(duì)于使用年限超過(guò)3年的直流屏蓄電池而言，相關(guān)維修人員要對(duì)其進(jìn)行徹底放電，同時(shí)，還要做好對(duì)蓄電池放電測(cè)試工作。在這個(gè)過(guò)程中，為了保證蓄電池放電測(cè)試結(jié)果的真實(shí)性、準(zhǔn)確性和完整性，首先，要對(duì)直流屏蓄電池進(jìn)行充電處理，確保該蓄電池處于電能充足的狀態(tài)，當(dāng)充電操作結(jié)束后，需要將直流屏蓄電池靜置一段時(shí)間，靜置時(shí)間通?？刂圃?h以上，然后，對(duì)其進(jìn)行放電測(cè)試。當(dāng)直流屏蓄電池的使用期限超過(guò)3年后，需要對(duì)其進(jìn)行全部放電處理，如果，該蓄電池所釋放的電量低于總電量的80%時(shí)，說(shuō)明該蓄電池使用壽命結(jié)束，需要淘汰和更換，否則可能因電池容量不足，導(dǎo)致停電時(shí)不能支撐直流系統(tǒng)相關(guān)操作。2020年10月不銹鋼公司1580區(qū)域2#主變跳閘導(dǎo)致輔傳動(dòng)10kV全部停電，期間停電后直流屏蓄電池未能發(fā)揮應(yīng)有作用，造成6kV變壓器所帶的水除鱗1#、2#、3#電機(jī)無(wú)法完成跳閘，而潤(rùn)滑油泵因停電無(wú)法供油造成1#、2#、3#水除鱗泵軸斷油損壞。此事故高壓恢復(fù)送電只用了45min確造成1580軋線停產(chǎn)4h10min，直接經(jīng)濟(jì)損失500萬(wàn)元。事件分析，1580E3配電室，直流屏系統(tǒng)蓄電池運(yùn)行已有5年，電池容量下降，但日常維護(hù)中未能及時(shí)檢測(cè)發(fā)現(xiàn)，當(dāng)面臨負(fù)載沖擊時(shí)，蓄電池組輸出電壓大幅下賤，無(wú)法達(dá)到開(kāi)關(guān)最低動(dòng)作電壓的要求，導(dǎo)致潤(rùn)滑泵停電除磷泵聯(lián)鎖保護(hù)因直流屏蓄電池容量不足沒(méi)有動(dòng)作，除磷泵在沒(méi)有潤(rùn)滑的情況下持續(xù)運(yùn)行，造成除磷泵軸損壞，損失擴(kuò)大。為此，為了提升高壓系統(tǒng)的運(yùn)行性能，相關(guān)維修人員要在第一時(shí)間內(nèi)檢測(cè)、判斷需要更換的蓄電池，并快速完成對(duì)直流屏蓄電池的置換工作，以達(dá)到提高直流屏蓄電池運(yùn)行性能的目的。

3.4 設(shè)備的故障檢查及問(wèn)題處理

在對(duì)設(shè)備故障進(jìn)行檢查的過(guò)程中，相關(guān)維修人員要實(shí)時(shí)跟蹤和關(guān)注直流屏蓄電池電壓值，確保該蓄電池電壓值不能低于直流屏蓄電池放電時(shí)所要求的電壓值，否則，要停止直流屏蓄電池使用。另外，為了提高直流屏蓄電池故障檢查結(jié)果的準(zhǔn)確性，實(shí)現(xiàn)對(duì)該蓄電池故障問(wèn)題的全面解決，相關(guān)維修人員要科學(xué)、合理地檢測(cè)直流屏蓄電池的實(shí)際運(yùn)行情況，并及時(shí)記錄和保存最終的檢查結(jié)果，一旦發(fā)現(xiàn)部分直流屏蓄電池質(zhì)量不達(dá)標(biāo)，需要對(duì)其進(jìn)行更換，避免因直流屏蓄電池質(zhì)量不合格而影響高壓系統(tǒng)的運(yùn)行性能，進(jìn)而給鋼鐵企業(yè)造成不必要的經(jīng)濟(jì)損失。

4 ?結(jié)語(yǔ)

綜上所述，直流屏蓄電池作為高壓系統(tǒng)重要組成部分，其運(yùn)行性能直接影響了高壓系統(tǒng)的工作效率，因此，相關(guān)維修人員必須要嚴(yán)格按照相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)和要求，加強(qiáng)對(duì)直流屏蓄電池的科學(xué)維護(hù)，確保該蓄電池能夠可靠、穩(wěn)定、安全地運(yùn)行，只有這樣，才能確保該蓄電池一直處于良好的工作狀態(tài)，為進(jìn)一步提升高壓系統(tǒng)的運(yùn)行效率和效果，實(shí)現(xiàn)鋼鐵企業(yè)社會(huì)效益和經(jīng)濟(jì)效益的最大化，促進(jìn)鋼鐵企業(yè)的健康、可持續(xù)發(fā)展提供有力的保障。

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