湖州地區變電站直流系統蓄電池的故障成因及其對策＊

莫雪梅

（湖州電力局,浙江 湖州 313000）

湖州地區變電站直流系統蓄電池的故障成因及其對策＊

莫雪梅

（湖州電力局,浙江 湖州 313000）

介紹了蓄電池在變電所直流系統中的作用,就目前變電所投運的閥控式密封鉛酸蓄電池達不到理論使用年限而出現失效的隱患或故障現象進行了分析,并在提出相應的改進對策的同時,詳細敘述了對策實施的過程和對策實施后的效果.

直流系統;蓄電池;故障;對策

在變電站中,蓄電池組是直流系統中的重要組成部分,在發生故障情況下必須具有發揮“獨立電源”的作用,擔負著為電力系統中二次系統負載提供安全、穩定、可靠的電力保障,確保繼電保護、通信設備的正常運行.目前變電所投運的閥控式密封鉛酸蓄電池雖然有5～10年的理論使用壽命,但實際上是使用5～7年就出現失效電池,因此,如何消除蓄電池故障現象,延長使用壽命是直流設備檢修人員急需思考和解決的問題.

1 蓄電池在直流系統中的作用

蓄電池是直流系統中不可缺少的設備,正常時直流系統中的蓄電池組處于浮充電備用狀態,當交流電失電時,蓄電池迅速向變電所負荷提供能量.如事故照明、交流不停電電源、斷路器跳合閘等.當事故停電時,它必須向事故停電的控制、信號、自動裝置、保護裝置及通信等負荷提供電力.蓄電池作為備用電源在系統中起著極其重要的作用,蓄電池的穩定性和放電過程能提供給負載的實際容量對確保電力設備的安全運行具有十分重要的作用.

2 現狀調查

在對湖州電力局2007～2008年錦峰變、塘南變、鳳凰變、新塘變、西山變、菱湖變、戴山變、青山變、洪塘變、白水變、武康變、龍溪變、溪龍變13座變電所蓄電池組運行使用情況調查中發現,由于蓄電池電壓離散性大、蓄電池端電壓不合格等缺陷的出現,影響了直流系統的正常運行.在被調查的1000節蓄電池中,發現故障電池550節,故障率為55%.

表1 2007～2008年故障蓄電池頻數統計表

從表1可以看出,影響蓄電池使用壽命的主要原因是蓄電池端電壓不合格和電池電壓離散性大,兩項累計占總故障的98.2%,是首要解決的問題.其次,對于放電容量不合格的蓄電池,可按標準進行3次核對性充放電,如容量仍不合格,應更換蓄電池.內部失水干涸的蓄電池已失效,只能進行更換.

3 原因分析

根據現狀調查結果,我們針對蓄電池端電壓不合格和蓄電池電壓離散性大的問題進行深入的分析,并繪制出樹狀圖（圖1）,將所有可能的原因層層展開.

從圖1中,我們找出引起蓄電池端電壓不合格的本質性原因是：①環境溫度偏高;②蓄電池的過充;③充電模塊抬壓;④充電機輸出電壓數據漂移.蓄電池電壓離散性大的本質性原因是：①制造工藝的非穩定因素和不一致性;②存放時間過長,沒按規定補充電.

4 要因確認

確認一：環境溫度高.班組成員到各變電站充電機安裝處調查,繼保室及蓄電池室均已安裝空調并運行正常,環境溫度適宜,對充電機運行穩定性沒有影響.結論：環境溫度高不是要因.

確認二：蓄電池過充.經查閱充電機出廠試驗報告,試驗數據顯示：充電機穩壓穩流精度、紋波系數等各項指標合格,充電機恒壓限流性能好,不會對蓄電池過充電.結論：蓄電池過充不是要因.

確認三：充電模塊抬壓.在錦峰變、塘南變、新塘變、鳳凰變、西山變,小組成員發現充電機合母模塊有抬壓現象,蓄電池過充電引起單節電池電壓大大超過2.28V,有些將近2.40V,蓄電池如長期浮充電壓過高將導致充電電流增大,而電流增大溫度升高使導電率增大,又促使充電電流進一步增大,這樣反復循環將出現熱失控現象,導致電池因過熱而損壞.結論：充電模塊抬壓是要因.

確認四：充電機輸出電壓數據漂移.在菱湖變發生整組蓄電池電壓普遍很低的現象,經檢查發現：相控型充電機由于恒壓限流性能不佳,輸出電壓數據飄移,低于（2.23～2.28）＊N,蓄電池欠充電,單節電池電壓普遍只有2.1V左右.蓄電池若長期欠充,將造成極板硫酸鹽化,使蓄電池容量降低.結論：充電機輸出電壓數據漂移是要因.

確認五：制造工藝的非穩定因素和不一致性.蓄電池訂貨時嚴格按照《閥控式密封鉛酸蓄電池訂貨技術條件》要求,班組成員另查閱了蓄電池出廠初充電報告和充放電試驗報告,發現單節電池電壓均在2.23～2.28V之間,電池電壓離散性不大.結論：制造工藝的非穩定性和不一致性不是要因.

確認六：存放時間過長,沒按規定補充電.在戴山變、洪塘變、青山變直流系統改造時,投運的蓄電池離散性很大,第一次容量核對性試驗后還有幾節電池放電容量不合格.小組成員查閱出廠合格證時發現,這批電池的生產日期是一年前的,存放時間已很長.離散性能大的電池如組成一組并投入運行,以同一大小的浮充電電流對整組電池進行浮充電時,該電流對自身性能差的電池不能完全補償自放電,電池長期欠充,造成極板硫酸鹽化,電池容量降低.而該電流對性能好的電池會過充,這些電池長期過充會出現熱失控現象.結論：存放時間過長,沒按規定補充電是要因.

5 對策及實施

針對造成蓄電池端電壓不合格、蓄電池電壓離散型大的三條要因,我們制定如下攻關對策并付諸實施,見表2.

表2 對策與實施表

實施一：2008年7月,將4座變電所充電模塊抬壓現象告知中恒電氣股份有限公司,在得到廠方研發人員的技術支持后,我們配合廠方技術人員在充電模塊背板上并接500Ω電阻1枚后,模塊抬壓現象消失.

實施二：2008年9月,對菱湖變充電機輸出電壓進行調整,對各設置參數進行認真檢查,同時提請監控班對菱湖變直流數據加強監測,目前充電機運行正常.

實施三：2008年10月,班組成員對戴山變、洪塘變、青山變蓄電池進行2～3次全容量核對性試驗,試驗后所有電池容量合格,且電池電壓趨于2.25V/節左右.

利用上述三項攻關措施后,蓄電池端電壓不合格和電池電壓離散性大的問題得到了有效的解決.

6 結束語

隨著電力電源自動化程度的不斷提高,各變電所已廣泛采用閥控式密封鉛酸蓄電池（以前曾錯誤地稱為“免維護”電池）,變電站直流系統正受到日益重視.閥控式密封鉛酸蓄電池安裝簡便,使用方法容易掌握,檢修項目少,但這種電池只是與GGF型鉛酸蓄電池、GN G型鎘鎳蓄電池相比,運行中免去了添加純水或蒸餾水,調整電解液液面等項目,并非免去一切維護工作,因此不能因為閥控式密封鉛酸蓄電池“免維護”的特點而忽略本該進行的日常維護工作,預防為主在任何時候都是安全的重要保證.

[1]徐在林.直流設備檢修崗位技能培訓教材[M].北京：中國電力出版社,1998.

[2]徐海明.供電工人技術培訓教材（直流設備檢修）[M].北京：中國電力出版社,2003.

TM912.4

A

1009-1734（2010）S0-0248-03

2010-05-10

莫雪梅,技師,工程師,從事直流設備檢修研究.