變電站直流系統存在問題及解決措施

常丹

摘 要：變電站直流系統是一個完整而又復雜的系統，各個環節之間環環相扣而又相互配合，因而，這個系統可能會發生各種各樣的問題。這時，用超級電容代替蓄電池或者正確合理操作，就可以更好的降低問題或者故障發生的概率，延長生命周期，減少經濟損失。

關鍵詞：變電站；直流系統；電容量；蓄電池

0 引言

目前，在我國主要有4大類型的終端變電站，分別是110kV終端變電站、35kV終端變電站、10kV終端變電站以及6kV配電系統，他們大部分都是采用了蓄電池的配置，并配合硅整流電容儲能來更好的保證變電站直流系統的運轉，更好的保護電源不被損壞。但是，在現實生活中，這種運行模式卻存在許許多多的問題，影響了整個系統的安全和穩定。

1 鎘鎳蓄電池來維持的直流系統

這是現實生活中非常常見的一種直流系統，由接近200只蓄電池組成，陣容非常龐大，輸出電壓為220V。

蓄電池的陣容龐大，壯觀的同時也讓它的性能更加不穩定。每一個參與其中的單個的蓄電池的性能和特征并不完全一樣，雖然是同一型號，但是彼此之間還是會存在一定的差異。然而，它們組成一個整體工作的時候，相同的電源，相同的輸出，運行久了，單個電池之間的差異就會越來越大，相互之間就會拖累，從而影響整體性能的發揮。

鎘鎳蓄電池還有一個弊端，如果長時間只是“假滿”或者“假充”狀態，那么電池的壽命也會受到相應的影響，時間長了，必然會縮短原本正常使用的壽命。

雖然，這些電池的說明書上明確的注明，使用10年沒有問題，但是在實際使用過程中，壽命總是會被打折，總會被縮短，一般在5年左右，短的甚至只有3年的壽命。造成理論與實際壽命差距如此之大，主要是因為假充也就是浮充時，電流會變大，讓電解液中的水被電解，生成氫氣和氧氣的混合物，不但影響蓄電池壽命，稍有不慎，比如通風不良的情況下就容易引起爆炸，嚴重的會造成人員傷亡。

與此同時，過充也會損害電池的壽命，過充容易導致電解液外漏，流到電池外表面上的小部件上，會氧化腐蝕這些部件，降低這些部件的使用周期，從而降低電池總體的使用壽命。因此，為了延長電池的壽命和電池容量，需要定期對它進行活化實驗，按照廠家的要求進行放電，直至完全放空，然后再進行充電，保證電池的活力。但是如何才能保證電池的容電量正好放空，既不會過度放電，也不會殘留電容量，是一件非常困難，需要耐心和細心的事情。

稍有不慎，就會起到反作用，不僅不能延長電池壽命，反而會加快電池的損壞，因而，現如今的許多單位會對這一方面加長檢查力度和標準，盡可能的延長電池使用壽命。

2 密封鉛酸蓄電池壽命長短受許多方面的影響

隨著科技水平的發展，閥控蓄電池開始代替鎘鎳蓄電池被廣泛的應用，它全密封的特點讓它使用更加方便，壽命也隨之增長，但是卻也給觀測和檢查維護帶來了一定的困難。

又因宣稱“免維護”的優點讓一些使用者或者單位放松對它的檢查和維護，一定程度上縮短了它的使用壽命。

加之，中國在閥控蓄電池領域技術水平有限，沒有完全掌握這一領域的技術。2008年該領域的專家聚集一堂，對它的優缺點進行了總結，得出以下結論，并相互之間交流經驗，盡可能促進該領域的科研進展。

2.1 壽命長短變化

雖然在該類電池的說明書上，標明正常使用壽命是10到20年，但是，這種說法有點夸大事實，實際上，并沒有這么長的使用壽命。這一點幾乎是毋庸置疑的，目前，并沒有國產的該類電池可以擁有這么長的使用年限。或許，應該把壽命年限改為5年比較合適，這樣會更加契合實際情況。

此外，膠體蓄電池的“正常使用壽命”中的“正常使用”條件要求非常嚴苛，必須在規定的溫度下使用，必須嚴格按照要求進行充電或者放電，才能讓其壽命在10年以上，但是在現實生活中，正常使用的時候，根本不可能達到這么嚴格的使用標準。那么，必然，壽命也會縮短。

2.2 影響該類電池使用壽命的原因介紹

（1）閥控蓄電池有些“嬌貴”，對溫度的變化十分敏感，比較適合溫度在15℃到25℃的環境下進行運行，高了，低了都會縮短它的壽命。當運行環境的溫度超過這個標準的限制后，每超出范圍10℃為一個等級，每上升一個等級，壽命就會縮短一半，以此類推。

我國大部分地區屬于季風氣候，一年四季分明，溫差差異也比較大，中國大部分地區冬季最低溫會低于這個范圍，夏季最高溫則會高于這個范圍，因而，能夠保證最佳溫度下運行的時間就比較少，適合的地區也有限。

另外，配電室的安裝，封閉的運行環境，都讓這個“缺憾”放大化。

（2）不合理的使用縮減該類型蓄電池的使用壽命。

過度使用，顧名思義，就是蓄電池電容量已經使用干凈，卻還在繼續使用，簡單說就是透支電容量，這種情況可能是粗心大意造成的，也可能是因為停電或者充電模塊被損壞造成。

過度使用會讓電池內部的硫酸鉛原有的位置和運行的方式改變，在電池的陰極表面形成硫酸鹽，不僅能腐蝕蓄電池，還會阻礙電池正常的充電和放電功能效率。可想而知，硫酸鹽越多，阻礙就越多，電池的性能就會越低，當然，使用壽命也會越短。

（3）板柵的變化是影響該類型電池壽命長短的重要因素

在正常使用狀態下，原本浸泡在硫酸溶液的鉛合金與二氧化鉛相接觸，各自為戰，建立各自的平衡電極電位。但是，當板柵不斷被腐蝕，形狀性能都在變化后，這種平衡就會被打破。正極柵板被溶解，析氧反應水越來越少，H+卻越來越多，相應的，酸度越來越強，更加加快了侵蝕和溶解，以此循環，情況變得越來越糟糕。

（4）浮充或者假充會縮短蓄電池使用壽命。

長時間的充電狀態，會讓已經充滿電的蓄電池只是出于充電的狀態，但并沒有進行真正的充電。這種情況下，極大多數是由于操作人員粗心大意造成的。這種情況下，會讓陽極極板收到損害，增大蓄電池內的電阻，降低蓄電池的實際容量，因而，這時，就會發現，充滿電后的蓄電池能夠運行的時間越來越短，最后，無法正常使用。

（5）缺水是縮短該類型蓄電池的重要原因之一。

水是生命之源，在這里，也有同等的重要性，如果蓄電池內部缺水，會打破原有的平衡，讓電解液的比重越來越高，加快電池柵板的被腐蝕的速度，降低蓄電池的活力，縮短壽命。如果缺水量達到1/4時，這個蓄電池基本就算是報廢了。

3 電解電容儲能類型的直流屏

在20世紀60年代時期，由于這種類型的直流屏成本低，容易維護，于是，便得到廣泛的使用。但是，經過這50多年的使用，證明它并不是完美沒有缺點的。事故分閘的可靠性能低便是它的致命缺點。現在，該類型的直流屏正在被重新研究，系統也需要進行升級換代。

它的缺點正在被人們研究解決。超級電容器的問世，讓人們看到了克服弱點的希望，或許，將來就能解決這個弱點，讓它更加完美。同時，超級電容的問世也讓人們開始拿它與蓄電池相比較，哪一個的性能更好。蓄電池需要精確度高、性能好的充電和放電裝置，出現故障的概率比較大，超級電容直流屏則相對簡單一些，不需要這么復雜的裝備，因而，發生故障的概率就會大大降低。蓄電池的維護比較難，工作量也比較大，但是超級電容的檢測維修相對簡單，省事省時省力。

4 從主觀、客觀方面采取措施延長蓄電池的使用壽命

（1）提升相關人員綜合素質和專業水平。雖然不同類型的蓄電池的維護工作不相同，但是只要相關工作人員能夠提高認識，細心對待，定然可以減少操作上的失誤。畢竟，在蓄電池的操作上出現的失誤越多，它的壽命會縮短的越快。因而，要提高相關工作人員的思想覺悟，增加相關的知識和技能，就能夠及時的發現問題，解決問題，知道如何操作能夠降低故障發生的概率，更好的延長蓄電池的使用壽命。

（2）在蓄電池的使用說明書上，標明在使用過程中的主意事項，避免錯誤操作，同時，詳細介紹比較常見的故障以及解決的方法，而不是夸大使用壽命，給人一種可以隨意、放心使用的認知。

（3）加快這一領域的科研進展，在明確每一種類型的蓄電池的優點和缺點的同時，尋找可以克服缺點的技術，從整體來提高蓄電池的性能，讓它可以更好的使用“惡劣”的環境。而不是像現在的某一種蓄電池一樣，對溫度和環境的要求甚至達到了苛刻的地步。

（4）合理選擇使用不同類型的蓄電池。在相對而言，比較重要的變電站，則可以使用比較容易進行維修和維護的小容量蓄電池與超級電容組成的復雜電源，相互彌補，相互配合，更好的發揮各自優勢，既能超額完成任務，也能降低成本，延長使用壽命。

5 總結

蓄電池在使用過程中，不可避免的出現各種故障，因為外在或者內在的原因，造成壽命的縮減，在耽誤工作任務的同時，也增加了運行成本和使用成本。不管是生產廠商還是使用的企業或者單位，都應從自身做起，生產商加快科研力度，延長使用壽命和性能，使用單位相關人員正確操作和使用，加快維修維護，延長使用壽命。

參考文獻

[1]劉寶貴.發電廠變電所電氣設備[M].北京：中國電力出版社，2015.

[2]揚志輝.電氣運行技術與管理[M].北京：中國電力出版社，2015.

（作者單位：國網四川阿壩州電力有限責任公司）