上橋泵站直流系統蓄電池改造

朱向東

上橋泵站直流裝置的蓄電池在泵站系統停電時能為運行泵組、變壓器等設備保護跳閘、停機流程執行、設備狀態信號顯示及應急照明提供了可靠的不間斷電源。蓄電池裝置對泵站系統至關重要，其正常與否將直接關系到泵站的安全運行。本文以安徽省上橋泵站直流裝置蓄電池更新改造工程為例，從改造原因的說明、改造方案的編制與實施進行了系統的介紹，為類似項目的實施提供了借鑒。

一、上橋泵站直流系統蓄電池的現狀

上橋泵站直流系統于2008年5月完成改造并投入使用，其配套蓄電池為山東曲阜圣陽牌，型號為GM-100/2，電池容量為100Ah，單體電池電壓為2V，數量為103只，目前電池組品質變差，性能嚴重下降，急需更換。

1.達到了蓄電池的使用壽命

蓄電池的一般使用年限為5年，該站的蓄電池從2008年投入使用，至今已超過使用年限。

2.蓄電池實際容量下降

100Ah的蓄電池是指以10A的電流放電，持續放電時間能達到10h，而該站蓄電池做充放電維護時，以9A電流放電，持續放電時間不到4h，即出現數個“單體電池電壓欠壓”報警，因而不得不停止繼續放電。目前該站蓄電池的實際容量只為額定容量的40%，無法滿足突發停電時保護跳閘和事故應急照明以及電磁操作機構連續合閘的工作要求。

3.單體電池損壞嚴重、電池組品質變差

（1）2#、3#、49#、73#電池嚴重“爬霜”。早在2010年11月即發現73#電池出現極柱爬霜現象（制造上的缺陷或使用過程中電解液對內極柱的化學腐蝕原因造成），2013年2月49#出現“爬霜”，2014年2#、3#電池又陸續出現“爬霜”現象，站內人員也按相關廠家的要求進行相應處理，結果不理想。電池嚴重“爬霜”，電池內電解液減少、液面下降，充放電過程中極易出現過熱，主機組斷路器電磁操作機構合閘時的大電流沖擊，可能造成電池爆炸事故。

（2）電池組部分單體電池品質變差引起單體電池充電電壓不均衡，這就造成電池組部分電池出現“過充”，而另一部分電池出現“欠充”，實際現場統計“過充”“欠充”的極值分別為“2.43V”和“2.10V”。長期的“過充”“欠充”會造成電池的極板脫落、內部短路、過熱和極板硫化、容量下降，進而造成整個蓄電池系統的瓦解。

二、蓄電池的改造

1.改造方案的確定

雖然該站的直流裝置蓄電池部分出現容量下降、品質變差而影響泵站的安全運行，但柜子本體部分及其高頻開關整流器、微機直流監控裝置、直流輸出回路絕緣監測裝置和單體電池巡檢裝置運行工況良好，可以繼續使用。故此次改造只對直流裝置的蓄電池部分進行更新，其他部分仍舊繼續使用。

通過調研，蓄電池部分改用美國的冠軍蓄電池，型號：GM100-2（單體電壓： 2V，容量100Ah），數量103只。

美國冠軍牌蓄電池是國際知名品牌，其閥控鉛酸免維護蓄電池具有運行穩定可靠、使用壽命長（5～8年）、大電流放電性能好，且單體電池的尺寸、電壓和只數和現有的一樣，改造中有以下優勢：（1）主接線和單體電池在線檢測接線和原來一樣。（2）單體電池巡檢裝置和直流設備監控裝置的出廠設置值只作很小的修改。（3）原單體電池巡檢裝置和新電池組完全適用。（4）只作蓄電池部分的改造，就能解決整套裝置的運行隱患，而費用卻只是整體更新費用的1/8。（5）改造工期短，電池到貨后只需很短的改造時間可完成電池連線及安裝、調試工作。（6）目前直流裝置的整流、檢測的設備使用壽命為10年左右，以后還能用5年多，整套直流裝置壽命到期時再進行整體更換。

2.改造項目的實施

上橋抽水站GM-100/2型閥控鉛酸蓄電池于2015 年7月19日到貨，通過新電池驗收、舊電池拆除、新電池就位安裝、原微機直流監控系統參數的重設調試、新電池組首次充放電等一系列步驟的實施，電池安裝工程于2015年7月23日結束。安裝過程中需特別注意的是，在蓄電池改造接線時，安裝工具（扳手）的金屬裸漏手柄必須要全部纏上絕緣膠帶，以防使用時發生極間短路，造成設備損壞和人身傷害。

（1）蓄電池產品驗收

①電池型號為冠軍牌GM-100/2型，數量103只，外包裝滿足產品運輸要求。

②電池產品合格證、安裝維護說明書等技術文件齊全。

③電池外殼、極柱無裂逢，無被碰損壞等質量缺陷。103只電池單體電壓均在2.15 ～ 2.16V，根據GM-100/2電池容量和電壓關系曲線得知各單體電池剩余容量超過95%。

結論：單體電池型號、數量符合合同要求，單體電池各技術參數符合相關規范標準，蓄電池產品質量合格，同意驗收。

（2）舊蓄電池拆除及柜體處理

①切斷直流回路各負載，斷開電池回路總電源，使用專用絕緣工具拆除原電池。

②根據電池屏的尺寸及其元器件的布置，重新調整蓄電池支架的層間距，從原來的370mm調整為550mm，解決了原電池屏因電池層空間狹窄不易維護及散熱效果差等缺陷。

（3）新電池組安裝

①根據電池組布置圖，對電池進行編號、就位。

②使用專用絕緣工具，連接主接線和單體電池電壓測量信號接線。

③檢查接線緊固情況，檢查單體電池電壓測量線正確與否。

④測量單體電池（2.13～2.14V）及電池組電壓（219.8V）。

結論：電池支架安裝水平緊固，電池安裝平穩，排列整齊，池槽高低一致，間距符合規范要求；一二次接線正確、緊固，電池編號清晰、正確。電池組安裝符合規范要求。

（4）直流系統微機監控裝置參數設置

根據冠軍牌GM-100型閥控鉛酸蓄電池的技術特性，對其微機監控裝置部分出廠參數進行相應修改：

①充電限流值為10A，浮充電壓值為231.8V（單體浮充電壓值2.25V），均充電壓值為242.1V（單體均充電壓值 2.35V）。

②浮充過壓報警值為236.9V，均充過壓報警值為247.2V；浮充欠壓報警值為226.6V，放電欠壓報警值為185.4V（單體為1.8V）。

③用高精度數字萬用表對電池組103塊單體電池電壓進行實測并記錄，再對電池巡檢裝置的單體電池電壓采樣值也進行查看和記錄，對2組測值進行比較，以萬用表測值為準，對單體電池巡檢裝置采樣模塊進行相應的零基準補償設定。

（5）電池組的充放電

電池組經安裝、調試、檢查完畢，于2015年7月20日13:30上電，進入浮充模式；2015年7月23日8:20進行單體電池電壓測試，電池組各單體電池電壓存在不均衡現象，個別電池浮充電壓上下限值分別為2.22V和2.31V，不平衡度接近規定值（應≤5%），需進行適度激活充放電，以改善單體電池電壓均衡特性。

①2015年7月23日8:40，以應急照明燈具、取暖器為放電負載，以0.1C10A電流放電5h左右，放電容量至額定容量的40%（規定最佳深度為30% ～50%）。

②2015年7月23日13:30開始充電，按微機監控裝置設置的程序和參數自動進行，即先以0.1C10A電流進行恒流充電3h，電池組電壓升至229.8V，自動轉入恒壓充電方式；19:40采用手動控制進行均沖，10min后自動進入“均轉浮”運行方式。

③充放電控制完全按內置程序自動、正確地完成。

④2015年7月26日對各單體電池電壓進行測試，電池均衡性得到改善，單體電壓在2.23～2.25V間。

改造后，充放電控制能按監控裝置設置的程序正確、自動地進行，運行參數符合技術要求，電池性能得到改善。

三、結語

在整個直流裝置中，因蓄電池部分的使用壽命相對較短，所以在直流系統運行出現安全隱患時，需要作具體的分析。上橋泵站對蓄電池部分進行改造，既能解決裝置的安全運行隱患，又能大大降低改造費用。在改造中通過對整流和保護設備的正確設值及對電池組進行必要的均衡充電，還能改善系統的運行性能，延長系統的使用壽命，提高系統運行的安全性■