特高壓變電站OPZV蓄電池的介紹及維護(hù)建議

黃 聰

（江蘇省電力有限公司檢修分公司，江蘇 泰州 225300）

0 引 言

特高壓變電站的安全穩(wěn)定運行一直是特高壓輸電工程的重心工作之一，特高壓直流系統(tǒng)的良好運行，為特高壓變電站的運行提供了良好的保障。蓄電池作為直流系統(tǒng)中的蓄能元件，是系統(tǒng)可靠運行的核心部件，通過了解所使用的蓄電池來做好蓄電池的日常維護(hù)工作，才能保障外界電源中斷時發(fā)揮其應(yīng)有的作用。

1 OPZV蓄電池

1.1 OPZV蓄電池的介紹

以某站為例，蓄電池采用荷貝克電源系統(tǒng)有限公司（HOPPECKE）的OPZV系列電池。OPZV系列設(shè)計采用膠體電解質(zhì)和管狀正極板，同時具備了閥控電池（免維護(hù)）和開口電池（浮充/循環(huán)使用壽命）等的優(yōu)點，特別適合后備時間1～20 h的使用。由于不受使用環(huán)境或維護(hù)條件的限制，OPZV系列適用于溫度差異大和電網(wǎng)不穩(wěn)定的環(huán)境，或長期處于電狀態(tài)的再生能源貯電系統(tǒng)。

1.2 OPZV蓄電池的優(yōu)點

（1）管式膠體蓄電池（OPZV系列）采用優(yōu)質(zhì)材料制造，采用膠體電解質(zhì)。膠體是由體積極小，但表面面積極大的矽粒子所形成。當(dāng)矽粒子分散于電解液內(nèi)，形成一個立體的鏈子網(wǎng)路，同時衍生了直徑由0.1～1 mm的微孔系統(tǒng)（見圖1）。受到強大的毛細(xì)現(xiàn)象所牽制，電解液被鎖定于微孔系統(tǒng)。因此即使電池外殼不慎破裂，仍不會出現(xiàn)電解液滲漏現(xiàn)象。小量的微孔沒有被電解液所填補，形成空隙讓氧氣通過。氧氣從正電極遷移到負(fù)電極，再復(fù)合成水分，因此免除了定期加水的需要（見圖2）。

圖1 膠體電池密封原理

圖2 膠體密封鉛酸蓄電池結(jié)構(gòu)特征

（2）自放電極低，采用優(yōu)質(zhì)材料制造，月自放電率≤1.5。熱容量大，耐熱性能好，適合惡劣環(huán)境下使用（40～60 ℃），循環(huán)性能和深放電恢復(fù)能力優(yōu)越，使用壽命長，浮充設(shè)計壽命20年（見圖3），正常浮充使用過程中，容量穩(wěn)定（見圖4），衰減率低。

圖3 OPZV420實際測試結(jié)果

圖4 浮充壽命實驗

1.3 OPZV蓄電池的缺點

設(shè)計結(jié)構(gòu)所帶來OPZV電池的優(yōu)點的同時，也帶來了一些很明顯的缺點。電池極群較松，正負(fù)極板之間間隙較大，電池內(nèi)阻相對較大。蓄電池電解液達(dá)到“準(zhǔn)富液”，極板更重，活性物利用率低，只有AGM的80%～85%。同時，電池的管式極板以及微孔隔板的電阻均偏高，接觸電阻也高。

2 某特高壓站OPZV電池浮壓偏差問題及分析

2.1 背 景

（1）膠體電池浮充電壓的分散性是一種正常的現(xiàn)象，對于電池的效率和容量沒有負(fù)面影響。膠體的分散性會使電池組內(nèi)部的氣體復(fù)合達(dá)到平衡的狀態(tài)，從而減少電池電壓差異，增加電池內(nèi)部氫氧復(fù)合的速度。通過正常和適時的均衡充電，將有利于電池膠體結(jié)構(gòu)的均勻性和服務(wù)壽命的提高。

（2）影響電池的浮充電壓的因素相對較復(fù)雜，它與電池的狀態(tài)、充電限壓值、電阻、環(huán)境溫度等因素有關(guān)，而電阻包括電池內(nèi)部極化電阻、歐姆電阻、接觸電阻等。人們平常監(jiān)測到的電壓值包括線路壓降和接觸壓降。蓄電池個體間的差異也與前期安裝和后期的運維有關(guān)。例如：通電運行前擱置時間過長，充電不足等都會加大蓄電池之間的差異。日常維護(hù)中注意到數(shù)據(jù)中有些蓄電池浮充電壓超過了2.40 V，根據(jù)國標(biāo)，的確有些超過偏差要求，但目前膠體蓄電池的浮充電壓均存在這種狀態(tài)。因此，可以認(rèn)為，蓄電池作為直流系統(tǒng)的一部分，它在改善電源輸出質(zhì)量的同時，更重要的作用是，當(dāng)外部市電異常時能按系統(tǒng)設(shè)計要求持續(xù)對外供電。

2.2 問題發(fā)現(xiàn)

某日，運行人員對蓄電池進(jìn)行日常運行維護(hù)工作，發(fā)現(xiàn)所使用的二組OPZV490存在浮充電壓偏差較大的的問題，最低的2.19 V，最高的達(dá)到2.44 V左右。

2.3 問題分析及解決措施

HOPPECEK公司的OPZV系列是一種膠體蓄電池，在使用的最初幾年浮充電壓不均衡是由其膠體的固有特性決定的。

OPZV系列蓄電池的浮充電壓設(shè)置值為2.25 V/單格（溫度20 ℃條件下），2 V單體電池允許的偏差范圍為-0.10～+0.2 V（可查看HOPPECKE相關(guān)手冊），即在運行初期該偏差范圍內(nèi)的浮充電壓值都認(rèn)為是正常的，當(dāng)運行到一段時間后會逐漸均衡。表1為HOPPECKE各類閥控密封電池的充電設(shè)置值和偏差范圍，表2為單體蓄電池浮充電壓公差。圖5為HOPPECKE公司膠體電池浮充電壓變化趨勢圖。

表1 HOPPECKE各類閥控密封電池的充電設(shè)置值和偏差范圍

表2 單體蓄電池浮充電壓公差

圖5 HOPPECKE公司膠體電池浮充電壓變化趨勢圖

根據(jù)數(shù)據(jù)曲線可知，膠體蓄電池在調(diào)試運行后的前4年浮充電壓會有較明顯的波動，電壓范圍為（2.12～2.50）±0.10 V/cell，圖5中的黑線描述的浮充電壓值闡明了這種典型行為的趨勢和相關(guān)聯(lián)的合理報警閾值。

根據(jù)分析，OPZV蓄電池的浮充電壓偏差處于正常范圍，日常運維工作中對本次浮充電壓偏高的蓄電池持續(xù)關(guān)注，必要時檢查端子連接部位的狀態(tài)。

3 OPZV蓄電池的日常維護(hù)建議

（1）按照HOPPECKE公司提供的蓄電池維護(hù)手冊維護(hù)蓄電池。

（2）對浮充電壓偏高的蓄電池持續(xù)關(guān)注，必要時檢查端子連接部位的狀態(tài)。

（3）建議定期進(jìn)行維護(hù)性放電或核容，發(fā)現(xiàn)落后蓄電池及時充放活化處理。

（4）閥控密封蓄電池對溫度較為敏感，建議配置空調(diào)，保持環(huán)境溫度20～25 ℃。

4 結(jié) 論

OPZV蓄電池中膠體技術(shù)的使用徹底改變后備電源的觀念，讓使用者擁有更多的自主性。除了定期輪換工作，OPZV蓄電池的維護(hù)工作量較小，運行人員主要工作就是為電池運行創(chuàng)造良好的壞境及關(guān)注浮充電壓變化。