特高壓變電站OPZV蓄電池的介紹及維護建議

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中的蓄能元件，是系統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工作，才能保障外界電源中斷時發揮其應有的作用。

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有限公司（HOPPECKE）的OPZV系列電池。OPZV系列設計采用膠體電解質和管狀正極板，同時具備了閥控電池（免維護）和開口電池（浮充/循環使用壽命）等的優點，特別適合后備時間1～20 h的使用。由于不受使用環境或維護條件的限制，OPZV系列適用于溫度差異大和電網不穩定的環境，或長期處于電狀態的再生能源貯電系統。

1.2 OPZV蓄電池的優點

（1）管式膠體蓄電池（OPZV系列）采用優質材料制造，采用膠體電解質。膠體是由體積極小，但表面面積極大的矽粒子所形成。當矽粒子分散于電解液內，形成一個立體的鏈子網路，同時衍生了直徑由0.1～1 mm的微孔系統（見圖1）。受到強大的毛細現象所牽制，電解液被鎖定于微孔系統。因此即使電池外殼不慎破裂，仍不會出現電解液滲漏現象。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電極，再復合成水分，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構特征

（2）自放電極低，采用優質材料制造，月自放電率≤1.5。熱容量大，耐熱性能好，適合惡劣環境下使用（40～60 ℃），循環性能和深放電恢復能力優越，使用壽命長，浮充設計壽命20年（見圖3），正常浮充使用過程中，容量穩定（見圖4），衰減率低。

圖3 OPZV420實際測試結果

圖4 浮充壽命實驗

1.3 OPZV蓄電池的缺點

設計結構所帶來OPZV電池的優點的同時，也帶來了一些很明顯的缺點。電池極群較松，正負極板之間間隙較大，電池內阻相對較大。蓄電池電解液達到“準富液”，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象，對于電池的效率和容量沒有負面影響。膠體的分散性會使電池組內部的氣體復合達到平衡的狀態，從而減少電池電壓差異，增加電池內部氫氧復合的速度。通過正常和適時的均衡充電，將有利于電池膠體結構的均勻性和服務壽命的提高。

（2）影響電池的浮充電壓的因素相對較復雜，它與電池的狀態、充電限壓值、電阻、環境溫度等因素有關，而電阻包括電池內部極化電阻、歐姆電阻、接觸電阻等。人們平常監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。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。日常維護中注意到數據中有些蓄電池浮充電壓超過了2.40 V，根據國標，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。因此，可以認為，蓄電池作為直流系統的一部分，它在改善電源輸出質量的同時，更重要的作用是，當外部市電異常時能按系統設計要求持續對外供電。

2.2 問題發現

某日，運行人員對蓄電池進行日常運行維護工作，發現所使用的二組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相關手冊），即在運行初期該偏差范圍內的浮充電壓值都認為是正常的，當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

根據數據曲線可知，膠體蓄電池在調試運行后的前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聯的合理報警閾值。

根據分析，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關注，必要時檢查端子連接部位的狀態。

3 OPZV蓄電池的日常維護建議

（1）按照HOPPECKE公司提供的蓄電池維護手冊維護蓄電池。

（2）對浮充電壓偏高的蓄電池持續關注，必要時檢查端子連接部位的狀態。

（3）建議定期進行維護性放電或核容，發現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，保持環境溫度20～25 ℃。

4 結 論

OPZV蓄電池中膠體技術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蓄電池的維護工作量較小，運行人員主要工作就是為電池運行創造良好的壞境及關注浮充電壓變化。