變電站蓄電池運(yùn)行維護(hù)技術(shù)

白 龍，黃崇虎

（國(guó)網(wǎng)山東電力超高壓公司，山東 濟(jì)南 250000）

0 引 言

隨著電力系統(tǒng)的發(fā)展和進(jìn)步，變電站蓄電池運(yùn)維質(zhì)量受到了更多的關(guān)注。通過(guò)積極整合具體管理內(nèi)容和管理要求，確保在明確其應(yīng)用機(jī)理的基礎(chǔ)上落實(shí)對(duì)應(yīng)的維護(hù)管理方案，從而減少安全隱患造成的經(jīng)濟(jì)損失。

1 變電站蓄電池運(yùn)行維護(hù)的重要性

變電站直流系統(tǒng)是獨(dú)立的電源系統(tǒng)，能夠完成不間斷電源（Uninterruptible Power Supply，UPS）裝置直流電源和遠(yuǎn)動(dòng)通信設(shè)備直流電源的實(shí)時(shí)性管理。變電站直流系統(tǒng)中，蓄電池發(fā)揮著關(guān)鍵作用，基于常態(tài)化直流充電裝置完成直流負(fù)荷的處理，從而完成蓄電池浮充電等過(guò)程。一旦出現(xiàn)交流失電、直流充電裝置故障等情況，蓄電池就能直接向直流負(fù)荷提供能量，維持良好的運(yùn)行狀態(tài)，減少安全事故造成的經(jīng)濟(jì)損失[1]。

蓄電池是變電站直流系統(tǒng)的核心，只有建立完整且科學(xué)的維護(hù)機(jī)制，才能降低故障率，縮小故障的波及范圍，為電力系統(tǒng)穩(wěn)定運(yùn)行提供良好的保障機(jī)制?；诖?，變電站蓄電池運(yùn)行維護(hù)工作具有重要的現(xiàn)實(shí)意義。

2 變電站蓄電池失效機(jī)理

變電站蓄電池本身是儲(chǔ)存電能的基礎(chǔ)設(shè)備，能將電能轉(zhuǎn)變?yōu)榛瘜W(xué)能，并將其存儲(chǔ)在固定設(shè)備內(nèi)，在用戶有需要時(shí)借助化學(xué)能轉(zhuǎn)變?yōu)殡娔艿姆绞酵瓿煞烹娮鳂I(yè)，直接完成直流負(fù)荷的供給管理。目前，較為常見(jiàn)的2種變電站蓄電池分別為防酸隔爆式鉛酸蓄電池和閥控式鉛酸蓄電池，由于電池結(jié)構(gòu)不同，對(duì)應(yīng)的失效機(jī)理也存在差異。

2.1 防酸隔爆式鉛酸蓄電池

圖1 防酸隔爆式鉛酸蓄電池

2.2 閥控式鉛酸蓄電池

閥控式鉛酸蓄電池采用全密封結(jié)構(gòu)模式，借助安全閥完成電池內(nèi)部氣體壓力的實(shí)時(shí)性控制。借助閥控式鉛酸蓄電池氧復(fù)合處理，實(shí)現(xiàn)氧氣經(jīng)過(guò)隔板中氣孔擴(kuò)散到負(fù)極板的過(guò)程，與負(fù)極板活性物質(zhì)發(fā)生反應(yīng)生成PbSO4后，就能有效抑制氫氣的產(chǎn)出，維持充電和放電的合理性[3]?；谶@種反應(yīng)，在電池充電過(guò)程中并不會(huì)出現(xiàn)氫氣和氧氣同時(shí)冒出而影響反應(yīng)進(jìn)度的問(wèn)題，大大提高維護(hù)效率。對(duì)于閥控式鉛酸蓄電池而言，一旦出現(xiàn)失效，最主要的原因就是失水造成極板硫酸化。閥控式鉛酸蓄電池組成如圖2所示。

圖2 閥控式鉛酸蓄電池

結(jié)合變電站蓄電池運(yùn)行維護(hù)管理工作的具體要求，有效開(kāi)展相應(yīng)的處理工作，確保運(yùn)行方案選取的合理性。一般而言，長(zhǎng)期工作選取浮充電方式，將單體電壓控制在2.25 V。而對(duì)于變電站每個(gè)季度的蓄電池運(yùn)行方式，可以選擇均衡充電處理模式，將單體電壓控制在2.35 V[4]。

3 變電站蓄電池運(yùn)行維護(hù)技術(shù)內(nèi)容

變電站蓄電池運(yùn)行維護(hù)技術(shù)管理工作中，要結(jié)合具體運(yùn)維管理要求和標(biāo)準(zhǔn)，從技術(shù)層面和管理層面建立完整且規(guī)范的技術(shù)管控方案，從而有效發(fā)揮精細(xì)化管理方案的優(yōu)勢(shì)作用，提升運(yùn)維技術(shù)管理的實(shí)效性水平。

3.1 常見(jiàn)技術(shù)內(nèi)容

為了提高變電站蓄電池運(yùn)行維護(hù)管理水平，要結(jié)合實(shí)際管理要求采取相應(yīng)的技術(shù)控制措施。以閥控式鉛酸蓄電池為例，對(duì)常見(jiàn)的維護(hù)技術(shù)內(nèi)容予以討論。

3.1.1 電壓檢測(cè)

檢測(cè)人員要結(jié)合閥控式鉛酸蓄電池的運(yùn)行情況建立合理的技術(shù)檢測(cè)分析方案，保證相關(guān)檢測(cè)內(nèi)容和技術(shù)要求都能落實(shí)到位，從而維持整體檢測(cè)控制工作的規(guī)范性。電壓檢測(cè)要對(duì)蓄電池正負(fù)極間的電壓參數(shù)進(jìn)行實(shí)時(shí)性測(cè)定分析和匯總，以便直觀評(píng)估蓄電池電壓是否處于規(guī)范數(shù)值范圍內(nèi)。配合蓄電池電壓判定結(jié)果，有效了解閥控式鉛酸蓄電池是否存在過(guò)壓、欠壓或零壓等現(xiàn)象，以便及時(shí)完成故障排查[5]。

3.1.2 內(nèi)阻測(cè)試

對(duì)蓄電池結(jié)構(gòu)內(nèi)部的電阻值進(jìn)行測(cè)定分析，了解閥控式鉛酸蓄電池內(nèi)部運(yùn)行環(huán)境的具體情況，從而針對(duì)具體問(wèn)題制定相應(yīng)的養(yǎng)護(hù)處理機(jī)制。在內(nèi)阻測(cè)試工作結(jié)束后，能夠篩選出內(nèi)阻數(shù)值較大甚至存在開(kāi)路情況的蓄電池，對(duì)其進(jìn)行針對(duì)性處理和更換，以滿足整個(gè)閥控式鉛酸蓄電池組的運(yùn)行需求，提高蓄電池組整體供電質(zhì)量，維持良好的供電控制效果。

3.1.3 帶載測(cè)試

帶載測(cè)試是在帶負(fù)荷的情況下完成相關(guān)測(cè)試分析工作，一般是借助降低充電機(jī)電壓的處理方式順利實(shí)現(xiàn)蓄電池帶負(fù)荷，以此評(píng)估蓄電池帶負(fù)荷的實(shí)際水平和能力。工作人員能借助數(shù)據(jù)結(jié)果評(píng)估電池可能存在的開(kāi)路隱患問(wèn)題，更好地維持相關(guān)管理工序[6]。

3.1.4 活化試驗(yàn)

活化試驗(yàn)針對(duì)的是蓄電池組中一些質(zhì)量較差的電池，主要表現(xiàn)為容量參數(shù)較低、內(nèi)阻參數(shù)較高等，這種電池會(huì)對(duì)整個(gè)閥控式鉛酸蓄電池組產(chǎn)生影響。為進(jìn)一步提高蓄電池組維護(hù)質(zhì)量，要對(duì)其進(jìn)行容量激活，配合活化處理過(guò)程有效提升蓄電池組的容量。例如，對(duì)蓄電池開(kāi)展維護(hù)處理作業(yè)后，配合智能監(jiān)控裝置將電源側(cè)的電壓降低到200 V，此時(shí)放電器投入工作狀態(tài)，蓄電池組的電壓約為230 V，系統(tǒng)利用蓄電池完成供電。對(duì)應(yīng)的放電器實(shí)質(zhì)是受控型可調(diào)節(jié)性電阻，利用智能監(jiān)測(cè)管理設(shè)備，配合變電站系統(tǒng)負(fù)荷要求對(duì)電流予以測(cè)定，完成有效的調(diào)節(jié)處理。

3.1.5 放電試驗(yàn)

針對(duì)閥控式鉛酸蓄電池組，通過(guò)放電試驗(yàn)判定電池組整體是否處于合格狀態(tài)，并配合規(guī)定要求完成數(shù)值對(duì)比分析。通過(guò)搭建蓄電池?cái)?shù)據(jù)信息維護(hù)平臺(tái)，遠(yuǎn)程觀測(cè)變電站蓄電池的運(yùn)行數(shù)據(jù)、運(yùn)行動(dòng)態(tài)信息等，配合遠(yuǎn)程處理方案完成放電試驗(yàn)操作等。

3.1.6 其他新型技術(shù)

隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)的不斷發(fā)展，將智能處理模式融合在變電站蓄電池組運(yùn)行維護(hù)管理工作中能大大提升工作效率[7]。利用專家?guī)斓却髷?shù)據(jù)處理機(jī)制，有效預(yù)判蓄電池的運(yùn)行趨勢(shì)，針對(duì)可能存在的問(wèn)題落實(shí)相應(yīng)的區(qū)別化管理方案。結(jié)合蓄電池電壓均衡處理技術(shù)、蓄電池開(kāi)路自動(dòng)跨接技術(shù)等，打造更加科學(xué)規(guī)范的一體化智能應(yīng)用管理平臺(tái)，維持良好的管控效果。除此之外，配合物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)實(shí)現(xiàn)信息數(shù)據(jù)的共享管理，以便更加精準(zhǔn)地評(píng)估設(shè)備可能存在的問(wèn)題，完善規(guī)范管理機(jī)制。

3.2 常規(guī)管理內(nèi)容

3.2.1 日常檢查

（1）依據(jù)常態(tài)化管理要求和標(biāo)準(zhǔn)，基于規(guī)范化操作流程開(kāi)展相應(yīng)作業(yè)，及時(shí)清除設(shè)備表面的塵埃，保證其干凈整潔。

（2）對(duì)連接位置的情況進(jìn)行檢查，確保沒(méi)有松動(dòng)、發(fā)熱或腐蝕問(wèn)題，維持良好的應(yīng)用性能[8]。

（3）對(duì)蓄電池殼體進(jìn)行精細(xì)化檢查和監(jiān)測(cè)，著重關(guān)注其滲漏問(wèn)題和變形問(wèn)題，避免對(duì)蓄電池組后續(xù)應(yīng)用質(zhì)量產(chǎn)生影響。

（4）對(duì)極柱、安全閥等關(guān)鍵節(jié)點(diǎn)周?chē)慕Y(jié)構(gòu)進(jìn)行檢查和質(zhì)量監(jiān)督，著重測(cè)試是否存在酸霧逸出現(xiàn)象，針對(duì)存在的問(wèn)題落實(shí)相應(yīng)的處理機(jī)制，提高變電站蓄電池組的運(yùn)行維護(hù)管理水平。

（5）對(duì)蓄電池浮充電壓等進(jìn)行檢查，保證處理操作規(guī)范化的同時(shí)，實(shí)時(shí)性記錄數(shù)據(jù)信息，配合大數(shù)據(jù)技術(shù)集中挖掘數(shù)據(jù)關(guān)聯(lián)性，為更好地維持變電站蓄電池運(yùn)維管理效能提供保障。

（6）對(duì)蓄電池組的溫度進(jìn)行檢測(cè)，避免溫度過(guò)高造成不良影響。

（7）對(duì)單體蓄電池浮充電壓范圍進(jìn)行測(cè)定，閥控式鉛酸蓄電池單體蓄電池浮充電壓一般要控制在2.25 V±0.03 V的范圍內(nèi)，以保證運(yùn)行的安全性和可控性[9]。

3.2.2 年度檢查

變電站蓄電池年度檢查要對(duì)蓄電池組進(jìn)行核對(duì)性充放電試驗(yàn)分析，以保證其相關(guān)工作狀態(tài)都能滿足安全標(biāo)準(zhǔn)，降低異?，F(xiàn)象對(duì)后續(xù)作業(yè)質(zhì)量產(chǎn)生的不良影響。借助蓄電池核對(duì)性充放電試驗(yàn)，深層次評(píng)估蓄電池運(yùn)行質(zhì)量。與此同時(shí)，借助核對(duì)性充放電試驗(yàn)作業(yè)對(duì)蓄電池組予以全面的活化處理。如果蓄電池應(yīng)用環(huán)境中出現(xiàn)了直流母線負(fù)荷無(wú)法及時(shí)斷開(kāi)的處理狀態(tài)，選擇從放電電流中去除負(fù)荷電流。試驗(yàn)過(guò)程中，只要發(fā)現(xiàn)有1組電池端電壓降低到1.8 V以下，就認(rèn)定電池放電終止，立即停止放電作業(yè)，此時(shí)輸出的電量就是蓄電池組的實(shí)際容量參數(shù)[10]。

4 結(jié) 論

蓄電池組是變電站直流系統(tǒng)的重要組成部分，開(kāi)展變電站蓄電池運(yùn)維管理工作具有重要意義。在結(jié)合實(shí)際應(yīng)用要求完成蓄電池運(yùn)行方式選擇后，明確失效機(jī)理的相關(guān)內(nèi)容，配合日常檢查、年度檢查打造更加合理且規(guī)范的常規(guī)管理機(jī)制，提升變電站蓄電池運(yùn)維管理的實(shí)效性，為變電站的可持續(xù)健康發(fā)展奠定堅(jiān)實(shí)基礎(chǔ)。