關于變電站蓄電池組運維及更換周期的探討

張春光

摘要：在變電站中，蓄電池組是非常重要的組成部分，其是保證事故停電時供電的重要保障。而在其運行維護過程中，須要一種檢測變電站蓄電池組是否可靠連接直流系統(tǒng)的方法。蓄電池組是直流電源系統(tǒng)的核心部件，為電力系統(tǒng)中二次系統(tǒng)負載提供安全、穩(wěn)定、可靠的電力保障，確保了保護設備、通信設備、自動化設備的正常運行，因此蓄電池組的維護也一直是直流電源系統(tǒng)維護工作的重點和難點。本文首先分析了當前變電站蓄電池組管理面臨的新問題，其次探討了解決對策，以供參考。

關鍵詞：蓄電池組;使用壽命;更換周期

引言

蓄電池組是變電站直流系統(tǒng)的備用電源，在變電站內發(fā)生交流電失電的情況下迅速反供直流母線，向站內重要設備提供電能，確保繼電保護裝置可靠動作、斷路器可靠開斷，達到切除故障的目的?！秶译娋W有限公司十八項電網重大反事故措施（2018年修訂版）》（以下簡稱“國網十八項反措”）要求，站用直流電源系統(tǒng)運行時，禁止蓄電池組脫離直流母線。雖然蓄電池組脫離直流母線是小概率事件，但一旦發(fā)生就將是災難性事故，造成極其重大的經濟損失和社會影響。

1當前變電站蓄電池組管理面臨的新問題

1.1蓄電池的特性決定了其無法應用其他備品備件的庫存方式

一般當變電站中設備出現(xiàn)故障時，可以利用庫存設備實現(xiàn)快速更換。但是蓄電池組中有個別蓄電池損壞卻不能隨意更換，需要同廠家、同型號、同批次的蓄電池，且內阻相同才能更換，否則新舊蓄電池搭配在一起使用，將會加快整組蓄電池的損壞速度。因此，當蓄電池組中某只蓄電池損壞，不能用其他蓄電池簡單替換，只能拆除處理;而當一組蓄電池組中損壞的蓄電池達到一定數量，使該蓄電池組電壓不能滿足直流系統(tǒng)的要求時，必須整組進行更換。另外，由于蓄電池存在自放電現(xiàn)象，任何蓄電池在不充電的情況下，放置一段時間后其容量會自然下降，若時間足夠長，蓄電池將因容量消失殆盡而損壞。所以必須配套直流充電裝置對蓄電池進行長期的充電保養(yǎng)。

1.2東郊變GZDW111A直流系統(tǒng)電壓異常告警

2000年11月，東郊變直流屏告警，現(xiàn)場檢查發(fā)現(xiàn)，電壓異常告警，合閘母線電壓達到280V左右，此時工作的兩塊模塊的輸出電壓也異常升高到280V左右，監(jiān)控單元的故障燈報警，封閉式蓄電池內能夠聽見“絲絲”的過充電氣泡聲。立即停用充電模塊，用蓄電池帶所內直流負荷，停用監(jiān)控模塊，此時，直流母線電壓恢復正常。首先采取以下措施，斷開充電屏的交流電源，使充電設備斷電。過幾分鐘后，給上交流電，投入監(jiān)控模塊和充電模塊，故障依舊。初步判斷是由于監(jiān)控模塊內部故障引起的電壓異常。此時，停用故障的監(jiān)控、充電模塊，將系統(tǒng)內備用模塊投入運行。備用模塊直接接在直流控制母線上，給控制母線供電，帶常規(guī)所內直流負荷，開關合閘電流由蓄電池供給。之后經生產廠家來人檢查發(fā)現(xiàn)，故障出現(xiàn)在監(jiān)控模塊內，有一個監(jiān)控芯片損壞，造成輸出模塊電壓異常升高，更換芯片后故障消除。這里要說明，此套設備出現(xiàn)故障時，遇到故障處理不了時，應及時投入備用模塊帶出直流負荷，保證蓄電池不能過放電。還應聯(lián)系廠家盡快來人處理。

2解決對策

2.1從管理層面加強變電站蓄電池組運維的管控

1）加強直流檢修維護專業(yè)人員與運維部相關人員的合作，協(xié)同將各變電站蓄電池組每年的核對性充放電情況進行匯總和分析，對使用年限達6年以上或已經出現(xiàn)個別故障蓄電池的蓄電池組進行重點監(jiān)測，對可能接近壽命周期的蓄電池組提前做出預案。2）直流檢修維護專業(yè)人員建立蓄電池組壽命周期變化趨勢的數據庫，繪制不同廠家、不同型號、不同容量、不同標稱電壓等級蓄電池的壽命變化曲線，研究不同蓄電池壽命周期的經驗值。這項工作雖然有一定的滯后性，但收集的數據能為日后的檢修維護工作提供參考。3）加強與公司技術部門分管專責的聯(lián)系，及時反饋直流系統(tǒng)蓄電池運行中發(fā)現(xiàn)問題，且應建立一個由公司技術部門分管專責、一線直流檢修專業(yè)人員和檢修、運維部門技術專責參與的，旨在總結當年各站蓄電池組的運行情況及發(fā)現(xiàn)問題的討論分析會，為公司直流系統(tǒng)蓄電池組下一年度更換計劃提供正確合理的依據。同時，確保需要更換的蓄電池組能及時更換。

2.2檢測蓄電池組連接直流母線常用方法分析

根據Q/CSG1203003-2013《中國南方電網公司變電站直流電源系統(tǒng)技術規(guī)范》5.2.6規(guī)定“在進行切換操作時，蓄電池組不得脫離直流母線，在切換過程中允許兩組蓄電池短時并列運行”。因此，在現(xiàn)場運行維護管理中如何保證變電站蓄電池組可靠連接直流電源系統(tǒng)很關鍵。在以往，巡視人員只是通過查看直流系統(tǒng)表計或者觀察集中監(jiān)控顯示判斷蓄電池是否接入直流母線，蓄電池電流表有數值可認為有電流通過蓄電池組，就理解蓄電池組已接入直流母線。蓄電池組電流浮充狀態(tài)電流很小，巡視維護時可以通過改變蓄電池浮充狀態(tài)觀察蓄電池組電壓電流，是否跟隨充電機電壓變化判斷其是否可靠連接直流母線，但表計精度會影響巡視人判斷。還可以通過查看蓄電池輸出開關狀態(tài)顯示判斷，但是蓄電池輸出轉換開關分合是經過附加行程開關信號狀態(tài)判斷，行程開關故障將會造成誤判主開關真實位置。

2.3蓄電池組離線監(jiān)測

蓄電池組離線監(jiān)測模塊采用蓄電池組充電機電壓比較法，實時監(jiān)測任意情況下蓄電池組與直流母線的連接狀態(tài)，一旦出現(xiàn)蓄電池組脫離直流母線的情況就能及時且可靠報警，通知運維及檢修人員。當蓄電池組錯誤脫離直流母線時，蓄電池組自動控制投入模塊能可靠動作，將蓄電池組迅速、安全、正確地自動投入直流系統(tǒng);當蓄電池組正確脫離直流母線時，蓄電池組自動控制投入模塊能可靠地不動作。

2.4免維護蓄電池和高頻充電設備的運行維護

免維護鉛酸蓄電池為連續(xù)浮充電應用設計的，也可用于循環(huán)充放電使用。充電方法必須采用限流—恒壓方法進行。蓄電池在恒壓充電時電流逐漸減少，并最終趨于穩(wěn)定，如果降至0.01C10以下，并保持3—5小時基本不變時這表明電池已基本充飽，可以轉浮充運行。充電機均可以根據事先設定好的運行參數，自動完成蓄電池的恒流充電、恒壓充電和浮充電過程。充電設備的參數，根據所配蓄電池的參數進行調整正確，一定要保證浮充電壓、均充電壓在合格范圍內，保證蓄電池正常浮充電運行，不至于造成過充、過放電。參數設定好后，如無特殊需要，不要隨意更改。蓄電池可以在-20C—+50℃內使用。有效的工作溫度5—35℃，如果要獲得最佳的使用壽命應在15—25℃環(huán)境下使用。蓄電池在運輸、儲存和安裝過程中若時間很長會失去一定容量。如果不需校核容量，當電池開路端電壓≥2.13V時可以直接投入浮充運行，但開路端電壓<2.13V時應先進行均衡充電，然后投入浮充運行。

結語

綜上所述，本文研發(fā)的變電站直流系統(tǒng)蓄電池組自動投入裝置基于電壓比較法監(jiān)測的原理，能監(jiān)測蓄電池組脫離直流母線，確保蓄電池組在錯誤脫離直流母線時能及時投入，避免交流故障導致直流系統(tǒng)失電的重大風險，消除了安全隱患，滿足了變電站自動化設備、通信設備不掉電的考核指標與保護裝置設備可靠率的要求。

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