免維護(hù)蓄電池及充電設(shè)備的運(yùn)行與維護(hù)探討

1、免維護(hù)蓄電池及充電設(shè)備的運(yùn)行與維護(hù)探討論文作者：韓冬 李德海摘要：免維護(hù)蓄電池及先進(jìn)的充電設(shè)備為變電所的安全運(yùn)行及維護(hù)提供了可靠的保障。本文針對(duì)牡丹江電業(yè)局所屬各個(gè)變電所的免維護(hù)蓄電池及充電設(shè)備在實(shí)際運(yùn)行中出現(xiàn)的問題進(jìn)行了分析探討，總結(jié)出一些運(yùn)行及維護(hù)經(jīng)驗(yàn)。 關(guān)鍵詞：免維護(hù)蓄電池 運(yùn)行 維護(hù) 1 引言變電所的直流系統(tǒng)是繼電保護(hù)、自動(dòng)裝置和斷路器正確動(dòng)作的基本保證，其穩(wěn)定運(yùn)行對(duì)防止系統(tǒng)破壞性事故擴(kuò)大和設(shè)備嚴(yán)重?fù)p壞至為重要。隨著遠(yuǎn)動(dòng)技術(shù)和通信技術(shù)的發(fā)展，牡丹江電業(yè)局110KV及以下變電所逐漸改造成無(wú)人值班變電所，成立了集控站，對(duì)所轄各所進(jìn)行集中監(jiān)控及運(yùn)行維護(hù)，各所現(xiàn)場(chǎng)不再保留運(yùn)行值班人員，這就對(duì)蓄

2、電池及充電設(shè)備的安全穩(wěn)定運(yùn)行提出了更高的要求。以前，應(yīng)用較為普遍的有鎘鎳蓄電池和鉛酸蓄電池兩種，充電設(shè)備采用可控硅整流裝置，但這兩種蓄電池存在維護(hù)工作量大，且復(fù)雜等現(xiàn)象，不利于集控站的安全運(yùn)行。而采用可控硅相控技術(shù)的充電設(shè)備，在紋波、體積、效率等方面不盡入意，監(jiān)控系統(tǒng)也不完善，采用主從備份行方式，集控站使用起來(lái)不方便，達(dá)不到電力系統(tǒng)新的技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)。另外，由于充電設(shè)備與蓄電池并聯(lián)運(yùn)行，紋波系數(shù)較大，會(huì)出現(xiàn)蓄電池脈動(dòng)充電放電現(xiàn)象，影響蓄電池使用壽命。針對(duì)以上情況牡丹江電業(yè)局于1998年相繼更換了一些變電所的直流設(shè)備，采用免維護(hù)鉛酸蓄電池代替鎘鎳蓄電池，充電設(shè)備也逐步采用高頻充電裝置。免維護(hù)鉛酸蓄電池

3、具有體積小、重量輕、放電性能高、維護(hù)量小等特點(diǎn)，解決了集控站運(yùn)行維護(hù)的需要。2 高頻開關(guān)電源特點(diǎn)2.1 高可靠性采用開關(guān)電源特有的模塊化設(shè)計(jì)，N+1熱備份，大大提高了可靠性。系統(tǒng)采用國(guó)際90年代的最新技術(shù)，所用IGBT器件的耐壓水平，電流容量已完全能滿足現(xiàn)代電源要求；具有自主均流技術(shù)，模塊間輸出電流最大不平衡度小于±3%。體積小，重量輕，效率高，輸出的紋波極小，有利于延長(zhǎng)電池壽命。系統(tǒng)采用模塊疊加形式，維護(hù)方便。2.2 高智能化現(xiàn)代電力電子技術(shù)與計(jì)算機(jī)技術(shù)相結(jié)合，可實(shí)現(xiàn)對(duì)電源系統(tǒng)的遙測(cè)、遙控、遙信、遙調(diào)，滿足變電所綜合自動(dòng)化要求實(shí)現(xiàn)無(wú)人值守。配合使用的監(jiān)控模塊采用大屏冪，液晶漢字顯示

4、，聲光告警。具有方便易于操作的優(yōu)點(diǎn)，可通過(guò)監(jiān)控模塊進(jìn)行充電模塊參數(shù)設(shè)置，開關(guān)機(jī)控制。蓄電池自動(dòng)管理及保護(hù)，實(shí)現(xiàn)自動(dòng)監(jiān)測(cè)蓄電池的端電壓，充放電電流，并控制蓄電池的均充和浮充；可按不同型號(hào)及種類的蓄電池設(shè)置不同的典型充電曲線進(jìn)行。3 牡丹江電業(yè)局免維護(hù)蓄電池及充電設(shè)備3.1武漢電力儀表廠生產(chǎn)110KV西郊變、東京城變及渤海變蓄電池及充電設(shè)備于98年投入運(yùn)行，充電柜型號(hào)GZD33100/220。電池型號(hào)UPS12300，容量100AH，個(gè)數(shù)19支，單瓶電壓12V，單瓶正常浮充電壓13.513.8V，均充14.414.8V。蓄電池自動(dòng)運(yùn)行過(guò)程曲線如下：3.2哈爾濱九洲電力設(shè)備制造有限公司生產(chǎn)110KV

5、江南變、西山變、碾變、東郊變、樺林變直流系統(tǒng)于2000年安裝投入運(yùn)行，采用高頻開關(guān)技術(shù)，充電柜型號(hào)GZDW111A200AH/220V，蓄電池型號(hào)GFM-200Z，容量200AH，個(gè)數(shù)108支，單瓶電壓2V，單瓶正常浮充電壓2.222.24V。原理框圖如下：各所直流圖如下：3.3 煙臺(tái)東方電子生產(chǎn)110KV北郊、中心變直流系統(tǒng)于2001年安裝投入運(yùn)行，采用高頻開關(guān)技術(shù)，型號(hào)為DF0210A型高頻開關(guān)直流操作電源系統(tǒng)，蓄電池型號(hào)GFM-110Z，容量110AH，個(gè)數(shù)108支，單瓶電壓2V，單瓶正常浮充電壓2.222.24V，哈爾濱光宇制造。35KV鐵嶺變、鏡泊湖變于2000年安裝投入運(yùn)行，采用煙

6、臺(tái)東方電子DF0210220/30直流操作電源系統(tǒng)（可控硅整流型），蓄電池UPS型，容量100AH，個(gè)數(shù)19支，其它參數(shù)同西郊變蓄電池。4 免維護(hù)蓄電池及充電設(shè)備的事故分析牡丹江電業(yè)局的各種免維護(hù)蓄電池和充電設(shè)備，在實(shí)際運(yùn)行中，因?yàn)槊饩S護(hù)蓄電池不同于以往我們使用的鉛酸和鎘鎳蓄電池，雖然具有日常維護(hù)量少，不用補(bǔ)液等優(yōu)點(diǎn)，但是這不等于日常不用進(jìn)行維護(hù)及運(yùn)行監(jiān)視。在實(shí)際運(yùn)行中我們?cè)诜矫嬗羞^(guò)深刻的教訓(xùn)。另外，高頻整流電源系統(tǒng)，運(yùn)行也不同于以往的硅整流直流充電設(shè)備，其高度智能化，采用現(xiàn)代的高頻整流技術(shù)，結(jié)合微機(jī)技術(shù)，這就對(duì)我們檢修和運(yùn)行人員提出了更高的要求。不掌握其特點(diǎn)和運(yùn)行要求勢(shì)必會(huì)造成不必要的損失。

7、4.1 西郊變蓄電池長(zhǎng)期欠充西郊變2001年4月21日，10KV西聯(lián)乙線送電，當(dāng)操作到西聯(lián)乙線開關(guān)合閘時(shí)，開關(guān)合不上閘跳躍，各回路紅、綠燈閃爍，直流蓄電池組電壓降低至140V左右，現(xiàn)場(chǎng)檢查發(fā)現(xiàn)蓄電池容量下降，容量嚴(yán)重不足，不能滿足合閘要求。經(jīng)過(guò)檢修工區(qū)和運(yùn)行工區(qū)有關(guān)人員現(xiàn)場(chǎng)分析判斷，充電機(jī)對(duì)蓄電池組輸出電壓為230伏左右，而蓄電池銘牌上要求正常浮充狀態(tài)電壓應(yīng)為（13.513.8）*19=256.5262.2V伏左右，相差近26.5V蓄電池長(zhǎng)期處于欠充狀態(tài)，容量嚴(yán)重下降，才發(fā)生上述現(xiàn)象?，F(xiàn)場(chǎng)手動(dòng)將充電機(jī)投在均充位置電壓在260V左右，進(jìn)行均衡充電1個(gè)小時(shí)后，合閘成功。事后通過(guò)檢修和運(yùn)行部門的共同

8、檢查，當(dāng)時(shí)蓄電池組電壓為235伏，與充電機(jī)輸出電壓相同，測(cè)量單瓶電壓大部分為12V左右，個(gè)別蓄電池為11V左右。查看蓄電池上名牌要求單瓶浮充電壓應(yīng)為13.513.8V，而按浮充機(jī)工作電壓235V根本不能滿足蓄電池的浮充要求，蓄電池長(zhǎng)期處于欠充狀態(tài)，容量不能滿足要求，因?yàn)楫?dāng)時(shí)蓄電池電壓不能達(dá)到要求，所以不能進(jìn)行放電核對(duì)其容量，采取以下措施：調(diào)高充電機(jī)的浮充、均充、強(qiáng)充電壓，使之達(dá)到浮充電壓：13.6*19=258.6伏；均充電壓：14.6*19=277.4伏；強(qiáng)充電壓：280.5伏。打開充電屏前面板，按圖紙找到調(diào)節(jié)均充、浮充、強(qiáng)充的電位器，首先調(diào)節(jié)浮充電壓，將充電機(jī)把手切到均充位置，調(diào)節(jié)電位器，

9、同時(shí)用表測(cè)量蓄電池端電壓，調(diào)節(jié)到258.6V；然后依次調(diào)節(jié)均充、強(qiáng)充電壓到相應(yīng)值。對(duì)蓄電池組進(jìn)行6個(gè)小時(shí)的均充，蓄電池組電壓為277.4伏。六個(gè)小時(shí)均充之后，恢復(fù)浮充狀態(tài)進(jìn)行浮充電運(yùn)行，蓄電池組電壓應(yīng)為258.6伏。一個(gè)月后，蓄電池單瓶電壓達(dá)到13.5伏以上后進(jìn)行一次核對(duì)性充放電，檢查蓄電池的容量和硫化程度。運(yùn)行人員要經(jīng)常測(cè)試蓄電池組及單瓶電壓，使每個(gè)蓄電池單瓶電壓達(dá)到13.5伏以上。核對(duì)后根據(jù)情況，對(duì)蓄電池采取補(bǔ)救措施；一個(gè)月后檢修、運(yùn)行人員對(duì)西郊變蓄電池進(jìn)行了核對(duì)性檢查，具體過(guò)程見表1。電池序號(hào)9：00分放電前9：30分放電電流（10A）10：00分放電電流（10A）1#13.412.71

10、2.72#13.510.5810.43#13.512.712.74#13.512.712.75#13.612.712.76#13.612.7117#13.48.48.48#13.412.712.79#13.410.510.510#13.512.712.711#13.610.5510.512#13.612.712.713#13.612.712.714#13.712.712.715#13.612.712.716#13.612.712.717#12.37.97.918#13.512.712.719#13.512.710.5總13.512.712.7表1根據(jù)表1可以看出個(gè)別蓄電池單瓶電壓下降較快，而且

11、隨著放電時(shí)間的延長(zhǎng)，單瓶電壓落后的蓄電池個(gè)數(shù)也在增加，因此在放電一小時(shí)后停止放電，轉(zhuǎn)入充電狀態(tài)。通過(guò)這次檢查發(fā)現(xiàn)，西郊變蓄電池容量明顯不足，按要求以0.1C（10A）電流對(duì)蓄電池放電，三小時(shí)內(nèi)蓄電池單瓶電壓不應(yīng)低于12V，而這次只經(jīng)過(guò)一小時(shí)就有7只蓄電池單瓶電壓低于12V，最低的17#電池為7.9V。調(diào)高蓄電池組充電電壓，經(jīng)過(guò)一個(gè)多月的浮充充電，對(duì)蓄電池的活化作用不明顯，個(gè)別蓄電池已經(jīng)硫化嚴(yán)重。經(jīng)過(guò)了解，西郊變蓄電池于1998年12月初安裝時(shí)，當(dāng)時(shí)沒有廠家人員參與，安裝人員不了解免維護(hù)蓄電池的使用要求，沒有認(rèn)真核對(duì)設(shè)備運(yùn)行參數(shù)是否滿足安全運(yùn)行的要求，對(duì)運(yùn)行人員也沒有正確交代蓄電池組及充電機(jī)的運(yùn)

12、行維護(hù)情況，使蓄電池長(zhǎng)期在欠充狀態(tài)下運(yùn)行，造成蓄電池的硫化。生產(chǎn)廠家在設(shè)備出廠時(shí)，對(duì)充電機(jī)輸出的浮充電壓、均充電壓及強(qiáng)充電壓設(shè)定值較低，遠(yuǎn)不能達(dá)到蓄電池組的運(yùn)行要求，造成蓄電池組長(zhǎng)期欠充電。安裝后兩年內(nèi)檢修人員沒有對(duì)蓄電池進(jìn)行過(guò)核對(duì)性充放電，不知道電池的運(yùn)行情況是否良好，對(duì)蓄電池長(zhǎng)期欠充情況不了解。錯(cuò)誤的以為，免維護(hù)蓄電池池就不用維護(hù)管理了。運(yùn)行人員沒有充分了解蓄電池及充電設(shè)備的性能，沒有對(duì)蓄電池的運(yùn)行狀況進(jìn)行正確的監(jiān)測(cè)，盲目認(rèn)為免維護(hù)蓄電池不用正常測(cè)試維護(hù)。以上多方面原因使西郊變蓄電池從安裝到發(fā)現(xiàn)問題，將近兩年半的時(shí)間沒有人員維護(hù)監(jiān)測(cè)，造成蓄電池硫化。東京城、渤海變蓄電池組及充電機(jī)均同西郊變

13、為一個(gè)廠家生產(chǎn)，吸取以上教訓(xùn)，對(duì)這兩個(gè)所的設(shè)備也進(jìn)行了一次檢查。檢查發(fā)現(xiàn)東京城變蓄電池組及充電機(jī)運(yùn)行狀況良好，浮充電壓、蓄電池組電壓、單瓶電壓均滿足要求，沒有發(fā)現(xiàn)問題。渤海變充電設(shè)備設(shè)置電壓也偏低，沒有達(dá)到蓄電池技術(shù)要求，因?yàn)樗鶅?nèi)直流負(fù)荷較小，對(duì)蓄電池的影響不大，蓄電池的單瓶電壓基本復(fù)合要求，當(dāng)時(shí)采取措施與西郊變相同。4.2 GZDW111A直流系統(tǒng)蓄電池浮充電流抖動(dòng)問題充電柜型號(hào)GZDW111A200AH/220V，哈爾濱九洲生產(chǎn)，采用高頻整流模塊作為直流蓄電池充電電源。剛投運(yùn)時(shí)，發(fā)現(xiàn)蓄電池電流表經(jīng)常發(fā)生抖動(dòng)現(xiàn)象，經(jīng)實(shí)際測(cè)量，發(fā)現(xiàn)整流輸出模塊輸出電流不穩(wěn)定。經(jīng)分析發(fā)現(xiàn)此套設(shè)備有三個(gè)高頻模塊同

14、時(shí)運(yùn)行，每個(gè)模塊額定輸出最大電流10A，都投入時(shí)能輸出30A電流，可以滿足對(duì)蓄電池進(jìn)行主充和均充的要求?？墒钱?dāng)正常負(fù)荷很小時(shí)，如正常運(yùn)行蓄電池浮充電流大約為0.030.04A，而直流負(fù)荷又不大時(shí)，江南變正常負(fù)荷電流為2.8A左右，其他各所在35A左右，三個(gè)模塊同時(shí)運(yùn)行運(yùn)行，每個(gè)輸出電流還不到1A，這就造成三個(gè)模塊進(jìn)行均流控制的困難，使模塊輸出電流的不穩(wěn)定，蓄電池充電電流發(fā)生抖動(dòng)，這種現(xiàn)象要是長(zhǎng)期下去那么對(duì)蓄電池的使用壽命將有很大的影響。根據(jù)以上分析，采取以下措施，將三個(gè)模塊停用一個(gè)，平時(shí)只是有兩個(gè)模塊運(yùn)行，另一個(gè)備用，那么運(yùn)行的模塊每個(gè)輸出電流就達(dá)到大約2A，模塊輸出電流趨于穩(wěn)定，保證了蓄電池

15、的安全運(yùn)行。對(duì)于江南變，因?yàn)樨?fù)荷電流太小，停用一個(gè)模塊后，還是出現(xiàn)電流抖動(dòng)現(xiàn)象，我們采取在直流負(fù)荷回路增加阻性負(fù)載的辦法來(lái)解決。利用閑置的控制回路負(fù)荷開關(guān)，在屏內(nèi)接一個(gè)500歐姆的電阻，人為增大直流負(fù)荷，提高模塊的輸出電流，也解決了浮充電流抖動(dòng)的問題。在這里需要注意的是電阻發(fā)熱，容易烤壞臨近的設(shè)備和接線，我們就做了一個(gè)固定支架，將電阻固定在屏內(nèi)空間大的位置，這樣就避免了影響其他運(yùn)行設(shè)備的問題。采取以上辦法，在沒有出現(xiàn)此類問題。4.3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(chǎng)檢查發(fā)現(xiàn)，電壓異常告警，合閘母線電壓達(dá)到280V左右，此時(shí)工作的兩塊模塊的輸出電壓

16、也異常升高到280V左右，監(jiān)控單元的故障燈報(bào)警，封閉式蓄電池內(nèi)能夠聽見“絲絲”的過(guò)充電氣泡聲。立即停用充電模塊，用蓄電池帶所內(nèi)直流負(fù)荷，停用監(jiān)控模塊，此時(shí)，直流母線電壓恢復(fù)正常。首先采取以下措施，斷開充電屏的交流電源，使充電設(shè)備斷電。過(guò)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(nèi)部故障引起的電壓異常。此時(shí)，停用故障的監(jiān)控、充電模塊，將系統(tǒng)內(nèi)備用模塊投入運(yùn)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(nèi)直流負(fù)荷，開關(guān)合閘電流由蓄電池供給。之后經(jīng)生產(chǎn)廠家來(lái)人檢查發(fā)現(xiàn)，故障出現(xiàn)在監(jiān)控模塊內(nèi)，有一個(gè)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

17、消除。這里要說(shuō)明，此套設(shè)備出現(xiàn)故障時(shí)，遇到故障處理不了時(shí)，應(yīng)及時(shí)投入備用模塊帶出直流負(fù)荷，保證蓄電池不能過(guò)放電。還應(yīng)聯(lián)系廠家盡快來(lái)人處理。4.4 結(jié)論以上是我們?cè)趲啄赀\(yùn)行中遇到的典型問題，由此我們可以看出，免維護(hù)蓄電池不能認(rèn)為是投入運(yùn)行后就不需要人員來(lái)維護(hù)，只是相對(duì)其它蓄電池不需要加水，減少了維護(hù)量。運(yùn)行中還是需要監(jiān)視其運(yùn)行狀態(tài)的。而充電設(shè)備由相控設(shè)備逐漸發(fā)展到高頻電源設(shè)備，在實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)和智能化管理功能上有了很大的進(jìn)步，但也存在不利于現(xiàn)場(chǎng)人員維修的問題。5 免維護(hù)蓄電池和高頻充電設(shè)備的運(yùn)行維護(hù)免維護(hù)鉛酸蓄電池為連續(xù)浮充電應(yīng)用設(shè)計(jì)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(jìn)行。蓄電池

18、在恒壓充電時(shí)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35小時(shí)基本不變時(shí)這表明電池已基本充飽，可以轉(zhuǎn)浮充運(yùn)行。充電機(jī)均可以根據(jù)根據(jù)事先設(shè)定好的運(yùn)行參數(shù)，自動(dòng)完成蓄電池的恒流充電、恒壓充電和浮充電過(guò)程。充電設(shè)備的參數(shù)，根據(jù)所配蓄電池的參數(shù)進(jìn)行調(diào)整正確，一定要保證浮充電壓、均充電壓在合格范圍內(nèi)，保證蓄電池正常浮充電運(yùn)行，不至于造成過(guò)充、過(guò)放電。參數(shù)設(shè)定好后，如無(wú)特殊需要，不要隨意更改。蓄電池可以在-20C+50內(nèi)使用。有效的工作溫度535，如果要獲得最佳的使用壽命應(yīng)在1525環(huán)境下使用。蓄電池在運(yùn)輸、儲(chǔ)存和安裝過(guò)程中若時(shí)間很長(zhǎng)會(huì)失去一定容量。如果不需校核容量，當(dāng)電池開路端電壓

19、2.13V時(shí)可以直接投入浮充運(yùn)行，但開路端電壓<2.13V時(shí)應(yīng)先進(jìn)行均衡充電，然后投入浮充運(yùn)行。（額定電壓12V蓄電池，端電壓為12.8V）為保證電池有足夠的容量，每年要進(jìn)行一次容量恢復(fù)試驗(yàn)，讓電池內(nèi)的活化物質(zhì)活化，恢復(fù)電池的容量。其主要方法是將電池組脫離充電機(jī)，在電池組兩端加上可調(diào)負(fù)載，使電池組的放電電流為額定容量的0.1倍，每半小時(shí)記錄一次電池電壓，直到電池電壓下降到1.8V只(對(duì)于2V只的單體電池)或10.8V只(對(duì)于12V只的單體電池)后停止放電，并記錄時(shí)間。靜置2小時(shí)后，再用同樣大小的電流對(duì)蓄電池進(jìn)行恒流充電，使電池電壓上升到2.35V只或14.1V只，保護(hù)該電壓對(duì)電池進(jìn)行8小時(shí)的均衡充電后將恒壓充電電壓改為2.25V只或13.5V只，進(jìn)行浮充充電。上述方法，可以放出蓄電池容量的80%，由于考慮到安全運(yùn)行，也可以放出蓄電池容量的3050%左右，這需要查蓄電池的放電曲線來(lái)進(jìn)行。每月應(yīng)測(cè)一次電池單體電壓及終端電壓，檢查充電設(shè)備運(yùn)行參數(shù)是否在合格范圍之內(nèi)，有無(wú)故障告警信號(hào)。檢查一下外觀有無(wú)異常變形和發(fā)熱。浮充總電壓應(yīng)達(dá)到蓄電池要求，并保持在1%之內(nèi)。不要單獨(dú)增加或減少電池組中幾個(gè)單體電池負(fù)荷，這將造成單體電池容量的不平