变电站直流系统蓄电池组运行及维护分析

变电站直流系统蓄电池组运行及维护分析

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摘要:文章首先分析了铅酸蓄电池组的运行及维护,然后探讨了阀控蓄电池组的运行及维护,目的是为了最大限度地防止因蓄电池质量问题引起的事故和安全隐患的发生。本文针对蓄电池出现的常见问题提出了正确的维护方案,提出了对阀控式密封铅酸蓄电池的维护要求,确保蓄电池在直流系统中的可靠运行。

关键词:变电站;蓄电池组;运行维护

引言

蓄电池是直流系统中主要的设备,广泛应用于变电站中。正常时蓄电池组处于浮充电备用的状态,当交流电失电时,蓄电池就迅速向事故负荷提供能量。而直流电源的变电站的在供电系统当中有着重要作用。直流电源系统蓄电池组的主要的作用:分合闸的操作以及控制、保护变电站的通信设备、变电站的自动装置操作机械以及为调节设备的电源,还能够为事故提供照明电源。因此,直流电源系统蓄电池组的性能、可靠性对变电站的整体运作有着直接的影响。

1蓄电池的选型设计

铅酸蓄电池的前期选型设计主要包括确定蓄电池的容量、数量和类型。

1.1蓄电池的容量及数量

蓄电池的容量及数量由变电站直流系统所采的标称电压、全站直流负荷、蓄电池的电压确定。当前变电站直流系统所用的标称电压为220V和110V两个等级,这两个电压等级各有利弊,需根据实际情况确定。变电站所用的铅酸蓄电池电压为2V和12V两种类型,在确定了蓄电池的容量和电压后,才能确定蓄电池的数量。

1.2蓄电池的类型

当前变电站基本选用阀控式铅酸蓄电池,也有少数选用镉镍蓄电池。阀控式铅酸蓄电池因其全密封,具有无需添加酸液、不漏液、无酸雾、自放电电流小、内阻小、寿命长、安装方便、少维护、无须加水维护等诸多优点而被广泛采用,而镉镍蓄电池多用于小容量变电站。

2阀控铅酸蓄电池失效原因分析

阀控式铅酸蓄电池拥有先进的设计思想和工作原理,从理论上来看,具有很高的可靠性和较长的使用寿命,一般蓄电池的厂家也宣传阀控铅酸蓄电池的寿命为10年~15年,然而,从实际情况来看,部分阀控铅酸蓄电池早期失效,寿命甚至只有2年~3年。

2.1失效的表现

(1)失水:充电时氧再复合反应不完全,导致板栅腐蚀。

(2)负极板硫酸盐化硫酸铅的存在,使负极长期处于非完全充电状态,形成不可逆硫酸铅。

(3)热失控:充电过程中,由于紧装配密封结构使热量不易散出,导致电池温升过高失效。

(4)工艺设计缺陷渗漏液、极耳腐蚀断裂、阀盖开闭失灵等。

2.2失效的原因

(1)电池本身的离散性是造成阀控铅酸蓄电池早期失效的根本原因:电极材料的配方制备、安装集成工艺的非稳定因素和不一致因素,导致了电池性能的离散性,这给电池运行留下了失效的隐患。当性能不一致的电池组成电池组并投入运行时,各电池的浮充电压会有很大差异。经长时间运行后,浮充电压高的电池因长期过充导致失水和极板腐蚀;反之,浮充电压低的电池因长期欠充导致容量损失和极板硫酸化。实践证明,电池性能劣化有自加速的趋势。

(2)运行环境将影响阀控铅酸蓄电池的使用寿命:运行中过充、过放,没有定期进行检测维护也是导致阀控铅酸蓄电池早期失效的重要因素。阀控式铅酸蓄电池的“贫液”式设计,使得电池对环境温度非常敏感(每增加10℃,寿命减少50%),所以良好的运行环境非常重要。同时对充电机也提出了较高的要求,要求纹波小,并有温度补偿(3mV/℃~5mV/℃)。

3阀控铅酸蓄电池的运行监测要求

3.1对于阀控铅酸蓄电池的日常检查项目

(1)蓄电池端电压是否符合要求;

(2)蓄电池连接处有无松动;

(3)极柱、安全阀周围是否有渗酸及酸雾溢出;

(4)电池壳体有无漏液现象和变形。

3.2需要对蓄电池进行充电的情况

(1)浮充电压有2只以上低于2.18V;

(2)放出20%以上额定容量;

(3)搁置不用时间超过1个月;

(4)全浮充运行达3个月。

由于蓄电池在直流系统中起着举足轻重的作用,蓄电池的检测成为日常变电站运行工作的常规和重点内容。如何简单快捷地对蓄电池进行检测,准确反映蓄电池组和单个蓄电池的运行状态已成为直流系统运行维护工作的发展方向。

4阀控蓄电池组的运行及维护

4.1蓄电池组的运行

为提高蓄电池的使用寿命,要做好初充电(一般初充电由厂方进行)。在正常运行中,应认真监视蓄电池组的端电压值、每只蓄电池的电压值、浮充电流值以及蓄电池组和直流母线的对地电阻值与绝缘状况等。如果站内只有一组蓄电池,不能退出运行,也不能进行全核对性放电,而只能以I10电流恒流放出额定容量的50%,则在放电过程中,蓄电池组端电压不得低于2V×N。放电后应立即用I10电流进行恒流限压充电→恒压充电→浮充电,反复充放2~3次,恢复蓄电池组容量,查找蓄电池组存在的缺陷。如果站内有两组蓄电池,可先选取其中一组蓄电池,对其进行全核对性放电,然后以I10电流恒流放出,直至蓄电池端电压下降至1.8V×N,再停止放电,待1~2h以后,以I10电流进行恒流限压充电→恒压充电→浮充电的程序,如此反复充放2~3次,然后恢复蓄电池组容量,并查找蓄电池组存在的缺陷。在经过3次全核对性放电后,蓄电池容量仍旧达不到额定容量80%以上的情况下,即可认定改组蓄电池使用年限已到,应及时更换。充放电记录:充放电电流、电池组电压、电池端电压、环境温度、充放电时间。

4.2日常运行检查

建立健全运行检查记录,一般由值班人员随班检查,主要内容有:①控制母线电压、电流;②合闸母线电压;③充电电压、浮充电流;④蓄电池端电压;⑤环境温度;⑥电池外观、卫生及连接情况。蓄电池定期检查由检修人员进行,每季度一次,主要内容有:①控制母线电压、电流;②合闸母线电压;③充电电压、浮充电流;④蓄电池端电压;⑤蓄电池开路电压;⑥蓄电池内阻;⑦环境温度;⑧电池是否渗液;⑨电池外壳是否有凹凸、裂纹破碎现象;⑩电池联接螺丝是否松动;○11蓄电池柜(室)卫生情况。以上记录均应有工作人员签名并长期保存,以便于对蓄电池运行情况进行分析。

4.3故障处理

如发现电池极柱上有硫化现象应将其清除,必要时涂抹凡士林。放电时,若出现个别电池电压低于最低电压的情况,应及时将其解除放电,必要时还须单独对其进行过充电处理直到其恢复容量。若发现电池组存在落后电池,但无法恢复容量,则应及时更换电池;同时,如果蓄电池已到使用年限,还应对其进行密切监视,发现任何问题都应及时更换。

结束语

对蓄电池的维护来说,由于不同蓄电池在性质、结构以及参数等存在比较大的异议,因此在维护的过程中其方法也存在差异。在蓄电池的运行过程中很容易发生过早失效的问题,甚至会影响到整个蓄电池组的性能。在变电站直流系统的维护过程中,应当尽可能的设立两组蓄电池,以便一组蓄电池发生故障时可以迅速的进行替代工作。同时在蓄电池的运行过程中应当引进在线监测,通过对于蓄电池端的电压、内阻、容量等技术参数进行有效的监控,能够有效的发现故障,及时的解决问题。在蓄电池的维护过程中,应当定期进行放电测试,及时的发现蓄电池的故障,提高蓄电池的维护效率。要重视对阀控铅酸蓄电池的维护和管理,根据阀控密封铅酸蓄电池的特点,针对影响阀控密封铅酸蓄电池使用寿命的主要因素,不断提高维护水平,提高直流系统的稳定性,同时查找日常维护中的不足,以提高直流系统的安全运行水平。

参考文献

[1]穆谦,宋立冬,田野.蓄电池组的维护与更换[J].电信工程技术与标准化.2008(06).

[2]赵媛,刘玉芳,牛霞.浅析蓄电池爆炸的原因[J].内蒙古石油化工.2008(14).

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