湖州地区变电站直流系统蓄电池的故障成因及其对策＊

莫雪梅

（湖州电力局,浙江 湖州 313000）

湖州地区变电站直流系统蓄电池的故障成因及其对策＊

莫雪梅

（湖州电力局,浙江 湖州 313000）

介绍了蓄电池在变电所直流系统中的作用,就目前变电所投运的阀控式密封铅酸蓄电池达不到理论使用年限而出现失效的隐患或故障现象进行了分析,并在提出相应的改进对策的同时,详细叙述了对策实施的过程和对策实施后的效果.

直流系统;蓄电池;故障;对策

在变电站中,蓄电池组是直流系统中的重要组成部分,在发生故障情况下必须具有发挥“独立电源”的作用,担负着为电力系统中二次系统负载提供安全、稳定、可靠的电力保障,确保继电保护、通信设备的正常运行.目前变电所投运的阀控式密封铅酸蓄电池虽然有5～10年的理论使用寿命,但实际上是使用5～7年就出现失效电池,因此,如何消除蓄电池故障现象,延长使用寿命是直流设备检修人员急需思考和解决的问题.

1 蓄电池在直流系统中的作用

蓄电池是直流系统中不可缺少的设备,正常时直流系统中的蓄电池组处于浮充电备用状态,当交流电失电时,蓄电池迅速向变电所负荷提供能量.如事故照明、交流不停电电源、断路器跳合闸等.当事故停电时,它必须向事故停电的控制、信号、自动装置、保护装置及通信等负荷提供电力.蓄电池作为备用电源在系统中起着极其重要的作用,蓄电池的稳定性和放电过程能提供给负载的实际容量对确保电力设备的安全运行具有十分重要的作用.

2 现状调查

在对湖州电力局2007～2008年锦峰变、塘南变、凤凰变、新塘变、西山变、菱湖变、戴山变、青山变、洪塘变、白水变、武康变、龙溪变、溪龙变13座变电所蓄电池组运行使用情况调查中发现,由于蓄电池电压离散性大、蓄电池端电压不合格等缺陷的出现,影响了直流系统的正常运行.在被调查的1000节蓄电池中,发现故障电池550节,故障率为55%.

表1 2007～2008年故障蓄电池频数统计表

从表1可以看出,影响蓄电池使用寿命的主要原因是蓄电池端电压不合格和电池电压离散性大,两项累计占总故障的98.2%,是首要解决的问题.其次,对于放电容量不合格的蓄电池,可按标准进行3次核对性充放电,如容量仍不合格,应更换蓄电池.内部失水干涸的蓄电池已失效,只能进行更换.

3 原因分析

根据现状调查结果,我们针对蓄电池端电压不合格和蓄电池电压离散性大的问题进行深入的分析,并绘制出树状图（图1）,将所有可能的原因层层展开.

从图1中,我们找出引起蓄电池端电压不合格的本质性原因是：①环境温度偏高;②蓄电池的过充;③充电模块抬压;④充电机输出电压数据漂移.蓄电池电压离散性大的本质性原因是：①制造工艺的非稳定因素和不一致性;②存放时间过长,没按规定补充电.

4 要因确认

确认一：环境温度高.班组成员到各变电站充电机安装处调查,继保室及蓄电池室均已安装空调并运行正常,环境温度适宜,对充电机运行稳定性没有影响.结论：环境温度高不是要因.

确认二：蓄电池过充.经查阅充电机出厂试验报告,试验数据显示：充电机稳压稳流精度、纹波系数等各项指标合格,充电机恒压限流性能好,不会对蓄电池过充电.结论：蓄电池过充不是要因.

确认三：充电模块抬压.在锦峰变、塘南变、新塘变、凤凰变、西山变,小组成员发现充电机合母模块有抬压现象,蓄电池过充电引起单节电池电压大大超过2.28V,有些将近2.40V,蓄电池如长期浮充电压过高将导致充电电流增大,而电流增大温度升高使导电率增大,又促使充电电流进一步增大,这样反复循环将出现热失控现象,导致电池因过热而损坏.结论：充电模块抬压是要因.

确认四：充电机输出电压数据漂移.在菱湖变发生整组蓄电池电压普遍很低的现象,经检查发现：相控型充电机由于恒压限流性能不佳,输出电压数据飘移,低于（2.23～2.28）＊N,蓄电池欠充电,单节电池电压普遍只有2.1V左右.蓄电池若长期欠充,将造成极板硫酸盐化,使蓄电池容量降低.结论：充电机输出电压数据漂移是要因.

确认五：制造工艺的非稳定因素和不一致性.蓄电池订货时严格按照《阀控式密封铅酸蓄电池订货技术条件》要求,班组成员另查阅了蓄电池出厂初充电报告和充放电试验报告,发现单节电池电压均在2.23～2.28V之间,电池电压离散性不大.结论：制造工艺的非稳定性和不一致性不是要因.

确认六：存放时间过长,没按规定补充电.在戴山变、洪塘变、青山变直流系统改造时,投运的蓄电池离散性很大,第一次容量核对性试验后还有几节电池放电容量不合格.小组成员查阅出厂合格证时发现,这批电池的生产日期是一年前的,存放时间已很长.离散性能大的电池如组成一组并投入运行,以同一大小的浮充电电流对整组电池进行浮充电时,该电流对自身性能差的电池不能完全补偿自放电,电池长期欠充,造成极板硫酸盐化,电池容量降低.而该电流对性能好的电池会过充,这些电池长期过充会出现热失控现象.结论：存放时间过长,没按规定补充电是要因.

5 对策及实施

针对造成蓄电池端电压不合格、蓄电池电压离散型大的三条要因,我们制定如下攻关对策并付诸实施,见表2.

表2 对策与实施表

实施一：2008年7月,将4座变电所充电模块抬压现象告知中恒电气股份有限公司,在得到厂方研发人员的技术支持后,我们配合厂方技术人员在充电模块背板上并接500Ω电阻1枚后,模块抬压现象消失.

实施二：2008年9月,对菱湖变充电机输出电压进行调整,对各设置参数进行认真检查,同时提请监控班对菱湖变直流数据加强监测,目前充电机运行正常.

实施三：2008年10月,班组成员对戴山变、洪塘变、青山变蓄电池进行2～3次全容量核对性试验,试验后所有电池容量合格,且电池电压趋于2.25V/节左右.

利用上述三项攻关措施后,蓄电池端电压不合格和电池电压离散性大的问题得到了有效的解决.

6 结束语

随着电力电源自动化程度的不断提高,各变电所已广泛采用阀控式密封铅酸蓄电池（以前曾错误地称为“免维护”电池）,变电站直流系统正受到日益重视.阀控式密封铅酸蓄电池安装简便,使用方法容易掌握,检修项目少,但这种电池只是与GGF型铅酸蓄电池、GN G型镉镍蓄电池相比,运行中免去了添加纯水或蒸馏水,调整电解液液面等项目,并非免去一切维护工作,因此不能因为阀控式密封铅酸蓄电池“免维护”的特点而忽略本该进行的日常维护工作,预防为主在任何时候都是安全的重要保证.

[1]徐在林.直流设备检修岗位技能培训教材[M].北京：中国电力出版社,1998.

[2]徐海明.供电工人技术培训教材（直流设备检修）[M].北京：中国电力出版社,2003.

TM912.4

A

1009-1734（2010）S0-0248-03

2010-05-10

莫雪梅,技师,工程师,从事直流设备检修研究.