变电站直流系统存在问题及解决措施

常丹

摘 要：变电站直流系统是一个完整而又复杂的系统，各个环节之间环环相扣而又相互配合，因而，这个系统可能会发生各种各样的问题。这时，用超级电容代替蓄电池或者正确合理操作，就可以更好的降低问题或者故障发生的概率，延长生命周期，减少经济损失。

关键词：变电站；直流系统；电容量；蓄电池

0 引言

目前，在我国主要有4大类型的终端变电站，分别是110kV终端变电站、35kV终端变电站、10kV终端变电站以及6kV配电系统，他们大部分都是采用了蓄电池的配置，并配合硅整流电容储能来更好的保证变电站直流系统的运转，更好的保护电源不被损坏。但是，在现实生活中，这种运行模式却存在许许多多的问题，影响了整个系统的安全和稳定。

1 镉镍蓄电池来维持的直流系统

这是现实生活中非常常见的一种直流系统，由接近200只蓄电池组成，阵容非常庞大，输出电压为220V。

蓄电池的阵容庞大，壮观的同时也让它的性能更加不稳定。每一个參与其中的单个的蓄电池的性能和特征并不完全一样，虽然是同一型号，但是彼此之间还是会存在一定的差异。然而，它们组成一个整体工作的时候，相同的电源，相同的输出，运行久了，单个电池之间的差异就会越来越大，相互之间就会拖累，从而影响整体性能的发挥。

镉镍蓄电池还有一个弊端，如果长时间只是“假满”或者“假充”状态，那么电池的寿命也会受到相应的影响，时间长了，必然会缩短原本正常使用的寿命。

虽然，这些电池的说明书上明确的注明，使用10年没有问题，但是在实际使用过程中，寿命总是会被打折，总会被缩短，一般在5年左右，短的甚至只有3年的寿命。造成理论与实际寿命差距如此之大，主要是因为假充也就是浮充时，电流会变大，让电解液中的水被电解，生成氢气和氧气的混合物，不但影响蓄电池寿命，稍有不慎，比如通风不良的情况下就容易引起爆炸，严重的会造成人员伤亡。

与此同时，过充也会损害电池的寿命，过充容易导致电解液外漏，流到电池外表面上的小部件上，会氧化腐蚀这些部件，降低这些部件的使用周期，从而降低电池总体的使用寿命。因此，为了延长电池的寿命和电池容量，需要定期对它进行活化实验，按照厂家的要求进行放电，直至完全放空，然后再进行充电，保证电池的活力。但是如何才能保证电池的容电量正好放空，既不会过度放电，也不会残留电容量，是一件非常困难，需要耐心和细心的事情。

稍有不慎，就會起到反作用，不仅不能延长电池寿命，反而会加快电池的损坏，因而，现如今的许多单位会对这一方面加长检查力度和标准，尽可能的延长电池使用寿命。

2 密封铅酸蓄电池寿命长短受许多方面的影响

随着科技水平的发展，阀控蓄电池开始代替镉镍蓄电池被广泛的应用，它全密封的特点让它使用更加方便，寿命也随之增长，但是却也给观测和检查维护带来了一定的困难。

又因宣称“免维护”的优点让一些使用者或者单位放松对它的检查和维护，一定程度上缩短了它的使用寿命。

加之，中国在阀控蓄电池领域技术水平有限，没有完全掌握这一领域的技术。2008年该领域的专家聚集一堂，对它的优缺点进行了总结，得出以下结论，并相互之间交流经验，尽可能促进该领域的科研进展。

2.1 寿命长短变化

虽然在该类电池的说明书上，标明正常使用寿命是10到20年，但是，这种说法有点夸大事实，实际上，并没有这么长的使用寿命。这一点几乎是毋庸置疑的，目前，并没有国产的该类电池可以拥有这么长的使用年限。或许，应该把寿命年限改为5年比较合适，这样会更加契合实际情况。

此外，胶体蓄电池的“正常使用寿命”中的“正常使用”条件要求非常严苛，必须在规定的温度下使用，必须严格按照要求进行充电或者放电，才能让其寿命在10年以上，但是在现实生活中，正常使用的时候，根本不可能达到这么严格的使用标准。那么，必然，寿命也会缩短。

2.2 影响该类电池使用寿命的原因介绍

（1）阀控蓄电池有些“娇贵”，对温度的变化十分敏感，比较适合温度在15℃到25℃的环境下进行运行，高了，低了都会缩短它的寿命。当运行环境的温度超过这个标准的限制后，每超出范围10℃为一个等级，每上升一个等级，寿命就会缩短一半，以此类推。

我国大部分地区属于季风气候，一年四季分明，温差差异也比较大，中国大部分地区冬季最低温会低于这个范围，夏季最高温则会高于这个范围，因而，能够保证最佳温度下运行的时间就比较少，适合的地区也有限。

另外，配电室的安装，封闭的运行环境，都让这个“缺憾”放大化。

（2）不合理的使用缩减该类型蓄电池的使用寿命。

过度使用，顾名思义，就是蓄电池电容量已经使用干净，却还在继续使用，简单说就是透支电容量，这种情况可能是粗心大意造成的，也可能是因为停电或者充电模块被损坏造成。

过度使用会让电池内部的硫酸铅原有的位置和运行的方式改变，在电池的阴极表面形成硫酸盐，不仅能腐蚀蓄电池，还会阻碍电池正常的充电和放电功能效率。可想而知，硫酸盐越多，阻碍就越多，电池的性能就会越低，当然，使用寿命也会越短。

（3）板栅的变化是影响该类型电池寿命长短的重要因素

在正常使用状态下，原本浸泡在硫酸溶液的铅合金与二氧化铅相接触，各自为战，建立各自的平衡电极电位。但是，当板栅不断被腐蚀，形状性能都在变化后，这种平衡就会被打破。正极栅板被溶解，析氧反应水越来越少，H+却越来越多，相应的，酸度越来越强，更加加快了侵蚀和溶解，以此循环，情况变得越来越糟糕。

（4）浮充或者假充会缩短蓄电池使用寿命。

长时间的充电状态，会让已经充满电的蓄电池只是出于充电的状态，但并没有进行真正的充电。这种情况下，极大多数是由于操作人员粗心大意造成的。这种情况下，会让阳极极板收到损害，增大蓄电池内的电阻，降低蓄电池的实际容量，因而，这时，就会发现，充满电后的蓄电池能够运行的时间越来越短，最后，无法正常使用。

（5）缺水是缩短该类型蓄电池的重要原因之一。

水是生命之源，在这里，也有同等的重要性，如果蓄电池内部缺水，會打破原有的平衡，让电解液的比重越来越高，加快电池栅板的被腐蚀的速度，降低蓄电池的活力，缩短寿命。如果缺水量达到1/4时，这个蓄电池基本就算是报废了。

3 电解电容储能类型的直流屏

在20世纪60年代时期，由于这种类型的直流屏成本低，容易维护，于是，便得到广泛的使用。但是，经过这50多年的使用，证明它并不是完美没有缺点的。事故分闸的可靠性能低便是它的致命缺点。现在，该类型的直流屏正在被重新研究，系统也需要进行升级换代。

它的缺点正在被人们研究解决。超级电容器的问世，让人们看到了克服弱点的希望，或许，将来就能解决这个弱点，让它更加完美。同时，超级电容的问世也让人们开始拿它与蓄电池相比较，哪一个的性能更好。蓄电池需要精确度高、性能好的充电和放电装置，出现故障的概率比较大，超级电容直流屏则相对简单一些，不需要这么复杂的装备，因而，发生故障的概率就会大大降低。蓄電池的维护比较难，工作量也比较大，但是超级电容的检测维修相对简单，省事省时省力。

4 从主观、客观方面采取措施延长蓄电池的使用寿命

（1）提升相关人员综合素质和专业水平。虽然不同类型的蓄电池的维护工作不相同，但是只要相关工作人员能够提高认识，细心对待，定然可以减少操作上的失误。毕竟，在蓄电池的操作上出现的失误越多，它的寿命会缩短的越快。因而，要提高相关工作人员的思想觉悟，增加相关的知识和技能，就能够及时的发现问题，解决问题，知道如何操作能够降低故障发生的概率，更好的延长蓄电池的使用寿命。

（2）在蓄电池的使用说明书上，标明在使用过程中的主意事项，避免错误操作，同时，详细介绍比较常见的故障以及解决的方法，而不是夸大使用寿命，给人一种可以随意、放心使用的认知。

（3）加快这一领域的科研进展，在明确每一种类型的蓄电池的优点和缺点的同时，寻找可以克服缺点的技术，从整体来提高蓄电池的性能，让它可以更好的使用“恶劣”的环境。而不是像现在的某一种蓄电池一样，对温度和环境的要求甚至达到了苛刻的地步。

（4）合理选择使用不同类型的蓄电池。在相对而言，比较重要的变电站，则可以使用比较容易进行维修和维护的小容量蓄电池与超级电容组成的复杂电源，相互弥补，相互配合，更好的发挥各自优势，既能超额完成任务，也能降低成本，延长使用寿命。

5 总结

蓄电池在使用过程中，不可避免的出现各种故障，因为外在或者内在的原因，造成寿命的缩减，在耽误工作任务的同时，也增加了运行成本和使用成本。不管是生产厂商还是使用的企业或者单位，都应从自身做起，生产商加快科研力度，延长使用寿命和性能，使用单位相关人员正确操作和使用，加快维修维护，延长使用寿命。

参考文献

[1]刘宝贵.发电厂变电所电气设备[M].北京：中国电力出版社，2015.

[2]扬志辉.电气运行技术与管理[M].北京：中国电力出版社，2015.

（作者单位：国网四川阿坝州电力有限责任公司）