上桥泵站直流系统蓄电池改造

朱向东

上桥泵站直流装置的蓄电池在泵站系统停电时能为运行泵组、变压器等设备保护跳闸、停机流程执行、设备状态信号显示及应急照明提供了可靠的不间断电源。蓄电池装置对泵站系统至关重要，其正常与否将直接关系到泵站的安全运行。本文以安徽省上桥泵站直流装置蓄电池更新改造工程为例，从改造原因的说明、改造方案的编制与实施进行了系统的介绍，为类似项目的实施提供了借鉴。

一、上桥泵站直流系统蓄电池的现状

上桥泵站直流系统于2008年5月完成改造并投入使用，其配套蓄电池为山东曲阜圣阳牌，型号为GM-100/2，电池容量为100Ah，单体电池电压为2V，数量为103只，目前电池组品质变差，性能严重下降，急需更换。

1.达到了蓄电池的使用寿命

蓄电池的一般使用年限为5年，该站的蓄电池从2008年投入使用，至今已超过使用年限。

2.蓄电池实际容量下降

100Ah的蓄电池是指以10A的电流放电，持续放电时间能达到10h，而该站蓄电池做充放电维护时，以9A电流放电，持续放电时间不到4h，即出现数个“单体电池电压欠压”报警，因而不得不停止继续放电。目前该站蓄电池的实际容量只为额定容量的40%，无法满足突发停电时保护跳闸和事故应急照明以及电磁操作机构连续合闸的工作要求。

3.单体电池损坏严重、电池组品质变差

（1）2#、3#、49#、73#电池严重“爬霜”。早在2010年11月即发现73#电池出现极柱爬霜现象（制造上的缺陷或使用过程中电解液对内极柱的化学腐蚀原因造成），2013年2月49#出现“爬霜”，2014年2#、3#电池又陆续出现“爬霜”现象，站内人员也按相关厂家的要求进行相应处理，结果不理想。电池严重“爬霜”，电池内电解液减少、液面下降，充放电过程中极易出现过热，主机组断路器电磁操作机构合闸时的大电流冲击，可能造成电池爆炸事故。

（2）电池组部分单体电池品质变差引起单体电池充电电压不均衡，这就造成电池组部分电池出现“过充”，而另一部分电池出现“欠充”，实际现场统计“过充”“欠充”的极值分别为“2.43V”和“2.10V”。长期的“过充”“欠充”会造成电池的极板脱落、内部短路、过热和极板硫化、容量下降，进而造成整个蓄电池系统的瓦解。

二、蓄电池的改造

1.改造方案的确定

虽然该站的直流装置蓄电池部分出现容量下降、品质变差而影响泵站的安全运行，但柜子本体部分及其高频开关整流器、微机直流监控装置、直流输出回路绝缘监测装置和单体电池巡检装置运行工况良好，可以继续使用。故此次改造只对直流装置的蓄电池部分进行更新，其他部分仍旧继续使用。

通过调研，蓄电池部分改用美国的冠军蓄电池，型号：GM100-2（单体电压： 2V，容量100Ah），数量103只。

美国冠军牌蓄电池是国际知名品牌，其阀控铅酸免维护蓄电池具有运行稳定可靠、使用寿命长（5～8年）、大电流放电性能好，且单体电池的尺寸、电压和只数和现有的一样，改造中有以下优势：（1）主接线和单体电池在线检测接线和原来一样。（2）单体电池巡检装置和直流设备监控装置的出厂设置值只作很小的修改。（3）原单体电池巡检装置和新电池组完全适用。（4）只作蓄电池部分的改造，就能解决整套装置的运行隐患，而费用却只是整体更新费用的1/8。（5）改造工期短，电池到货后只需很短的改造时间可完成电池连线及安装、调试工作。（6）目前直流装置的整流、检测的设备使用寿命为10年左右，以后还能用5年多，整套直流装置寿命到期时再进行整体更换。

2.改造项目的实施

上桥抽水站GM-100/2型阀控铅酸蓄电池于2015 年7月19日到货，通过新电池验收、旧电池拆除、新电池就位安装、原微机直流监控系统参数的重设调试、新电池组首次充放电等一系列步骤的实施，电池安装工程于2015年7月23日结束。安装过程中需特别注意的是，在蓄电池改造接线时，安装工具（扳手）的金属裸漏手柄必须要全部缠上绝缘胶带，以防使用时发生极间短路，造成设备损坏和人身伤害。

（1）蓄电池产品验收

①电池型号为冠军牌GM-100/2型，数量103只，外包装满足产品运输要求。

②电池产品合格证、安装维护说明书等技术文件齐全。

③电池外壳、极柱无裂逢，无被碰损坏等质量缺陷。103只电池单体电压均在2.15 ～ 2.16V，根据GM-100/2电池容量和电压关系曲线得知各单体电池剩余容量超过95%。

结论：单体电池型号、数量符合合同要求，单体电池各技术参数符合相关规范标准，蓄电池产品质量合格，同意验收。

（2）旧蓄电池拆除及柜体处理

①切断直流回路各负载，断开电池回路总电源，使用专用绝缘工具拆除原电池。

②根据电池屏的尺寸及其元器件的布置，重新调整蓄电池支架的层间距，从原来的370mm调整为550mm，解决了原电池屏因电池层空间狭窄不易维护及散热效果差等缺陷。

（3）新电池组安装

①根据电池组布置图，对电池进行编号、就位。

②使用专用绝缘工具，连接主接线和单体电池电压测量信号接线。

③检查接线紧固情况，检查单体电池电压测量线正确与否。

④测量单体电池（2.13～2.14V）及电池组电压（219.8V）。

结论：电池支架安装水平紧固，电池安装平稳，排列整齐，池槽高低一致，间距符合规范要求；一二次接线正确、紧固，电池编号清晰、正确。电池组安装符合规范要求。

（4）直流系统微机监控装置参数设置

根据冠军牌GM-100型阀控铅酸蓄电池的技术特性，对其微机监控装置部分出厂参数进行相应修改：

①充电限流值为10A，浮充电压值为231.8V（单体浮充电压值2.25V），均充电压值为242.1V（单体均充电压值 2.35V）。

②浮充过压报警值为236.9V，均充过压报警值为247.2V；浮充欠压报警值为226.6V，放电欠压报警值为185.4V（单体为1.8V）。

③用高精度数字万用表对电池组103块单体电池电压进行实测并记录，再对电池巡检装置的单体电池电压采样值也进行查看和记录，对2组测值进行比较，以万用表测值为准，对单体电池巡检装置采样模块进行相应的零基准补偿设定。

（5）电池组的充放电

电池组经安装、调试、检查完毕，于2015年7月20日13:30上电，进入浮充模式；2015年7月23日8:20进行单体电池电压测试，电池组各单体电池电压存在不均衡现象，个别电池浮充电压上下限值分别为2.22V和2.31V，不平衡度接近规定值（应≤5%），需进行适度激活充放电，以改善单体电池电压均衡特性。

①2015年7月23日8:40，以应急照明灯具、取暖器为放电负载，以0.1C10A电流放电5h左右，放电容量至额定容量的40%（规定最佳深度为30% ～50%）。

②2015年7月23日13:30开始充电，按微机监控装置设置的程序和参数自动进行，即先以0.1C10A电流进行恒流充电3h，电池组电压升至229.8V，自动转入恒压充电方式；19:40采用手动控制进行均冲，10min后自动进入“均转浮”运行方式。

③充放电控制完全按内置程序自动、正确地完成。

④2015年7月26日对各单体电池电压进行测试，电池均衡性得到改善，单体电压在2.23～2.25V间。

改造后，充放电控制能按监控装置设置的程序正确、自动地进行，运行参数符合技术要求，电池性能得到改善。

三、结语

在整个直流装置中，因蓄电池部分的使用寿命相对较短，所以在直流系统运行出现安全隐患时，需要作具体的分析。上桥泵站对蓄电池部分进行改造，既能解决装置的安全运行隐患，又能大大降低改造费用。在改造中通过对整流和保护设备的正确设值及对电池组进行必要的均衡充电，还能改善系统的运行性能，延长系统的使用寿命，提高系统运行的安全性■