免維護蓄電池及充電設備運行維護探討

1、免維護蓄電池及充電設備的運行與維護探討摘要：免維護蓄電池及先進的充電設備為變電所的安全運行及維護提供了可靠的保障。本文針對牡丹江電業(yè)局所屬各個變電所的免維護蓄電池及充電設備在實際運行中出現(xiàn)的問題進行了分析探討，總結出一些運行及維護經(jīng)驗。關鍵詞：免維護蓄電池運行維護1 引言變電所的直流系統(tǒng)是繼電保護、自動裝置和斷路器正確動作的基本保證，其穩(wěn)定運行對防止系統(tǒng)破壞性事故擴大和設備嚴重損壞至為重要。隨著遠動技術和通信技術的發(fā)展，牡丹江電業(yè)局 110KV 及以下變電所逐漸改造成無人值班變電所，成立了集控站，對所轄各所進行集中監(jiān)控及運行維護，各所現(xiàn)場不再保留運行值班人員，這就對蓄電池及充電設備的安全穩(wěn)定運

2、行提出了更高的要求。以前，應用較為普遍的有鎘鎳蓄電池和鉛酸蓄電池兩種，充電設備采用可控硅整流裝置，但這兩種蓄電池存在維護工作量大，且復雜等現(xiàn)象，不利于集控站的安全運行。而采用可控硅相控技術的充電設備，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，集控站使用起來不方便，達不到電力系統(tǒng)新的技術標準。另外，由于充電設備與蓄電池并聯(lián)運行，紋波系數(shù)較大，會出現(xiàn)蓄電池脈動充電放電現(xiàn)象，影響蓄電池使用壽命。針對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備，采用免維護鉛酸蓄電池代替鎘鎳蓄電池，充電設備也逐步采用高頻充電裝置。免維護鉛酸蓄電池具有體積小、重量輕、放

3、電性能高、維護量小等特點，解決了集控站運行維護的需要。2 高頻開關電源特點2.1高可靠性采用開關電源特有的模塊化設計，N+1熱備份，大大提高了可靠性。系統(tǒng)采用國際90 年代的最新技術，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，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，有利于延長電池壽命。系統(tǒng)采用模塊疊加形式，維護方便。2.2高智能化現(xiàn)代電力電子技術與計算機技術相結合，可實現(xiàn)對電源系統(tǒng)的遙測、遙控、遙信、遙調，滿足變電所綜合自動化要求實現(xiàn)無人值守。配合使用的監(jiān)控模塊采用大屏冪，液晶漢字顯示，聲光告警。具有方

4、便易于操作的優(yōu)點，可通過監(jiān)控模塊進行充電模塊參數(shù)設置，開關機控制。蓄電池自動管理及保護，實現(xiàn)自動監(jiān)測蓄電池的端電壓，充放電電流，并控制蓄電池的均充和浮充；可按不同型號及種類的蓄電池設置不同的典型充電曲線進行。3 牡丹江電業(yè)局免維護蓄電池及充電設備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備于0。電池型號UPS12300 ，容量 100AH，個數(shù) 19 支，單瓶電壓98 年投入運行，充電柜型號12V，單瓶正常浮充電壓GZD33 100/22 13.5 13.8V ，均充 14.414.8V 。蓄電池自動運行過程曲線如下：3.2 哈爾濱九洲電力設備制造有限公司生產(chǎn)1

5、10KV江南變、西山變、碾變、東郊變、樺林變直流系統(tǒng)于2000 年安裝投入運行，采用高頻開關技術，充電柜型號GZDW111A200AH/220V，蓄電池型號GFM-200Z，容量 200AH，個數(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 年安裝投入運行，采用高頻開關技術，型號為DF0210A型高頻開關直流操作電源系統(tǒng)，蓄電池型號GFM-110Z，容量 110AH，個數(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2

6、000 年安裝投入運行，采用煙臺東方電子DF0210 220/30 直流操作電源系統(tǒng)（可控硅整流型），蓄電池UPS型，容量 100AH，個數(shù) 19 支，其它參數(shù)同西郊變蓄電池。4 免維護蓄電池及充電設備的事故分析牡丹江電業(yè)局的各種免維護蓄電池和充電設備，在實際運行中，因為免維護蓄電池不同于以往我們使用的鉛酸和鎘鎳蓄電池，雖然具有日常維護量少，不用補液等優(yōu)點，但是這不等于日常不用進行維護及運行監(jiān)視。在實際運行中我們在方面有過深刻的教訓。另外，高頻整流電源系統(tǒng)，運行也不同于以往的硅整流直流充電設備，其高度智能化，采用現(xiàn)代的高頻整流技術，結合微機技術，這就對我們檢修和運行人員提出了更高的要求。不掌握

7、其特點和運行要求勢必會造成不必要的損失。4.1西郊變蓄電池長期欠充西郊變 2001 年 4 月 21 日， 10KV西聯(lián)乙線送電，當操作到西聯(lián)乙線開關合閘時，開關合不上閘跳躍，各回路紅、綠燈閃爍，直流蓄電池組電壓降低至140V 左右，現(xiàn)場檢查發(fā)現(xiàn)蓄電池容量下降，容量嚴重不足，不能滿足合閘要求。經(jīng)過檢修工區(qū)和運行工區(qū)有關人員現(xiàn)場分析判斷，充電機對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)電壓應為（13.513.8 ）*19=256.5262.2V伏左右，相差近26.5V 蓄電池長期處于欠充狀態(tài)，容量嚴重下降，才發(fā)生上述現(xiàn)象?，F(xiàn)場手動將充電機投在均充位置電壓在260V 左右，

8、進行均衡充電1 個小時后，合閘成功。事后通過檢修和運行部門的共同檢查，當時蓄電池組電壓為235 伏，與充電機輸出電壓相同，測量單瓶電壓大部分為12V 左右，個別蓄電池為11V 左右。查看蓄電池上名牌要求單瓶浮充電壓應為13.513.8V，而按浮充機工作電壓 235V 根本不能滿足蓄電池的浮充要求，蓄電池長期處于欠充狀態(tài)，容量不能滿足要求，因為當時蓄電池電壓不能達到要求，所以不能進行放電核對其容量，采取以下措施：調高充電機的浮充、均充、強充電壓，使之達到浮充電壓：13.6*19=258.6伏；均充電壓：14.6*19=277.4 伏；強充電壓： 280.5 伏。打開充電屏前面板，按圖紙找到調節(jié)均

9、充、浮充、強充的電位器，首先調節(jié)浮充電壓，將充電機把手切到均充位置，調節(jié)電位器，同時用表測量蓄電池端電壓，調節(jié)到 258.6V ；然后依次調節(jié)均充、強充電壓到相應值。對蓄電池組進行6 個小時的均充，蓄電池組電壓為277.4 伏。六個小時均充之后，恢復浮充狀態(tài)進行浮充電運行，蓄電池組電壓應為258.6 伏一個月后，蓄電池單瓶電壓達到13.5 伏以上后進行一次核對性充放電，檢查蓄電池的容量和硫化程度。運行人員要經(jīng)常測試蓄電池組及單瓶電壓，使每個蓄電池單瓶電壓達到13.5 伏以上。核對后根據(jù)情況，對蓄電池采取補救措施；一個月后檢修、運行人員對西郊變蓄電池進行了核對性檢查，具體過程見表1。電池序號9：

10、 00 分放電前9：30 分放電電流（ 10A）10： 00 分放電電流（ 10A）1#13.412.712.72#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#13.512.712.71

11、9#13.512.710.5總13.512.712.7表 1根據(jù)表 1 可以看出個別蓄電池單瓶電壓下降較快，而且隨著放電時間的延長，單瓶電壓落后的蓄電池個數(shù)也在增加，因此在放電一小時后停止放電，轉入充電狀態(tài)。通過這次檢查發(fā)現(xiàn)，西郊變蓄電池容量明顯不足，按要求以0.1C （ 10A）電流對蓄電池放電，三小時內蓄電池單瓶電壓不應低于12V，而這次只經(jīng)過一小時就有7 只蓄電池單瓶電壓低于12V，最低的17#電池為 7.9V 。調高蓄電池組充電電壓，經(jīng)過一個多月的浮充充電，對蓄電池的活化作用不明顯，個別蓄電池已經(jīng)硫化嚴重。經(jīng)過了解，西郊變蓄電池于 1998 年 12 月初安裝時，當時沒有廠家人員參與，

12、安裝人員不了解免維護蓄電池的使用要求，沒有認真核對設備運行參數(shù)是否滿足安全運行的要求，對運行人員也沒有正確交代蓄電池組及充電機的運行維護情況，使蓄電池長期在欠充狀態(tài)下運行，造成蓄電池的硫化。生產(chǎn)廠家在設備出廠時，對充電機輸出的浮充電壓、均充電壓及強充電壓設定值較低，遠不能達到蓄電池組的運行要求，造成蓄電池組長期欠充電。安裝后兩年內檢修人員沒有對蓄電池進行過核對性充放電，不知道電池的運行情況是否良好，對蓄電池長期欠充情況不了解。錯誤的以為，免維護蓄電池池就不用維護管理了。運行人員沒有充分了解蓄電池及充電設備的性能，沒有對蓄電池的運行狀況進行正確的監(jiān)測，盲目認為免維護蓄電池不用正常測試維護。以上多

13、方面原因使西郊變蓄電池從安裝到發(fā)現(xiàn)問題，將近兩年半的時間沒有人員維護監(jiān)測，造成蓄電池硫化。東京城、渤海變蓄電池組及充電機均同西郊變?yōu)橐粋€廠家生產(chǎn)，吸取以上教訓，對這兩個所的設備也進行了一次檢查。檢查發(fā)現(xiàn)東京城變蓄電池組及充電機運行狀況良好，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。渤海變充電設備設置電壓也偏低，沒有達到蓄電池技術要求，因為所內直流負荷較小，對蓄電池的影響不大，蓄電池的單瓶電壓基本復合要求，當時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問題充電柜型號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

14、電電源。剛投運時，發(fā)現(xiàn)蓄電池電流表經(jīng)常發(fā)生抖動現(xiàn)象，經(jīng)實際測量，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)此套設備有三個高頻模塊同時運行，每個模塊額定輸出最大電流10A，都投入時能輸出30A 電流，可以滿足對蓄電池進行主充和均充的要求。可是當正常負荷很小時，如正常運行蓄電池浮充電流大約為 0.030.04A ，而直流負荷又不大時，江南變正常負荷電流為 2.8A 左右，其他各所在 35A 左右，三個模塊同時運行運行，每個輸出電流還不到 1A，這就造成三個模塊進行均流控制的困難，使模塊輸出電流的不穩(wěn)定，蓄電池充電電流發(fā)生抖動，這種現(xiàn)象要是長期下去那么對蓄電池的使用壽命將有很大的影響。根據(jù)以上分析，

15、采取以下措施，將三個模塊停用一個，平時只是有兩個模塊運行，另一個備用，那么運行的模塊每個輸出電流就達到大約2A，模塊輸出電流趨于穩(wěn)定，保證了蓄電池的安全運行。對于江南變，因為負荷電流太小，停用一個模塊后，還是出現(xiàn)電流抖動現(xiàn)象，我們采取在直流負荷回路增加阻性負載的辦法來解決。利用閑置的控制回路負荷開關，在屏內接一個 500 歐姆的電阻，人為增大直流負荷，提高模塊的輸出電流，也解決了浮充電流抖動的問題。在這里需要注意的是電阻發(fā)熱，容易烤壞臨近的設備和接線，我們就做了一個固定支架，將電阻固定在屏內空間大的位置，這樣就避免了影響其他運行設備的問題。采取以上辦法，在沒有出現(xiàn)此類問題。4.3 東郊變 GZ

16、DW111A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)場檢查發(fā)現(xiàn)，電壓異常告警，合閘母線電壓達到280V 左右，此時工作的兩塊模塊的輸出電壓也異常升高到 280V 左右，監(jiān)控單元的故障燈報警，封閉式蓄電池內能夠聽見“絲絲”的過充電氣泡聲。立即停用充電模塊，用蓄電池帶所內直流負荷，停用監(jiān)控模塊，此時，直流母線電壓恢復正常。首先采取以下措施，斷開充電屏的交流電源，使充電設備斷電。過幾分鐘后，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)控模塊內部故障引起的電壓異常。此時，停用故障的監(jiān)控、充電模塊，將系統(tǒng)內備用模塊投入運行。備用模塊直接接在直流控制母線上，給控制

17、母線供電，帶常規(guī)所內直流負荷，開關合閘電流由蓄電池供給。之后經(jīng)生產(chǎn)廠家來人檢查發(fā)現(xiàn)，故障出現(xiàn)在監(jiān)控模塊內，有一個監(jiān)控芯片損壞，造成輸出模塊電壓異常升高，更換芯片后故障消除。這里要說明，此套設備出現(xiàn)故障時，遇到故障處理不了時，應及時投入備用模塊帶出直流負荷，保證蓄電池不能過放電。還應聯(lián)系廠家盡快來人處理。4.4結論以上是我們在幾年運行中遇到的典型問題，由此我們可以看出，免維護蓄電池不能認為是投入運行后就不需要人員來維護，只是相對其它蓄電池不需要加水，減少了維護量。運行中還是需要監(jiān)視其運行狀態(tài)的。而充電設備由相控設備逐漸發(fā)展到高頻電源設備，在實時監(jiān)測和智能化管理功能上有了很大的進步，但也存在不利于

18、現(xiàn)場人員維修的問題。5 免維護蓄電池和高頻充電設備的運行維護免維護鉛酸蓄電池為連續(xù)浮充電應用設計的，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行。蓄電池在恒壓充電時電流逐漸減少，并最終趨于穩(wěn)定，如果降至0.01C10 以下，并保持35 小時基本不變時這表明電池已基本充飽，可以轉浮充運行。充電機均可以根據(jù)根據(jù)事先設定好的運行參數(shù)，自動完成蓄電池的恒流充電、恒壓充電和浮充電過程。充電設備的參數(shù)，根據(jù)所配蓄電池的參數(shù)進行調整正確，一定要保證浮充電壓、均充電壓在合格范圍內，保證蓄電池正常浮充電運行，不至于造成過充、過放電。參數(shù)設定好后，如無特殊需要，不要隨意更改。蓄電池可以在 -20C+5

19、0內使用。有效的工作溫度535，如果要獲得最佳的使用壽命應在1525環(huán)境下使用。蓄電池在運輸、儲存和安裝過程中若時間很長會失去一定容量。如果不需校核容量，當電池開路端電壓 2.13V 時可以直接投入浮充運行，但開路端電壓<2.13V 時應先進行均衡充電，然后投入浮充運行。（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，每年要進行一次容量恢復實驗，讓電池內的活化物質活化，恢復電池的容量。其主要方法是將電池組脫離充電機，在電池組兩端加上可調負載，使電池組的放電電流為額定容量的 0.1 倍，每半小時記錄一次電池電壓，直到電池電壓下降到1.8V 只 ( 對于 2V只的單體電池) 或 10