維護直流電源的注意事項
2021.12.08
目前110kV
、35kV等級的中低壓變電站內
,配備蓄電池的設備主要是直流屏和通信裝置
。現就直流屏備用蓄電池的使用壽命問題做一簡單探討
。
1 站內直流係統對蓄電池的運行要求
蓄電池作為站內直流係統的備用電源 ,要求平時保持在一定的充電水平 ,以便在直流屏高頻開關電源或矽整流裝置交流失電 ,發生故障導致不能輸出直流電源時 ,能及時投入 ,從而不影響站內直流設備和直流回路的正常運行。因此 ,蓄電池本身性能應能滿足其容量 、電壓在一定時間內(包括直流電源裝置檢修期間) ,維持在較高水平 。隻有這樣 ,才能保證站內直流係統的安全可靠運行
2 蓄電池的運行現狀
隨著無人值守變電站的普及 ,變電站直流係統逐步采用免維護鉛酸蓄電池 。部分變電站運行 、檢修人員把“免維護”理解為“不維護” ,站內蓄電池的實際運行情況往往不盡如人意 。許多變電站的蓄電池的使用年限均在3年以內 ,遠遠達不到廠家設計的5年年限 ,直接縮短壽命40% 。
3 導致蓄電池壽命縮短的原因分析
3.1 沿用廠家建議和習慣做法
由於是免維護蓄電池 ,且直流係統為自動控製充電模式 ,運行比較可靠 ,按廠家建議 ,每年隻進行一次活化 。由於前兩年運行狀況良好 ,隨即認可了對蓄電池的這種管理模式 。由於電池潛在的問題 ,前兩年在運行中並未顯露出來 ,多年運行後 ,電池容量大幅度下降。
3.2 運行狀態的不同,電池老化的程度也不同
35kV變電站一般處在末端 ,運行方式單一 ,操作機會少 ,電池的放電量很低 ,幾乎得不到活化 ,容量降低很快 ;而110kV變電站是樞紐變電站 ,運行方式多變 ,操作頻繁 ,電池經常放電 ,且放電量很大 ,活化頻率較高,容量易保持在較高水平 。
3.3 對蓄電池性能缺乏了解 ,日常運行維護管理不當
按照直流係統反事故措施要求 ,浮充電運行的蓄電池組 ,除製造廠有特殊規定外 ,應采用恒壓方式進行浮充電 。浮充電時 ,應嚴格控製單體電池的浮充電壓上 、下限 ,防止蓄電池因充電電壓過高或過低而損壞 ,即避免長期過充電或欠充電 。以現在普遍使用的閥控式密封鉛酸蓄電池為例 ,實踐證明 ,實際的浮充電壓與規定的浮充電壓相差5%時 ,其使用壽命將縮短一半 。
蓄電池浮充電壓一般按U(25) = E 0.1設定(E為單體電池額定電壓) ,生產廠家有說明的 ,應按照說明要求進行設定 。均充限流電流可按I = (0.1~0.125)C10(C10為蓄電池10小時率放電電流)進行設定 ,充電電流不能超過1.5C10 。而在日常維護中往往忽略這個細節 ,不能根據不同型號 、廠家的蓄電池對充電參數的具體要求不同區別對待 ,而是采用統一的均 、浮充電參數 ,甚至隨意設置充電參數 ,終導致了對蓄電池性能的破壞 。
另外 ,還要防止過放電 。過放電電壓的設定 :以2 V電池為例 ,閥控密封鉛酸蓄電池放電時限為10 h ,放電電壓為1.8~1.9 V 。
3.4 係統參數的改變 ,使蓄電池的充放電頻率和深度降低 ,加速了電池老化 ,進而大幅度降低容量
變電站原有的係統 ,斷路器的操作機構均為電磁型 ,合閘電流大 ,且指示燈為大電流的燈泡 ,使蓄電池的放電電流增大 ,均充電次數多 ,可使電池經常得到活化 ,電池的容量始終保持在一個較高水平 。隨著斷路器的操作機構逐步更換為彈簧儲能型,合閘電流很小 ,且指示燈也更換為小電流的節能型燈泡 ,使蓄電池的放電電流減小 ,幾乎沒有均充機會 ,隻運行在浮充狀態 ,電池的活化頻率低 ,電池的板活性物質逐步固化 ,使電池的容量逐步降低 ,直至下降到標準值以下 。
3.5 其他因素影響
蓄電池安裝不規範 ,存儲運輸中對蓄電池的損壞及蓄電池的工作環境溫度 、通風狀況等不符合要求也會對蓄電池的性能及壽命造成不利影響 。無人值守條件下監測係統不完善 ,也是造成縮短使用年限的一個重要原因 。
這裏重點分析環境溫度的影響 。閥控密封鉛酸蓄電池由於結構原因(板緊密裝配 、貧液設計、完全密封)散熱不利 ,其充電電壓與溫度關係密切 。具體說 ,閥控密封鉛酸蓄電池的充電電壓具有負溫度係數 :-3 mV/℃ 。即溫度每升高1℃ ,單個蓄電池充電電壓將下降3 mV 。否則 ,易造成熱失控(熱失控:充電時 ,蓄電池內部氣體複合本身就是放熱反應 ,使蓄電池內部溫度升高 ,如浮充電電壓不變 ,充電電流將增大 ,析氣量增大 ,促使溫度升得更高 ,而由於結構原因不易散熱 ,將造成熱失控 。另外溫度過高,將導板活性物質脫落 ,板變形和腐蝕 ,而使電池壽命變短 。所以 ,一定要根據環境溫度的變化 ,對浮充電壓進行補償 ,還應有防高溫措施) 。
1 站內直流係統對蓄電池的運行要求
蓄電池作為站內直流係統的備用電源 ,要求平時保持在一定的充電水平 ,以便在直流屏高頻開關電源或矽整流裝置交流失電 ,發生故障導致不能輸出直流電源時 ,能及時投入 ,從而不影響站內直流設備和直流回路的正常運行。因此 ,蓄電池本身性能應能滿足其容量 、電壓在一定時間內(包括直流電源裝置檢修期間) ,維持在較高水平 。隻有這樣 ,才能保證站內直流係統的安全可靠運行
2 蓄電池的運行現狀
隨著無人值守變電站的普及 ,變電站直流係統逐步采用免維護鉛酸蓄電池 。部分變電站運行 、檢修人員把“免維護”理解為“不維護” ,站內蓄電池的實際運行情況往往不盡如人意 。許多變電站的蓄電池的使用年限均在3年以內 ,遠遠達不到廠家設計的5年年限 ,直接縮短壽命40% 。
3 導致蓄電池壽命縮短的原因分析
3.1 沿用廠家建議和習慣做法
由於是免維護蓄電池 ,且直流係統為自動控製充電模式 ,運行比較可靠 ,按廠家建議 ,每年隻進行一次活化 。由於前兩年運行狀況良好 ,隨即認可了對蓄電池的這種管理模式 。由於電池潛在的問題 ,前兩年在運行中並未顯露出來 ,多年運行後 ,電池容量大幅度下降。
3.2 運行狀態的不同,電池老化的程度也不同
35kV變電站一般處在末端 ,運行方式單一 ,操作機會少 ,電池的放電量很低 ,幾乎得不到活化 ,容量降低很快 ;而110kV變電站是樞紐變電站 ,運行方式多變 ,操作頻繁 ,電池經常放電 ,且放電量很大 ,活化頻率較高,容量易保持在較高水平 。
3.3 對蓄電池性能缺乏了解 ,日常運行維護管理不當
按照直流係統反事故措施要求 ,浮充電運行的蓄電池組 ,除製造廠有特殊規定外 ,應采用恒壓方式進行浮充電 。浮充電時 ,應嚴格控製單體電池的浮充電壓上 、下限 ,防止蓄電池因充電電壓過高或過低而損壞 ,即避免長期過充電或欠充電 。以現在普遍使用的閥控式密封鉛酸蓄電池為例 ,實踐證明 ,實際的浮充電壓與規定的浮充電壓相差5%時 ,其使用壽命將縮短一半 。
蓄電池浮充電壓一般按U(25) = E 0.1設定(E為單體電池額定電壓) ,生產廠家有說明的 ,應按照說明要求進行設定 。均充限流電流可按I = (0.1~0.125)C10(C10為蓄電池10小時率放電電流)進行設定 ,充電電流不能超過1.5C10 。而在日常維護中往往忽略這個細節 ,不能根據不同型號 、廠家的蓄電池對充電參數的具體要求不同區別對待 ,而是采用統一的均 、浮充電參數 ,甚至隨意設置充電參數 ,終導致了對蓄電池性能的破壞 。
另外 ,還要防止過放電 。過放電電壓的設定 :以2 V電池為例 ,閥控密封鉛酸蓄電池放電時限為10 h ,放電電壓為1.8~1.9 V 。
3.4 係統參數的改變 ,使蓄電池的充放電頻率和深度降低 ,加速了電池老化 ,進而大幅度降低容量
變電站原有的係統 ,斷路器的操作機構均為電磁型 ,合閘電流大 ,且指示燈為大電流的燈泡 ,使蓄電池的放電電流增大 ,均充電次數多 ,可使電池經常得到活化 ,電池的容量始終保持在一個較高水平 。隨著斷路器的操作機構逐步更換為彈簧儲能型,合閘電流很小 ,且指示燈也更換為小電流的節能型燈泡 ,使蓄電池的放電電流減小 ,幾乎沒有均充機會 ,隻運行在浮充狀態 ,電池的活化頻率低 ,電池的板活性物質逐步固化 ,使電池的容量逐步降低 ,直至下降到標準值以下 。
3.5 其他因素影響
蓄電池安裝不規範 ,存儲運輸中對蓄電池的損壞及蓄電池的工作環境溫度 、通風狀況等不符合要求也會對蓄電池的性能及壽命造成不利影響 。無人值守條件下監測係統不完善 ,也是造成縮短使用年限的一個重要原因 。
這裏重點分析環境溫度的影響 。閥控密封鉛酸蓄電池由於結構原因(板緊密裝配 、貧液設計、完全密封)散熱不利 ,其充電電壓與溫度關係密切 。具體說 ,閥控密封鉛酸蓄電池的充電電壓具有負溫度係數 :-3 mV/℃ 。即溫度每升高1℃ ,單個蓄電池充電電壓將下降3 mV 。否則 ,易造成熱失控(熱失控:充電時 ,蓄電池內部氣體複合本身就是放熱反應 ,使蓄電池內部溫度升高 ,如浮充電電壓不變 ,充電電流將增大 ,析氣量增大 ,促使溫度升得更高 ,而由於結構原因不易散熱 ,將造成熱失控 。另外溫度過高,將導板活性物質脫落 ,板變形和腐蝕 ,而使電池壽命變短 。所以 ,一定要根據環境溫度的變化 ,對浮充電壓進行補償 ,還應有防高溫措施) 。