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如何通过系统管理延长直流屏蓄电池使用寿命

  发表时间:2019年04月29日  点击数:102 次

  目前110kV、35kV等级的中低压变电站内,配备蓄电池的设备主要是直流屏和通信装置。现就直流屏备用蓄电池的使用寿命问题做一简单探讨。

  一、站内直流系统对蓄电池的运行要求

  蓄电池作为站内直流系统的备用电源,要求平时保持在一定的充电水平,以便在直流屏高频开关电源或硅整流装置交流失电,发生故障导致不能输出直流电源时,能及时投入,从而不影响站内直流设备和直流回路的正常运行。因此,蓄电池本身性能应能满足其容量、电压在一定时间内(包括直流电源装置检修期间),维持在较高水平。只有这样,才能保证站内直流系统的安全可靠运行。

  二、蓄电池的运行现状

  随着无人值守变电站的普及,变电站直流系统逐步采用免维护铅酸蓄电池。部分变电站运行、检修人员把“免维护”理解为“不维护”,站内蓄电池的实际运行情况往往不尽如人意。

  以蒙阴县公司所辖35kV泰山变电站和35kV高都变电站为例,两站同时更换免维护铅酸蓄电池,运行两年期间,每年对电池只进行一次深度活化,蓄电池运行状态多为浮充状态,维护量确实很小,电池的各项参数符合规程要求。但到第三年,泰山变电站部分电池电压开始降低,至第三年底,大多数电池电压降低到标准值以下,个别电池降至8V以下。第四年初,蓄电池均充已不能转为浮充电,其性能指标不能满足运行要求,只得更换一组新的蓄电池。

  高都变电站蓄电池也存在同样的问题。泰山变电站和高都变电站的蓄电池的使用年限均在3年以内,远远达不到厂家设计的5年年限,直接缩短寿命40%。

  三、导致蓄电池寿命缩短的原因分析

  1.沿用厂家建议和习惯做法

  由于是免维护蓄电池,且直流系统为自动控制充电模式,运行比较可靠,按厂家建议,每年只进行一次活化。由于前两年运行状况良好,随即认可了对蓄电池的这种管理模式。由于电池潜在的问题,前两年在运行中并未显露出来,多年运行后,电池容量大幅度下降。

  2.运行状态的不同,电池老化的程度也不同

  蒙阴县公司所辖泰山、高都变电站为35kV变电站,处在末端,运行方式单一,操作机会极少,电池的放电量很低,几乎得不到活化,容量降低很快;而110kV蒙阴变电站是枢纽变电站,运行方式多变,操作频繁,电池经常放电,且放电量很大,活化频率较高,容量易保持在较高水平。

  3.对蓄电池性能缺乏了解,日常运行维护管理不当

  按照直流系统反事故措施要求,浮充电运行的蓄电池组,除制造厂有特殊规定外,应采用恒压方式进行浮充电。浮充电时,应严格控制单体电池的浮充电压上、下限,防止蓄电池因充电电压过高或过低而损坏,即避免长期过充电或欠充电。以现在普遍使用的阀控式密封铅酸蓄电池为例,实践证明,实际的浮充电压与规定的浮充电压相差5%时,其使用寿命将缩短一半。

  蓄电池浮充电压一般按U(25)=E+0.1设定(E为单体电池额定电压),生产厂家有说明的,应按照说明要求进行设定。均充限流电流可按I=(0.1~0.125)C10(C10为蓄电池10小时率放电电流)进行设定,最大充电电流不能超过1.5C10。而在日常维护中往往忽略这个细节,不能根据不同型号、厂家的蓄电池对充电参数的具体要求不同区别对待,而是采用统一的均、浮充电参数,甚至随意设置充电参数,最终导致了对蓄电池性能的破坏。

  另外,还要防止过放电。过放电电压的设定:以2V电池为例,阀控密封铅酸蓄电池放电时限为10h,放电电压为1.8~1.9V。

  4.系统参数的改变,使蓄电池的充放电频率和深度降低,加速了电池老化,进而大幅度降低容量

  有的系统断路器的操作机构均为电磁型,合闸电流大,且指示灯为大电流的灯泡,使蓄电池的放电电流增大,均充电次数多,可使电池经常得到活化,电池的容量始终保持在一个较高水平。随着断路器的操作机构逐步更换为弹簧储能型,合闸电流很小,且指示灯也更换为小电流的节能型灯泡,使蓄电池的放电电流减小,几乎没有均充机会,只运行在浮充状态,电池的活化频率极低,电池的极板活性物质逐步固化,使电池的容量逐步降低,直至下降到标准值以下。

  5.其他因素影响

  蓄电池安装不规范,存储运输中对蓄电池的损坏及蓄电池的工作环境温度、通风状况等不符合要求也会对蓄电池的性能及寿命造成不利影响。无人值守条件下监测系统不完善,也是造成缩短使用年限的一个重要原因。

  这里重点分析环境温度的影响。阀控密封铅酸蓄电池由于结构原因(极板紧密装配、贫液设计、完全密封)散热不利,其充电电压与温度关系密切。具体说,阀控密封铅酸蓄电池的充电电压具有负温度系数:-3mV/℃。即温度每升高1℃,单个蓄电池充电电压将下降3mV。否则,易造成热失控(热失控:充电时,蓄电池内部气体复合本身就是放热反应,使蓄电池内部温度升高,如浮充电电压不变,充电电流将增大,析气量增大,促使温度升得更高,而由于结构原因不易散热,将造成热失控。另外温度过高,将导致极板活性物质脱落,极板变形和腐蚀,而使电池寿命变短。所以,一定要根据环境温度的变化,对浮充电压进行补偿,还应有防高温措施)。

  四、相关对策

  针对以上分析及现场调查统计发现,从用户角度来说,造成蓄电池使用寿命缩短的主要原因还有以下几点,针对这些因素,可采取相应的措施。

  1.活化深度、周期固定。针对这一问题,可人为的缩短活化周期,例如由每年一次改为每季度、每月一次;改变活化深度,例如每月进行一次小容量放电(放电深度的30%),每季度进行一次中等容量放电(放电深度的50%),每年进行一次大容量放电(放电深度的100%,放电深度要严格掌握,防止将蓄电池放垮)。

  2.运行状态不同。可进行相关维护管理制度的完善,加大对电网末端变电站蓄电池的监测力度,增加巡视次数。在保养维护过程中,蓄电池组的性能差异,就好比木桶的短板效应,性能一致才是最有效的维护。人工巡视的方法相对来说比较落后,用户也可通过安装先进的蓄电池在线监测系统,实时监测其运行状态,并通过远动传输至监控中心。例如长开电子科技的ABMS系列,该产品有着在线管理、自动检测的独立管理系统,能帮助你更好地管理、维护蓄电池组。

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