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技術文章
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>>>>前言
自2002年以來，山東Z、J等500kV老變電站已經將原來的固定防酸蓄電池更換為閥控式鉛酸蓄電池，J站更換為美國「豹牌」POWER系列PRC－2450XC GFM－II 蓄電池兩組，每組104隻，根據廠家說明書建議於2005年5月下旬進行了核容測試試驗。2002年底投產的500kVCQ站、LC站採用德國製造的RETARDANT(德國陽光) 蓄電池，分別於2005年7、8月進行了核容測試試驗，結果現狀不理想,試驗發現許多不合格蓄電池,通過試驗檢查，蓄電池的維護與環境的不合適，造成部分蓄電池的使用壽命遠遠達不到規定要求，僅僅在不到兩年的時間裡，500kV變電站已經有近30隻電池電池柵極反應（腐蝕）加速，壽命縮短而報廢。
這種情況在其它地方屢見不鮮,例如河北某公司曾有兩組閥控鉛酸蓄電池,因本身質量問題,在夏季因熱天氣報廢,當時多隻電池鼓肚變形。縮短壽命的主要因素為：雖然電力系統已經是全部使用閥控式鉛酸蓄電池,但是蓄電池室仍然沿襲«電力設備典型消防規程»中對固定防酸隔爆式鉛酸蓄電池的做法設計,沒有考慮到閥控式蓄電池的特點及對溫度的要求,免維護決不是不維護,而是它是對現場管理、環境要求嚴格； 溫度過高，電池柵極反映加快，加速老化；溫度過低，電池容量降低，浮充電壓高，同樣因為柵極反映加快，加速老化；同時，浮充電壓低，電池工作在欠充狀態，導致硫酸鉛的堆積，電池容量下降，電池壽命縮短。因此本文就變電站的蓄電池維護分析,為延長蓄電池的使用壽命提供參考。 閥控式鉛酸蓄電池具有許多傳統GG型開口式鉛酸蓄電池、GGF型固定防酸隔爆式鉛酸蓄電池不具備的優點，例如安裝整潔、簡單、無需調配電解液，無硫酸傷人及爆炸的危險、原則上不需要進行均衡充電、因閥控式啟動壓力為1.5個大氣壓，高達99%的水汽複合率，有效減低內部氣體產生，運行及維護時無氫氣與氧氣析出等，但同時對環境條件的要求也更為嚴格。 按照說明書所講,閥控式鉛酸蓄池在保持浮充電壓為理想電壓通常使用壽命為10年，蓄電池則對溫度要求較高，建議溫度範圍＋20～＋25℃。若溫度太低，會使蓄電池容量下降，在0.1C時溫度每下降1℃，其容量下降1.5~2％；蓄電池放電容量會隨溫度升高而增加，但壽命降低，如果在高溫下長期使用，溫度每增高10℃，電池壽命約降低一半。 同一般蓄電池一樣,充電系統確保充電裝置工作正常。為使電池能在飽滿的容量下處於備用狀態，電池常採用於充電機並聯，接在直流母線上，充電機除負擔經常的直流負荷外，還給電池一適當的充電電流，以補充電池的自放電，這種方式叫浮充式。如果充電機組故障停機時，全部直流負荷由蓄電池組承擔，待故障消除後，蓄電池再充滿電，恢復浮充電運行方式。充電機採用深圳奧特迅智能高頻開關ATC230電源模塊，內置CPU，協調管理模塊各項操作及保護，在用5個模塊滿足電池組的充電電流（0.1C10）加上經常性負荷電流，另外通過降壓元件提供控制輸出,並以電氣隔離的數字通信方式接受上位機的控制。具有高智能、高效率、高可靠等優點。5組並聯使用，注意多機並聯的要求：限流檔應處於同一檔；各模塊的浮充電壓及均充電壓應保持基本一致。可直接顯示輸出電壓、電流及具有輸入過壓、欠壓、輸出過壓、過熱、短路及防雷保護，其中任一組充電機異常可以退出工作進行檢查更換，其它各組將繼續工作，不影響蓄電池的運行，噪音少，維護方便。目前分別在2004年~2006年在500kVWF站、CQ站、LC站、BZ站等帶電更換充電模塊7隻。充電機顯示的浮充電電壓應為235.5V(出廠參數設定,為每隻電池所加充電電壓2.26V),控制母線電壓設定應為220V。系統浮充電壓:
在線測量並記錄電池組的端電壓，並與充電機儀表顯示值比較。要求誤差0.5%，電池浮充電壓對本身的壽命及容量影響很大，如果浮充電壓過高，浮充電流將隨之上升，導致電池柵極反應（腐蝕）加速，引起電池壽命縮短。如果電池在欠充狀態，導致硫酸鉛的堆積，電池容量下降，電池壽命縮短。浮充電方式經常保持蓄電池在滿充電狀態，必須保證單個蓄電池電壓的最大變動範圍為25°C 時2.25~2.30V之間,如果測量結果與充電機顯示值有出入，則需對充電機儀表進行校準。
減少高溫對蓄電池的危害 :
電池溫度應該每月在同一點上測量，主要是監視蓄電池室內的溫度，當電池溫度高於25°C或低於20°C時，又因為溫度變化超過2.5°C時，就要用溫度調節手段來調節系統溫度。廠家要求我們蓄電池運行時環境溫度應在20°C~25°C之間，高溫對蓄電池壽命影響很大，當環境溫度高於25°C時，電池柵極反應（腐蝕）加速，會引起電池壽命縮短。
系統溫度補償浮充電壓不能從根本上保證蓄電池的壽命:
智能高頻開關ATC230電源模塊具有自動溫度補償功能,能夠使由於溫度變化的電池的電流變化通過改變浮充電壓進行調節。但僅是輔助功能,高溫引起電池柵極反應（腐蝕）加速是造成蓄電池壽命縮短原因之一。
同時我們知道，在溫度降低到0°C以下時，其中的浮充溫度調節電壓達到2.3V以上,將嚴重影響蓄電池的使用年限。蓄電池環境通過溫度變送器到達監控器，所測溫度偏離20°C~25°C由監控器發出溫度上升1°C時↓0.52V和溫度下降1°C時↑0.52V，但是溫度範圍受控制電壓限制,因此系統溫度補償浮充電壓起作用不大,優先選用的是:改變電池的放置場所、加強空氣循環、採用制泠設備。
電極溫度 :
單個電池的浮充電壓:
在其正負極上測得，測量值與平均浮充電壓相差不能超過±5%V.P.C.,如果不是與環境有關,可採用負載測試來確定變化的原因,如果壓差仍不消除,就需進行電池的外觀檢查:有無明顯的機械損壞,連接處是否擰緊,最後壓差仍不消除,需要進行核容操作.
電池系統的年度維護 :
每個電池都應該進行仔細的外觀檢查,包括:電池殼體、排氣閥和電極有無損壞；殼體、電極和電池周圍有無汙跡，過度的膨脹（在浮充狀態下，在電池中央部分測得的外壁至外壁的距離不大於20(mm)。另外檢查電池架有無機械損傷、鏽蝕，進行清掃。
安裝及運行中應注意的問題不得將工具或導線放置電池頂部,不得卸掉電池排氣閥或向密封式電池加入然後物質。不能使用有嚴重過充電或過放電現象的電池（表現為劇烈膨脹、外殼變形、排氣閥爆裂等）。
應將火花、明火和冒煙物品遠離蓄電池，所有的安裝工具均應恰當用絕緣膠帶包紮，嚴禁電池連接間短路。同時注意環境溫度及電池外觀的變化，電池系統必須保持清潔、乾燥。在電池的維護工作中，有時須在運行的電池組上進行焊接，這樣只要用強力通風將室內的空氣更換（不小於2小時 ）即可。
閥控式鉛酸蓄電池等新技術的採用,無疑對繼電保護及自動裝置的動力帶來可靠性、可依賴性。只要我們加強安裝技術，精心維護，可提高電力系統的安全穩定運行。
作者/國家電網公司：肖永立
編輯整理/電力筆記編輯部
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值班編輯/國網河北電力公司：李茂