国网新源控股有限公司十三陵蓄能电厂 北京 102200
摘要：发电厂、变电站的直流系统安全可靠运行是各电气设备正常运行的重要保证，直流系统故障或不可靠可能导致设备损坏、停机、甚至电力系统解列等恶性事故。直流蓄电池作为能量储备元件，其健康状况对于机组可靠运行至关重要，本文主要针对蓄电池组现有维护工作量及安全要求，采用在线监测装置的自动检测方法来提高现场维护效率及有效性。
关键字：电站；直流系统；蓄电池；在线监测
引言
发电厂、变电站的直流系统是控制、信号、保护以及断路器分、合闸等能量的来源，同时又是供给自动装置、事故照明、直流油泵和UPS等装置的电源。它的安全可靠运行是各电气设备正常运行的重要保证，直流系统故障或不可靠可能导致设备损坏、停机、甚至电力系统解列等恶性事故。直流蓄电池作为能量储备元件，其健康状况对于机组可靠运行至关重要。特别对于起事故备用作用的抽水蓄能电站，还要具备黑启动功能，十三陵电厂作为“北京市的最后一根火柴”，蓄电池组的健康状况必须可控、在控。
1蓄电池应用现状
目前，阀控式免维护铅酸蓄电池在电力系统、通信电源中广泛使用。阀控式密封铅酸蓄电池并非如厂家宣传的完全“免维护”，虽然阀控蓄电池可避免开口式防酸电池挥发的酸气对人和设备造成的伤害，无需人工加液，也便于安装和运输。但阀控密封铅酸蓄电池仍存在着很多安全隐患，如因汇流排和板栅遭到腐蚀，造成的金属路径变窄而使电池内阻增加；因安装问题蓄电池放置水平度不够，导致极柱受力变形而引起爬酸；因浮充电压过高，加速了正极板栅腐蚀速率和电池内气体的排放，造成水损失，电解液干涸；在充电过程中，电池内再化合反应将产生大量的热能，蓄电池温升过高容易造成热失控等等。从阀控式密封铅酸蓄电池结构特点和特有的失效机制可知道，疏忽维护和监测会造成蓄电池的性能下降和使用寿命降低。因此，内阻、浮充电压、环境温度等因素需要生产维护人员时时关注。
在实际生产现场，电池组在运行过程中，随着使用时间的增加必然会有个别或部分电池因内阻变大，呈退行性老化现象。整组电池的容量是以状况最差的电池容量值为准，呈“木桶短板效应”，而不以平均值或额定值初始值为准，当电池实际容量下降到其本身额定容量90%以下时，电池进入衰退期，当电池容量下降到原来的80%以下时，电池便进入急剧的衰退状况，并且衰退期很短，这时电池组己存在极大的事故隐患。
整组电池充电情况有如下特点，若蓄电池组内若干个内阻变大的电池，老化后容量变小，充电装置均衡充电式时，老化电池将很快充满，状态良好的电池有处于欠充的肯能性。传统的维护技术均是在蓄电池性能下降到一个相当严重的水平，才发现落后蓄电池。此时，落后蓄电池已对整体性能造成影响。
传统维护技术不能主动维护蓄电池，通过控制蓄电池性能的劣化速度，而达到延长蓄电池寿命的效果，因此已不能达到要求，现场需要有效的自动检测方法和手段来提高维护效率及有效性。
在国外，包括美国、日本、瑞士等，蓄电池的在线监测技术得到了很大的发展。很多相应的蓄电池在线监测产品已经成功应用于通信、电力、光伏、车辆和金融等领域，取得了良好的蓄电池监测效果。国内市场上蓄电池在线监测产品诸多。
2现场运行维护存在的问题
2.1维护耗费大
我厂直流系统分为地下厂房直流系统、上池直流系统和通讯直流三部分，共9组，共计530只。地下厂房直流系统又分为副厂房直流、主变洞动力直流和GIS和保护专用直流三部分。按照标准要求，应每月进行一次的电压测量、每三个月进行一次内阻测量；新安装或大修后的阀控蓄电池组，进行全核对性放电试验，以后每隔2-3 年进行一次全核对性试验，运行了 6 年以后的阀控蓄电池，每年作一次核对性放电试验。维护人员需要对所有蓄电池进行参数测量和记录，记录表单录入电子版并上传；尤其上水库直流系统的巡视及蓄电池参数测量，来回车程近1小时；对于夏季和冬季的雨雪天气，上山过程尤为耗时和不安全。
2.2维护技术落后
传统的蓄电池维护技术无法对蓄电池进行实时、远程在线监控。即无法动态掌握蓄电池性能状况，不能及时发现不良蓄电池。传统的维护技术和手段无法自动分析宏观的蓄电池历史参数数据，并以此进行统计、分析，并形成评价体系。
2.3存在一定安全风险
蓄电池电压及内阻的人工测量过程，存在一定的触电风险。
3在线监测装置的应用
为了探索更加有效的蓄电池检测技术和维护方法，以解决蓄电池维护耗费巨大、技术落后和技术维护效果不理想导致运行寿命不长的问题。对蓄电池组运行参数进行全面的监测十分必要且有效。我厂进行了加装蓄电池在线监测系统的改造项目，其意义大致概括如下几点：1）减少现行的蓄电池维护作业量，节约工作成本，提高工作效率；
2）大大减少人工测量频率，降低了人身伤害事故发生的几率；3）凭借数据库功能对蓄电池组的电压、内阻、温度等因素进行长期的监控并记录数据；4）维护人员可及早的发现过充情况、落后电池或环境异常进行调整，有效的提高蓄电池的性能，延长蓄电池使用寿命；5）网络化监测系统利于设备全寿命周期管理和数据分析处理。。
实际蓄电池在线监测系统拓扑图及显示图如下：
4小结
变电站蓄电池在线监测系统，通过对蓄电池内阻、温度、电压参数的监测，在一定程度上反应了蓄电池的性能状况，让工作人员可以通过这些参数随时掌握蓄电池运行状态。当蓄电池出现故障状况，系统将会采取报警提示措施，提醒维护管理人员及时处理故障事件，避免由于蓄电池故障造成事故，使供电系统的可靠和安全性得到了保证，同时减小了因个别蓄电池损坏老化而造成蓄电池组失效的可能性，延长了蓄电池的使用寿命。变电站、电厂相关维护工作人员因蓄电池在线监测系统的使用，并不需要频繁地去现场检测，工作量被减少，同时减少了因现场检测工作带来的人员伤害事故，也尽量避免了因工作人员现场检测带来的设备损坏。
参考文献：
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[3]Q/GDW 11078-2013 直流电源系统技术监督导则[S].
论文作者:王卓菲,王晓军
论文发表刊物:《基层建设》2017年第19期
论文发表时间:2017/11/8
标签：蓄电池论文; 在线论文; 内阻论文; 电池论文; 系统论文; 变电站论文; 可靠论文; 《基层建设》2017年第19期论文;