摘要：随着经济和科技水平的快速发展，电力行业发展也十分快速。变电站直流蓄电池可为保护、自动化设备不间断供电，是变电站的重要组成部分。此文在分析蓄电池常见故障、故障应急处置与运维要点的基础上，提出提高蓄电池电压测量工作效率的展望。
关键词：蓄电池；布置型式；极距；单人测量
引言
直流蓄电池是变电站的重要组成部分，在交流失电的情况下，可为保护、自动化设备不间断供电。蓄电池故障，将造成全站直流层面的事故保障的缺失。因此为掌握蓄电池组运行情况，《国网公司变电运维通用管理规定》要求每月测量1次单体蓄电池电压。目前测量工具为万用表，由两名运维人员配合，一人测量，另一人记录测量结果并逐个录入PMS系统，工作量大，亟待研制一种省时省力且智能的测量工具。
1蓄电池的作用及故障影响
当前的变电站中枢主要包括继保模块、通信组件和测控装置。为保证性能稳定，这些设备的内置芯片均基于直流电源工作。正常情况下，全站直流电出自直流屏的变流模块，当交流系统发生故障，变流模块因失去交流输入而中断直流输出，此时全站直流电将全部依赖蓄电池。故而，蓄电池的主要作用是事故后备。蓄电池故障，将造成全站直流层面的事故保障的缺失。此时若发生站内交流断电和站外线路故障，将造成严重保护事件；运行方式切换期间不可避免有短时停电，若蓄电池无法正常工作同样存在较大的安全隐患。另外，若蓄电池的故障形式是内部氢-氧循环异常，则可能引发火情等安全事故。
2蓄电池常见故障表征及原因剖析
蓄电池组的异常表征是多种多样的，常见为浮充电压过低/过高、渗液爬液、内阻偏大、壳体变形、轻度硫化等，体现到故障内容上，则展示为蓄电池组容量告警、蓄电池短路告警等。关于原因剖析，需从物理和运维两个层面展开。1）物理层面:①酸盐化。蓄电池充放电牵涉到浮充电压、充电时间等因素，若达不到规定标准，电池负极会析出硫酸铅，进而造成电池容量暴降。②失水。很多蓄电池的电能存、放依赖电解液环境，若电解液因故流失，则电池必然失效。③板栅的异态。蓄电池进出电流均要经由板栅，板栅的好坏决定了蓄电池寿命。④活性物质脱落。电池的“冲-放”循环会促进内部晶型的结合力发生改变，导致活性物质逐渐软化并掉下，使电池功能不再。2）运维层面:①环境温度偏高。蓄电池的极板腐蚀速度与环境温度呈正相关，且高温会使“冲-放”循环散失更多水，这样就极大缩短了蓄电池寿命。②充电电压设置过高。板栅腐蚀和水损耗速率与过充时长正相关，长期过充将致使蓄电池干涸。③过度放电。蓄电池长时间放电，将使其阴极积累过多呈电绝缘的硫酸铅，严重影响蓄电池使用。④长时间浮充。在蓄电池维护中，若经常性只充不放，将使阳极极板钝化，从而缩减容量。
3蓄电池故障的应急处置
首先，当观察到蓄电池有漏液、膨胀、开裂等情况，应立即中断电源侧输入，按照应急预案启动相关程序，特别是防范突然爆炸导致的火灾。其次，当发现地面已有电解液散落，应按照先中和、后水冲的流程，以规避地面设备被腐蚀。再次，若发现蓄电池失火，绝不能用水进行浇灭，而要用粉末灭火器。最后，若运行环境有明显震动，应对所有蓄电池接头处的螺栓螺母作拧紧检查，严禁接触不良现象。
4防范蓄电池故障的对策
4.1投运之前的措施
1）蓄电池选配。蓄电池“过放电”隐患取决于其容量选配。进行容量考虑时，除了对经常性直流负荷作计算外，还要虑事故照明等应急负荷，同时兼顾经济性。目前策略以8~10h放电率为宜，同一屏柜内不能有两个及以上的厂家产品，也不允许单体蓄电池容量有所差异。
期刊文章分类查询,尽在期刊图书馆2）充电电源规划。根据N-1冗余考量及风险分散思维，一般要引两路交流电来对一组蓄电池进行充电，以规避意外失电。3）辅助设施规划。使用在线系统来监控和管理蓄电池。
4.2投运时的做法
新蓄电池投运时，需要做好以下内容：1）设置合理参数。主要是“浮充/均充电压”、“交流过压/欠压值”、“充电限流值”等，在对这些参数进行设置时要兼顾说明书规定与变电站实情。）必要的补充电。新投运的蓄电池可能搁置了一段时间，这时就需要执行补充电。
4.3投运之后的手段
运维良好可保证蓄电池物理性能的稳定。1）做好环境温控。环境温度是蓄电池运行的敏感因素。应采用空调等手段来使蓄电池始终运行于22-25℃。2）采集浮充电流。应基于合格区间，每日对蓄电池浮充电流进行记录和判断，若辨识出突变态，须立即分析和处置。3）关注单体电压。应每月进行至少一次。4）大充大放。为使电池容量的稳定性得到延续，每年须进行容量恢复试验。若蓄电池有经历较深度放电，则应进行补充充电(采用均衡方式)。5）外观巡查。借助红外测温手段对蓄电池接线螺栓作发热研判；每月对蓄电池外观变形程度作辨识；每六个月观察连接导线和螺栓的松动/腐蚀情况。以上工作中若发现有异常，应马上安排处置。6）趋势对照。应注意将长时间的与运行数据沿时间轴进行比对，以判断运行趋势的方向。7）加强消防。应从最坏处着想，严格落实防火、防爆措施并编制详尽、合理的应急方案。
5测量技术的展望
目前变电站蓄电池电压测量普遍采用两人用万用表测量的方法，测量过程存在以下问题：1）不具备数据存储功能；2）不具备判断电压值是否合格的功能；3）不易测量排列在支架中间的蓄电池；4）测量费时费力，且易出现针头折弯折断、虚接的情况。
因此在人力集约化以及750kV变电站运维一体化全面推行的背景下，研制能自适应多种极距、具备电压智能判别和存储功能的蓄电池单体电压单人测量工具有着现实意义。
结语
蓄电池设备异常会给变电站运行带来诸多不利影响。文章对蓄电池故障致因进行条分缕析，讨论了应急处置手段，并从全寿命管理的角度就蓄电池故障防范进行研究。最后根据蓄电池电压测量需要两人用万用表进行，测量过程存在虚接、大量人工记录等诸多缺点。提出为提升变电站运维工作效率，急需研制一种单人测量工具，该工具具备电压判别、存储、导出功能的展望。文章结构明晰、内容丰富，可作为变电站蓄电池运维的有效参照。
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论文作者:赵紫薇
论文发表刊物:《当代电力文化》2019年第03期
论文发表时间:2019/6/17
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