目前110kV、35kV等級(jí)的中低壓變電站內(nèi),配備蓄電池的設(shè)備主要是直流屏和通信裝置?,F(xiàn)就直流屏備用蓄電池的使用壽命問題做一簡(jiǎn)單探討。
1站內(nèi)直流系統(tǒng)對(duì)蓄電池的運(yùn)行要求
蓄電池作為站內(nèi)直流系統(tǒng)的備用電源,要求平時(shí)保持在一定的充電水平,以便在直流屏高頻開關(guān)電源或硅整流裝置交流失電,發(fā)生故障導(dǎo)致不能輸出直流電源時(shí),能及時(shí)投入,從而不影響站內(nèi)直流設(shè)備和直流回路的正常運(yùn)行。因此,蓄電池本身性能應(yīng)能滿足其容量、電壓在一定時(shí)間內(nèi)(包括直流電源裝置檢修期間),維持在較高水平。只有這樣,才能保證站內(nèi)直流系統(tǒng)的安全可靠運(yùn)行。
⒉蓄電池的運(yùn)行現(xiàn)狀
隨著無人值守變電站的普及,變電站直流系統(tǒng)逐步采用免維護(hù)鉛酸蓄電池。部分變電站運(yùn)行、檢修人員把“免維護(hù)”理解為“不維護(hù)”,站內(nèi)蓄電池的實(shí)際運(yùn)行情況往往不盡如人意。
以兩座35 kV變電站為例,兩站同時(shí)更換免維護(hù)鉛酸蓄電池,運(yùn)行兩年期間,每年對(duì)電池只進(jìn)行一次深度活化,蓄電池運(yùn)行狀態(tài)多為浮充狀態(tài),維護(hù)量確實(shí)很小,電池的各項(xiàng)參數(shù)符合規(guī)程要求。但到第三年,變電站部分電池電壓開始降低,至第三年底,大多數(shù)電池電壓降低到標(biāo)準(zhǔn)值以下,個(gè)別電池降至8V以下。第四年初,蓄電池均充已不能轉(zhuǎn)為浮充電,其性能指標(biāo)不能滿足運(yùn)行要求,只得更換一組新的蓄電池。
變電站蓄電池也存在同樣的問題。兩變電站的蓄電池的使用年限均在3年以內(nèi),遠(yuǎn)遠(yuǎn)達(dá)不到廠家設(shè)計(jì)的5年年限,直接縮短壽命40%。
3 導(dǎo)致蓄電池壽命縮短的原因分析
3.1 沿用廠家建議和習(xí)慣做法
由于是免維護(hù)蓄電池,且直流系統(tǒng)為自動(dòng)控制充電模式,運(yùn)行比較可靠,按廠家建議,每年只進(jìn)行一次活化。由于前兩年運(yùn)行狀況良好,隨即認(rèn)可了對(duì)蓄電池的這種管理模式。由于電池潛在的問題,前兩年在運(yùn)行中并未顯露出來,多年運(yùn)行后,電池容量大幅度下降。
3.2運(yùn)行狀態(tài)的不同,電池老化的程度也不同
35kV變電站,處在末端,運(yùn)行方式單一,操作機(jī)會(huì)極少,電池的放電量很低,幾乎得不到活化,容量降低很快;而110kV蒙陰變電站是樞紐變電站,運(yùn)行方式多變,操作頻繁,電池經(jīng)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(duì)蓄電池性能缺乏了解,日常運(yùn)行維護(hù)管理不當(dāng)
按照直流系統(tǒng)反事故措施要求,浮充電運(yùn)行的蓄電池組,除制造廠有特殊規(guī)定外,應(yīng)采用恒壓方式進(jìn)行浮充電。浮充電時(shí),應(yīng)嚴(yán)格控制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(zhǎng)期過充電或欠充電。以現(xiàn)在普遍使用的閥控式密封鉛酸蓄電池為例,實(shí)踐證明,實(shí)際的浮充電壓與規(guī)定的浮充電壓相差5%時(shí),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(shè)定(E為單體電池額定電壓),生產(chǎn)廠家有說明的,應(yīng)按照說明要求進(jìn)行設(shè)定。均充限流電流可按I=(0.1~~0.125)C10(C10為蓄電池10小時(shí)率放電電流)進(jìn)行設(shè)定,最大充電電流不能超過1.5C10。而在日常維護(hù)中往往忽略這個(gè)細(xì)節(jié),不能根據(jù)不同型號(hào)、廠家的蓄電池對(duì)充電參數(shù)的具體要求不同區(qū)別對(duì)待,而是采用統(tǒng)一的均、浮充電參數(shù),甚至隨意設(shè)置充電參數(shù),最終導(dǎo)致了對(duì)蓄電池性能的破壞。
另外,還要防止過放電。過放電電壓的設(shè)定:以2V電池為例,閥控密封鉛酸蓄電池放電時(shí)限為10 h,放電電壓為1.8~1.9 V。
3.4系統(tǒng)參數(shù)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(jìn)而大幅度降低容量
變電站原有的系統(tǒng),斷路器的操作機(jī)構(gòu)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(shù)多,可使電池經(jīng)常得到活化,電池的容量始終保持在一個(gè)較高水平。隨著斷路器的操作機(jī)構(gòu)逐步更換為彈簧儲(chǔ)能型,合閘電流很小,且指示燈也更換為小電流的節(jié)能型燈泡,使蓄電池的放電電流減小,幾乎沒有均充機(jī)會(huì),只運(yùn)行在浮充狀態(tài),電池的活化頻率極低,電池的極板活性物質(zhì)逐步固化,使電池的容量逐步降低,直至下降到標(biāo)準(zhǔn)值以下。
3.5其他因素影響
蓄電池安裝不規(guī)范,存儲(chǔ)運(yùn)輸中對(duì)蓄電池的損壞及蓄電池的工作環(huán)境溫度、通風(fēng)狀況等不符合要求也會(huì)對(duì)蓄電池的性能及壽命造成不利影響。無人值守條件下監(jiān)測(cè)系統(tǒng)不完善,也是造成縮短使用年限的一個(gè)重要原因。
這里重點(diǎn)分析環(huán)境溫度的影響。閥控密封鉛酸蓄電池由于結(jié)構(gòu)原因(極板緊密裝配、貧液設(shè)計(jì)、完全密封)散熱不利,其充電電壓與溫度關(guān)系密切。具體說,閥控密封鉛酸蓄電池的充電電壓具有負(fù)溫度系數(shù):-3 mV/℃。即溫度每升高1℃,單個(gè)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(shí),蓄電池內(nèi)部氣體復(fù)合本身就是放熱反應(yīng),使蓄電池內(nèi)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,而由于結(jié)構(gòu)原因不易散熱,將造成熱失控。另外溫度過高,將導(dǎo)致極板活性物質(zhì)脫落,極板變
形和腐蝕,而使電池壽命變短。所以,一定要根據(jù)環(huán)境溫度的變化,對(duì)浮充電壓進(jìn)行補(bǔ)償,還應(yīng)有防高溫措施)。