变电站蓄电池常见故障分析及应对措施研究许智超

变电站蓄电池常见故障分析及应对措施研究许智超

许智超

（广东电网有限责任公司东莞供电局广东东莞523000）

摘要：在变电站运行过程中蓄电池一旦发生故障，将会导致变电站的保护装置、通信设备、监控系统等重要直流负荷出现异常，主要表现为运行方式的切换过程中出现短暂的交流失电现象，可能造成保护装置拒动、保护装置误动和保护越级跳闸等严重后果;另一方面，蓄电池主要是依靠电解原理运行的，蓄电池内部存在着氧气与氢气的循环现象，一旦发生故障，在某种极端情况下可能导致火灾的发生，严重影响变电站的安全可靠运行，不利于保障电网安全稳定。因此，在变电站蓄电池的运行过程中应针对常见的故障原因进行分析，继而提出相应的解决措施和预防措施。

关键词：变电站；蓄电池；故障；应对措施

一、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。

二、防范蓄电池故障的对策

（一）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。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。

（二）极板硫化

由于使用维护不当，蓄电池极板上的活性物质将形成粗大坚硬的硫酸铅晶粒，使蓄电池内阻增加，放电容量降低，使用寿命缩短，并在极板上有白色的斑点出现，这种现象叫做极板硫化。拆开蓄电池，可以看到极板表面粗糙的沙粒状白色晶体，它们在一般情况下不能恢复成原来的二氧化铅和海绵状铅。

硫化原因:(1)使用时，长时间连续启动起动机。(2)已放电或半放电状况下放置过久，硫酸铅从电解液中析出，使极板硫化。(3)使用新蓄电池时，初充电不充分，极板上的硫酸铅没有彻底清除。(4)电池内液面太低，极板裸露氧化，再遇到电解液后，生成难溶解的硫酸铅。(5)电解液密度过高，或电解液不纯，化学反应加剧，硫酸铅沉积速度过快，晶粒粗大。

硫化的处理方法:(1)轻微硫化，以初次充电的第二阶段充电电流连续进行过量充电，至电液产生大量气泡，比重达1.280左右。(2)硫化较严重时，应首先倒出电解液，用蒸馏水反复冲洗两次，再加足蒸馏水，用小电流充电。当比重上升到1.15左右时，倒出电解液，再换蒸馏水继续用小电流充电，直到电解液比重不再上升为止，接着放电，直到容量基本恢复为止，并将电解液比重调到规定值。(3)硫化严重，应更换极板。为预防硫化，还可每隔三个月左右进行一次预防性充电，即比正常充电时间更长，充电更完善。

（三）阀控蓄电池维护对策

蓄电池检查人员需要半个月进行单体蓄电池电压最少检查一次，对于蓄电池内部检查的连接片，需要观察是否出现松动或是腐蚀情况，还有就是查看极柱周围和安全阀有无溢出酸雾等情况。每年最少进行一次二次直流熔丝、空开等普查，保证空开级差和熔丝的合理分配。定期进行蓄电池组放电核对实验，一般都是每两年进行一次，如果是运行超过6年的需要每一年进行放电核对实验。

（四）活性物质脱落

极板的活性物质脱落是蓄电池容量降低的主要原因之一。它不但使参加化学反应的活性物质逐渐减少，而且脱落的活性物质沉积在蓄电池底部，使正负极板之间短路而自行放电。

活性物质脱落表现为:(1)电解液浑浊，在充电过程中反应尤为明显。(2)蓄电池容量明显降低。

脱落原因:(1)蓄电池长期在高温下工作，使极板过度膨胀。(2)过度充电，使活性物质松浮而脱落。(3)充放电电流过大，使极板弯曲而造成活性物质脱落。(4)活性物质因极板质量差而与栅架接触不良。(5)蓄电池冻结。(6)蓄电池紧固不牢及安装部位不合适，因颠簸造成活性物质脱落。

(3)处理方法:(1)把蓄电池放电后倒出电解液，用蒸馏水进行清洗。洗后注入新电解液，充电后继续使用。(2)活性物质脱落严重的要更换极板。

（五）做好变电站蓄电池的运行维护管理

在变电站蓄电池的运行使用过程中应重视日常的巡视检查和运行维护工作，从蓄电池运行的环境温度控制、蓄电池的浮充电流、蓄电池单体电压及终端电压蓄电池容量、蓄电池的接线螺栓情况等进行检查，变电站蓄电池工作过程中的环境温度是决定蓄电池内阻、自放电、使用寿命及放电容量的主要影响因素，蓄电池的开关电源虽然具有温度的补偿功能，但由于调整幅度及灵敏度具有一定的限制，使得环境温度的影响较大，在日常运行及使用过程中维护人员应每天测量和记录蓄电池的运行环境温度，根据实际的温度情况及时进行控制及调整，尽量将环境温度控制在23℃左右，避免由于温度过高或过低造成蓄电池寿命缩短，提高蓄电池的最佳容量。每天针对蓄电池的浮充电流是否合格这一指标进行相应的监测及记录，当蓄电池浮充电流出现异常时及时处理;针对蓄电池单体电压及终端电压进行每月一次的检测，一年进行一次蓄电池容量恢复试验，活化蓄电池内的活化物质，将电池的容量恢复;在蓄电池不均衡性较为凸显及出现较大的放电操作后，或每隔三个月采用均衡的方式对电池进行补充充电;每周检查一次蓄电池的接线螺栓是否出现发热想象，每个月针对蓄电池的外观是否出现变形进行检查，一年检查两次连线、螺栓是否出现松动、腐蚀及污染现象，及时将螺栓拧紧，清理接头。在充放电试验过程中应严格按照蓄电池核对性试验要求，实时监视放电过程，密切关注单节电池电压、容量、内阻变化情况，准确记录实时数据。同时，对变电站整流充电模块及站用电系统进行检查，确保变电站设备安全运行。

（六）蓄电池故障处理

在检查蓄电池极柱中，如果发现有硫化情况，要采取清理措施，或是涂抹凡士林。在放电情况下，如果个别蓄电池出现低于额定电压的情况下，要放电接触，之后单独进行问题处理，同时将容量恢复。

如果蓄电池阀控壳体因为过大的电流出现异常情况，还有充电电压大于2.4V×N，使蓄电池出现温度超标或是内部电池出现短路、局部出现放电情况，采取的处理方法:首先要减少充电电流，降低充电电压，避免出现安全阀体被堵塞情况。另外，如果浮充电压保持正常，在放电的情况下，内部蓄电池因为电解物质出现变化、水分丢失严重而干涸情况，造成电压显著下降，或是电压停止情况，要及时将蓄电池换掉。

三、结论

因为变电站直流系统比较复杂，运行过程中很容易出现各种故障问题，其中蓄电池质量造成的故障问题是比较多的，所以，工组人员在日常检查中，也需要加强对蓄电池各项指标的检查，保证蓄电池能够处于正常的工作状态下，同时及时更换超过使用期限的蓄电池。

参考文献

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[2]周丹昊.变电站直流系统蓄电池组运行及维护分析[J].科学之友,2017,(10):53-54.

[3]潘纪良.变电站直流系统的运行及维护检查研究[J].低碳世界,2016,(24):70-71.