简述变电站内蓄电池组的安全运行与维护方式

本文从变电站直流系统中的蓄电池组的安全运行、维护、检修、测试等方面出发，对其规范设计、安装要点进行了概要的介绍。并重点针对蓄电池的常见故障和安全隐患及相应的预防措施、测试方法做了详细介绍，提出了对蓄电池组运行管理和维护有效的建议。

直流系统为变电站内的直流电机、操作机构、事故照明、UPS、控制回路等提供直流动力或控制电源，其正常运行时由交流整流而得到，蓄电池组是直流系统的后备电源，当直流系统的交流电源发生故障时，蓄电池输出直流，不经过充电装置而直接为直流系统母线供电。蓄电池的运行原理涉及物理反应和化学反应，故其从设计、制造、安装、管理和维护方面都与站内其余电气设备有不同之处，在安全监督中有特别需要注意的事项。本文在正常规范要求的基础上，特别提出影响蓄电池运行管理的技术问题。

1.蓄电池组的运行环境及运行条件

1.1蓄电池组的运行环境

从布置设计和安装的角度来看，符合规范要求的运行环境能够为蓄电池提供安全的运行条件，可以使蓄电池在正常工况下运行，不影响其使用寿命;同时可以减少蓄电池组运行时的安全隐患(系统安全和人身安全)，国内参考的规范为《GB50172电气装置安装工程蓄电池施工及验收规范》，《DL/T724电力系统用蓄电池直流电源装置运行与维护技术规程》和《DL/T5044电力工程直流系统设计技术规程》，国外参考的规范为《IEEEStd1188》。蓄电池组对运行环境的要求主要源于其运行时的发热量、可能泄露的化学液、气体带来的危险。首先对放置蓄电池的房间要求更严格的通风冷却条件，有足够的间隔距离，具有排水坡度设计的地板和平坦的天花等(防止危险气体聚集);其次，如果采用电池架，则要求架底到地面有一定距离以便底面通风，与荷载配合的基础，对电池架的水泥台、地面材质都有要求，国外工程还会要求蓄电池组附近有提供运行人员使用的洗眼器等等;另外，对蓄电池室内的灯具、风机等都有防爆要求。可以说，降低蓄电池运行管理和维护工作的工作量的前提是合理、严格的运行环境。

1.2电气运行条件对蓄电池安全运行的影响

电气因素可能给蓄电池运行带来的安全隐患是其热效应以及绝缘问题。根据规程要求，蓄电池间宜布置在直流系统柜附近，目的是为了尽量缩短蓄电池出线电缆的长度，由于当站用电或直流系统的交流电源发生故障时，蓄电池短时放电电流很大，为了不至于短时间内温升过高带来的电缆、端子的绝缘危险，应选用截面足够大的电缆，从经济上和电压降考虑，该电缆应尽量缩短。

2.影响蓄电池组使用寿命的因素

尽管目前广泛使用的阀控式密封铅酸蓄电池(VRLA)宣称安全便捷、无需维护，使用寿命能达到10年以上，容易使运行人员掉以轻心，而不正确的使用方式将使蓄电池的使用寿命大打折扣。

2.1浮充电压超限的影响

浮充电压和蓄电池结构、电解液比重及负荷有关，浮充电电压不宜过高或过低，过高则会过充电，过低则会充电不足。比起国外规范规定，我国要求的浮充电压更低一些，单体VRLA电池额定电压为2V，浮充电压为2.23～2.27V，均充电压2.3～2.4V。

(1)失水是蓄电池本身随时间推移一个缓慢发生的现象，气体化合降低、外壳渗水、腐蚀和电池自放电都会使电池失水，然而，当浮充电压高于此限值或者过高，会造成充电电流过大会加速电池内部电解液失水，甚至导致热失控，产生外壳鼓包和漏气，寿命下降，当失水量大于百分之十五时，可认为电池失效。

(2)当浮充电压低于限值，电池处于欠充电状态、充电不及时或者长期搁置备用，内部极板会发生硫酸盐化，形成粗糙坚硬难溶的硫酸盐，而使容量下降，失水也会加速硫酸盐的形成。

值得一提的是，上述电压的影响是建立在电池内阻统一、合格的基础上而言的，如果单体电池内阻过大，会增加发热;如果多组连接的电池内阻大，会造成浮充电流变大，整组电池过热。

2.2蓄电池管理单元(巡检仪)的应用

(1)由多台蓄电池管理单元组成的监控网络，可以由电网的控制中心监控多个变电站蓄电池组的运行情况，包括蓄电池的单体电压、总电压、充电电流、放电电流、剩余容量、电池温度等数据。后台可获取蓄电池管理单元上的数据，实现蓄电池在线监测及专家诊断，该过程是24小时连续不断进行的，不存在时间死角，运行人员可以随时处理问题，满足无人值守电站的需求。

(2)蓄电池管理单元起在线监测及诊断的功能。从网络连接来看，一般通过RS485上传至直流系统的总监控单元，再连同直流系统的信号一并以通讯的方式上传至后台(有的工程也将一些重要的状态量通过硬接线上送，但需要增加电缆及测点的成本)，后台通过在线监控来对蓄电池进行管理，近来有的工程引进国外的蓄电池管理单元，需要注意的是，由于蓄电池和直流系统的关系十分密切，状态监测和故障判断需要经过逻辑过程，所以宜将蓄电池管理单元的信号经过直流系统的总监控单元统一上送，如果总监控单元和蓄电池管理单元不是统一采购，那么国外品牌的报文格式或通信协议与国内品牌的设备很可能不同，而需要单独走通讯通道上送至后台，增加了成本和逻辑上的复杂性。

2.3重点监测数据

(1)蓄电池组运行时的容量，需要监测是否达到标称值，监测手段为容量测试或内阻测试。如果个别电池处于开路状态，造成蓄电池组无容量输出，即蓄电池组退出运行，如果此时交流电源故障，而无直流电源投入使用，保护设备可能误动，产生严重后果。

(2)浮充电流、单体电压、终端电压，需控制在合格范围内，并注意电流突变的情况。

(3)温度。包括室温和接线端子的温度，前者是确保运行环境，后者是检查端子是否发热、变形等现象。

(4)腐蚀污染。检查导线、螺栓、电池架(柜)是否受到腐蚀或污染。

3.蓄电池组试验典型试验及特性曲线

以某品牌单体蓄电池容量测试为例：

3.1浮充电压与使用寿命

4.总结及建议

使用端电压来判断蓄电池的容量达标情况、是否失水等方法，对于长期用浮充电方式运行的VRLA电池来说是有难度的，《DL/T724电力系统用蓄电池直流电源装置运行与维护技术规程》中提及应对新建工程进行全面核对性放电试验，每隔三年进行一次;投运六年后的蓄电池组，则每年进行一次。这种核对性放电则需要在多项测试中对照标称值和标称曲线，对每个单体蓄电池的维护和故障排除更加有效。