1 引言

變電所的直流系統(tǒng)是繼電保護、自動裝置和斷路器正確動作的基本保證，其穩(wěn)定運行對防止系統(tǒng)破壞性事故擴大和設備嚴重損壞至為重要。

隨著遠動技術和通信技術的發(fā)展，牡丹江電業(yè)局110KV及以下變電所逐漸改造成無人值班變電所，成立了集控站，對所轄各所進行集中監(jiān)控及運行維護，各所現(xiàn)場不再保留運行值班人員，這就對蓄電池及充電設備的**穩(wěn)定運行提出了更高的要求。

以前，應用較為普遍的有鎘鎳蓄電池和鉛酸蓄電池兩種，充電設備采用可控硅整流裝置，但這兩種蓄電池存在維護工作量大，且復雜等現(xiàn)象，不利于集控站的**運行。而采用可控硅相控技術的充電設備，在紋波、體積、效率等方面不盡入意，監(jiān)控系統(tǒng)也不完善，采用主從備份行方式，集控站使用起來不方便，達不到電力系統(tǒng)新的技術標準。另外，由于充電設備與蓄電池并聯(lián)運行，紋波系數(shù)較大，會出現(xiàn)蓄電池脈動充電放電現(xiàn)象，影響蓄電池使用壽命。

針對以上情況牡丹江電業(yè)局于1998年相繼更換了一些變電所的直流設備，采用免維護鉛酸蓄電池代替鎘鎳蓄電池，充電設備也逐步采用高頻充電裝置。免維護鉛酸蓄電池具有體積小、重量輕、放電性能高、維護量小等特點，解決了集控站運行維護的需要。

2 高頻開關電源特點

2.1 高可靠性

采用開關電源特有的模塊化設計，N+1熱備份，大大提高了可靠性。系統(tǒng)采用國際90年代的*新技術，所用IGBT器件的耐壓水平，電流容量已完全能滿足現(xiàn)代電源要求；具有自主均流技術，模塊間輸出電流*大不平衡度小于±3%。體積小，重量輕，效率高，輸出的紋波極小，有利于延長電池壽命。系統(tǒng)采用模塊疊加形式，維護方便。

2.2 高智能化

現(xiàn)代電力電子技術與計算機技術相結合，可實現(xiàn)對電源系統(tǒng)的遙測、遙控、遙信、遙調，滿足變電所綜合自動化要求實現(xiàn)無人值守。配合使用的監(jiān)控模塊采用大屏冪，液晶漢字顯示，聲光告警。具有方便易于操作的優(yōu)點，可通過監(jiān)控模塊進行充電模塊參數(shù)設置，開關機控制。蓄電池自動管理及保護，實現(xiàn)自動監(jiān)測蓄電池的端電壓，充放電電流，并控制蓄電池的均充和浮充；可按不同型號及種類的蓄電池設置不同的典型充電曲線進行。

3 牡丹江電業(yè)局免維護蓄電池及充電設備

3.1武漢電力儀表廠生產(chǎn)

110KV西郊變、東京城變及渤海變蓄電池及充電設備于98年投入運行，充電柜型號GZD33—100/220。電池型號UPS12—300，容量100AH，個數(shù)19支，單瓶電壓12V，單瓶正常浮充電壓13.5—13.8V，均充14.4—14.8V。

蓄電池自動運行過程曲線如下：

3.2哈爾濱九洲電力設備制造有限公司生產(chǎn)

110KV江南變、西山變、碾變、東郊變、樺林變直流系統(tǒng)于2000年安裝投入運行，采用高頻開關技術，充電柜型號GZDW111A—200AH/220V，蓄電池型號GFM-200Z，容量200AH，個數(shù)108支，單瓶電壓2V，單瓶正常浮充電壓2.22~2.24V。原理框圖如下：

各所直流圖如下：

3.3 煙臺東方電子生產(chǎn)

110KV北郊、中心變直流系統(tǒng)于2001年安裝投入運行，采用高頻開關技術，型號為DF0210A型高頻開關直流操作電源系統(tǒng)，蓄電池型號GFM-110Z，容量110AH，個數(shù)108支，單瓶電壓2V，單瓶正常浮充電壓2.22~2.24V，哈爾濱光宇制造。

35KV鐵嶺變、鏡泊湖變于2000年安裝投入運行，采用煙臺東方電子DF0210—220/30直流操作電源系統(tǒng)（可控硅整流型），蓄電池UPS型，容量100AH，個數(shù)19支，其它參數(shù)同西郊變蓄電池。

4 免維護蓄電池及充電設備的事故分析

牡丹江電業(yè)局的各種免維護蓄電池和充電設備，在實際運行中，因為免維護蓄電池不同于以往我們使用的鉛酸和鎘鎳蓄電池，雖然具有日常維護量少，不用補液等優(yōu)點，但是這不等于日常不用進行維護及運行監(jiān)視。在實際運行中我們在方面有過深刻的教訓。

另外，高頻整流電源系統(tǒng)，運行也不同于以往的硅整流直流充電設備，其高度智能化，采用現(xiàn)代的高頻整流技術，結合微機技術，這就對我們檢修和運行人員提出了更高的要求。不掌握其特點和運行要求勢必會造成不必要的損失。

4.1 西郊變蓄電池長期欠充

西郊變2001年4月21日，10KV西聯(lián)乙線送電，當操作到西聯(lián)乙線開關合閘時，開關合不上閘跳躍，各回路紅、綠燈閃爍，直流蓄電池組電壓降低至140V左右，現(xiàn)場檢查發(fā)現(xiàn)蓄電池容量下降，容量嚴重不足，不能滿足合閘要求。

經(jīng)過檢修工區(qū)和運行工區(qū)有關人員現(xiàn)場分析判斷，充電機對蓄電池組輸出電壓為230伏左右，而蓄電池銘牌上要求正常浮充狀態(tài)電壓應為（13.5~13.8）*19=256.5~262.2V伏左右，相差近26.5V蓄電池長期處于欠充狀態(tài)，容量嚴重下降，才發(fā)生上述現(xiàn)象?，F(xiàn)場手動將充電機投在均充位置電壓在260V左右，進行均衡充電1個小時后，合閘成功。

事后通過檢修和運行部門的共同檢查，當時蓄電池組電壓為235伏，與充電機輸出電壓相同，測量單瓶電壓大部分為12V左右，個別蓄電池為11V左右。查看蓄電池上品牌要求單瓶浮充電壓應為13.5~13.8V，而按浮充機工作電壓235V根本不能滿足蓄電池的浮充要求，蓄電池長期處于欠充狀態(tài)，容量不能滿足要求，因為當時蓄電池電壓不能達到要求，所以不能進行放電核對其容量，采取以下措施：

調高充電機的浮充、均充、強充電壓，使之達到浮充電壓：13.6*19=258.6伏；均充電壓：14.6*19=277.4伏；強充電壓：280.5伏。

打開充電屏前面板，按圖紙找到調節(jié)均充、浮充、強充的電位器，首先調節(jié)浮充電壓，將充電機把手切到均充位置，調節(jié)電位器，同時用表測量蓄電池端電壓，調節(jié)到258.6V；然后依次調節(jié)均充、強充電壓到相應值。

對蓄電池組進行6個小時的均充，蓄電池組電壓為277.4伏。六個小時均充之后，恢復浮充狀態(tài)進行浮充電運行，蓄電池組電壓應為258.6伏

一個月后，蓄電池單瓶電壓達到13.5伏以上后進行一次核對性充放電，檢查蓄電池的容量和硫化程度。

運行人員要經(jīng)常測試蓄電池組及單瓶電壓，使每個蓄電池單瓶電壓達到13.5伏以上。

核對后根據(jù)情況，對蓄電池采取補救措施；

一個月后檢修、運行人員對西郊變蓄電池進行了核對性檢查，具體過程見表1。

電池序號	9：00分放電前	9：30分放電電流（10A）	10：00分放電電流（10A）
1#	13.4	12.7	12.7
2#	13.5	10.58	10.4
3#	13.5	12.7	12.7
4#	13.5	12.7	12.7
5#	13.6	12.7	12.7
6#	13.6	12.7	11
7#	13.4	8.4	8.4
8#	13.4	12.7	12.7
9#	13.4	10.5	10.5
10#	13.5	12.7	12.7
11#	13.6	10.55	10.5
12#	13.6	12.7	12.7
13#	13.6	12.7	12.7
14#	13.7	12.7	12.7
15#	13.6	12.7	12.7
16#	13.6	12.7	12.7
17#	12.3	7.9	7.9
18#	13.5	12.7	12.7
19#	13.5	12.7	10.5
總	13.5	12.7	12.7

表1

根據(jù)表1可以看出個別蓄電池單瓶電壓下降較快，而且隨著放電時間的延長，單瓶電壓落后的蓄電池個數(shù)也在增加，因此在放電一小時后停止放電，轉入充電狀態(tài)。

通過這次檢查發(fā)現(xiàn)，西郊變蓄電池容量明顯不足，按要求以0.1C（10A）電流對蓄電池放電，三小時內(nèi)蓄電池單瓶電壓不應低于12V，而這次只經(jīng)過一小時就有7只蓄電池單瓶電壓低于12V，*低的17#電池為7.9V。調高蓄電池組充電電壓，經(jīng)過一個多月的浮充充電，對蓄電池的活化作用不明顯，個別蓄電池已經(jīng)硫化嚴重。

經(jīng)過了解，西郊變蓄電池于1998年12月初安裝時，當時沒有廠家人員參與，安裝人員不了解免維護蓄電池的使用要求，沒有認真核對設備運行參數(shù)是否滿足**運行的要求，對運行人員也沒有正確交代蓄電池組及充電機的運行維護情況，使蓄電池長期在欠充狀態(tài)下運行，造成蓄電池的硫化。

生產(chǎn)廠家在設備出廠時，對充電機輸出的浮充電壓、均充電壓及強充電壓設定值較低，遠不能達到蓄電池組的運行要求，造成蓄電池組長期欠充電。安裝后兩年內(nèi)檢修人員沒有對蓄電池進行過核對性充放電，不知道電池的運行情況是否良好，對蓄電池長期欠充情況不了解。錯誤的以為，免維護蓄電池池就不用維護管理了。

運行人員沒有充分了解蓄電池及充電設備的性能，沒有對蓄電池的運行狀況進行正確的監(jiān)測，盲目認為免維護蓄電池不用正常測試維護。以上多方面原因使西郊變蓄電池從安裝到發(fā)現(xiàn)問題，將近兩年半的時間沒有人員維護監(jiān)測，造成蓄電池硫化。

東京城、渤海變蓄電池組及充電機均同西郊變?yōu)橐粋€廠家生產(chǎn)，吸取以上教訓，對這兩個所的設備也進行了一次檢查。檢查發(fā)現(xiàn)東京城變蓄電池組及充電機運行狀況良好，浮充電壓、蓄電池組電壓、單瓶電壓均滿足要求，沒有發(fā)現(xiàn)問題。渤海變充電設備設置電壓也偏低，沒有達到蓄電池技術要求，因為所內(nèi)直流負荷較小，對蓄電池的影響不大，蓄電池的單瓶電壓基本復合要求，當時采取措施與西郊變相同。

4.2 GZDW111A直流系統(tǒng)蓄電池浮充電流抖動問題

充電柜型號GZDW111A—200AH/220V，哈爾濱九洲生產(chǎn)，采用高頻整流模塊作為直流蓄電池充電電源。

剛投運時，發(fā)現(xiàn)蓄電池電流表經(jīng)常發(fā)生抖動現(xiàn)象，經(jīng)實際測量，發(fā)現(xiàn)整流輸出模塊輸出電流不穩(wěn)定。經(jīng)分析發(fā)現(xiàn)此套設備有三個高頻模塊同時運行，每個模塊額定輸出*大電流10A，都投入時能輸出30A電流，可以滿足對蓄電池進行主充和均充的要求?？墒钱斦Ｘ摵珊苄r，如正常運行蓄電池浮充電流大約為0.03~0.04A，而直流負荷又不大時，江南變正常負荷電流為2.8A左右，其他各所在3—5A左右，三個模塊同時運行運行，每個輸出電流還不到1A，這就造成三個模塊進行均流控制的困難，使模塊輸出電流的不穩(wěn)定，蓄電池充電電流發(fā)生抖動，這種現(xiàn)象要是長期下去那么對蓄電池的使用壽命將有很大的影響。

根據(jù)以上分析，采取以下措施，將三個模塊停用一個，平時只是有兩個模塊運行，另一個備用，那么運行的模塊每個輸出電流就達到大約2A，模塊輸出電流趨于穩(wěn)定，保證了蓄電池的**運行。

對于江南變，因為負荷電流太小，停用一個模塊后，還是出現(xiàn)電流抖動現(xiàn)象，我們采取在直流負荷回路增加阻性負載的辦法來解決。利用閑置的控制回路負荷開關，在屏內(nèi)接一個500歐姆的電阻，人為增大直流負荷，提高模塊的輸出電流，也解決了浮充電流抖動的問題。在這里需要注意的是電阻發(fā)熱，容易烤壞臨近的設備和接線，我們就做了一個固定支架，將電阻固定在屏內(nèi)空間大的位置，這樣就避免了影響其他運行設備的問題。采取以上辦法，在沒有出現(xiàn)此類問題。

4.3東郊變GZDW111A直流系統(tǒng)電壓異常告警

2000年11月，東郊變直流屏告警，現(xiàn)場檢查發(fā)現(xiàn)，電壓異常告警，合閘母線電壓達到280V左右，此時工作的兩塊模塊的輸出電壓也異常升高到280V左右，監(jiān)控單元的故障燈報警，封閉式蓄電池內(nèi)能夠聽見“絲絲”的過充電氣泡聲。

立即停用充電模塊，用蓄電池帶所內(nèi)直流負荷，停用監(jiān)控模塊，此時，直流母線電壓恢復正常。首先采取以下措施，斷開充電屏的交流電源，使充電設備斷電。過幾分鐘后，給上交流電，投入監(jiān)控模塊和充電模塊，故障依舊。初步判斷是由于監(jiān)控模塊內(nèi)部故障引起的電壓異常。此時，停用故障的監(jiān)控、充電模塊，將系統(tǒng)內(nèi)備用模塊投入運行。備用模塊直接接在直流控制母線上，給控制母線供電，帶常規(guī)所內(nèi)直流負荷，開關合閘電流由蓄電池供給。之后經(jīng)生產(chǎn)廠家來人檢查發(fā)現(xiàn)，故障出現(xiàn)在監(jiān)控模塊內(nèi)，有一個監(jiān)控芯片損壞，造成輸出模塊電壓異常升高，更換芯片后故障消除。

這里要說明，此套設備出現(xiàn)故障時，遇到故障處理不了時，應及時投入備用模塊帶出直流負荷，保證蓄電池不能過放電。還應聯(lián)系廠家盡快來人處理。

4.4 結論

以上是我們在幾年運行中遇到的典型問題，由此我們可以看出，免維護蓄電池不能認為是投入運行后就不需要人員來維護，只是相對其它蓄電池不需要加水，減少了維護量。運行中還是需要監(jiān)視其運行狀態(tài)的。而充電設備由相控設備逐漸發(fā)展到高頻電源設備，在實時監(jiān)測和智能化管理功能上有了很大的進步，但也存在不利于現(xiàn)場人員維修的問題。

5 免維護蓄電池和高頻充電設備的運行維護

免維護鉛酸蓄電池為連續(xù)浮充電應用設計的，也可用于循環(huán)充放電使用。充電方法必須采用限流—恒壓方法進行。蓄電池在恒壓充電時電流逐漸減少，并*終趨于穩(wěn)定，如果降至0.01C10以下，并保持3—5小時基本不變時這表明電池已基本充飽，可以轉浮充運行。充電機均可以根據(jù)根據(jù)事先設定好的運行參數(shù)，自動完成蓄電池的恒流充電、恒壓充電和浮充電過程。

充電設備的參數(shù)，根據(jù)所配蓄電池的參數(shù)進行調整正確，一定要保證浮充電壓、均充電壓在合格范圍內(nèi)，保證蓄電池正常浮充電運行，不至于造成過充、過放電。參數(shù)設定好后，如無特殊需要，不要隨意更改。

蓄電池可以在-20C—+50℃內(nèi)使用。有效的工作溫度5—35℃，如果要獲得*佳的使用壽命應在15—25℃環(huán)境下使用。

蓄電池在運輸、儲存和安裝過程中若時間很長會失去一定容量。如果不需校核容量，當電池開路端電壓≥2.13V時可以直接投入浮充運行，但開路端電壓<2.13V時應先進行均衡充電，然后投入浮充運行。（額定電壓12V蓄電池，端電壓為12.8V）

為保證電池有足夠的容量，每年要進行一次容量恢復試驗，讓電池內(nèi)的活化物質活化，恢復電池的容量。其主要方法是將電池組脫離充電機，在電池組兩端加上可調負載，使電池組的放電電流為額定容量的0.1倍，每半小時記錄一次電池電壓，直到電池電壓下降到1.8V／只(對于2V／只的單體電池)或10.8V／只(對于12V／只的單體電池)后停止放電，并記錄時間。靜置2小時后，再用同樣大小的電流對蓄電池進行恒流充電，使電池電壓上升到2.35V／只或14.1V／只，保護該電壓對電池進行8小時的均衡充電后將恒壓充電電壓改為2.25V／只或13.5V／只，進行浮充充電。上述方法，可以放出蓄電池容量的80%，由于考慮到**運行，也可以放出蓄電池容量的30~50%左右，這需要查蓄電池的放電曲線來進行。

每月應測一次電池單體電壓及終端電壓，檢查充電設備運行參數(shù)是否在合格范圍之內(nèi)，有無故障告警信號。檢查一下外觀有無異常變形和發(fā)熱。浮充總電壓應達到蓄電池要求，并保持在1%之內(nèi)。

不要單獨增加或減少電池組中幾個單體電池負荷，這將造成單體電池容量的不平衡和充電的不均一性，降低電池壽命。如在整組電池抽出一部分做其它電源，或充電不在一起，放電時疊加一起。

正常浮充運行是不需要均衡充電，如發(fā)現(xiàn)出現(xiàn)以下情況應進行均衡充電：

1 正常浮充時，蓄電池單體電壓偏差超過0.1V。

2 個別單體電池電壓低于2.18V或13.4V。

3 長期達不到浮充要求，每半年進行一次。

4 放電后24小時之內(nèi)未及時充電。

5 長期小電流深度放電。

6 過流放電（電流大于規(guī)定20%）和過量放電（超過額定容量10%應立即進行均衡充）。

7蓄電池因單只容量不夠需更換時，只能一次性全部更換，不能僅把性能指標不夠的蓄電池單獨更換下來，否則會因蓄電池的內(nèi)阻不平衡而影響整組電池的發(fā)揮，縮短整組電池的使用壽命。

8高頻電源系統(tǒng)，采用模塊化設計，當出現(xiàn)故障時，可以立即投入備用模塊，恢復直流供電，保證蓄電池不能過放電。

6 結論

經(jīng)過幾年的實際運行，我們逐漸摸索出免維護蓄電池及充電設備運行使用維護的一些經(jīng)驗，對出現(xiàn)的問題能夠進行處理和解決，保證了直流設備的**運行。同時根據(jù)實際取得的經(jīng)驗修編了蓄電池運行使用規(guī)定，完善到運行規(guī)程中去，使運行、檢修人員便于監(jiān)護、維護蓄電池?，F(xiàn)在我局各變電所的直流設備運行很穩(wěn)定。

參考文獻：

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