浅析变电站蓄电池组运维及更换周期

浅析变电站 蓄电池组运维及更换周期

钱旭光 ,卢波 ,熊明

湖北省黄石供电公司，湖北 黄石 435000

摘要：本文对变电站蓄电池组的运维现状进行了全面分析，为正确预判蓄电池组的使用寿命，提前做好蓄电池组的更换管理提供理论依据，并提出相应的解决对策。

关键字：蓄电池组；使用寿命；更换周期；分析；对策

1 引言

直流电源系统是电力系统的重要组成部分，是为变电站继电保护、控制、合闸、信号、自动装置及事故照明等回路提供电源的重要系统，其中蓄电池组则是直流系统的核心，素有变电站“心脏”之称，其安全可靠运行直接关系到整个变电站乃至电网的安全稳定。近年来发生的几起因直流系统蓄电池组故障造成的变电站越级跳闸重大事故证明了直流系统的重要性，蓄电池组的运行维护管理不容小觑。

2 当前变电站蓄电池组管理面临的新问题

从2000年开始，阀控式密封铅酸蓄电池（以下若非特别指明，蓄电池均指阀控式密封铅酸蓄电池）开始被大量应用，相关专业人员对蓄电池组的运行维护已经积累了丰富的经验，保证了直流系统蓄电池组的长期安全运行。但是近些年来，蓄电池组的安全稳定运行与蓄电池组更换周期把控之间的矛盾已经成为变电站蓄电池组管理面临的新问题。

2.1 蓄电池的特性决定了其无法应用其他备品备件的库存方式

一般当变电站中设备出现故障时，可以利用库存设备实现快速更换。但是蓄电池组中有蓄电池损坏却不能随意更换，需要同厂家、同型号、同批次的蓄电池，且内阻相同才能更换³（即使蓄电池厂家出厂的同一批次蓄电池，其内阻也是经过挑选匹配才能成为一组），否则新旧蓄电池搭配在一起使用，将会加快整组蓄电池的损坏。因此，当蓄电池组中某只蓄电池损坏，不能用其他蓄电池简单替换，只能拆除处理；而当一组蓄电池组中损坏的蓄电池达到一定数量，使该蓄电池组电压不能满足直流系统的要求时，必须整组进行更换。另外，由于蓄电池存在自放电现象，任何蓄电池在不充电的情况下，放置一段时间后其容量会自然下降，若时间足够长，蓄电池将因容量消失殆尽而损坏，蓄电池自放电时间曲线如图1所示。除非配套直流充电装置对蓄电池进行长期的充电保养，但这样会占用大量的场地并增加人力物力的消耗。

图1 蓄电池自放电时间曲线

2.2 蓄电池的寿命期限呈现新的变化，变电站蓄电池组的更换更加频繁

2007年以来，国际大宗商品连续涨价，蓄电池主要生产材料铅、铜等价格也达到高位，造成蓄电池厂家生产成本不断上升。同时，由于通货膨胀等因素，人工工资不断攀升，人工成本也在增加。而随着国网招标体制的改革，集中招标过程中的厂家竞争愈发激烈。不排除部分蓄电池生产厂家为了保证利润，降低生产质量；同时，受国家环保政策的限制，蓄电池生产的形式发生了变化，由外化成改为内化成；另外，有些原来可以添加的物质，现在已经被严格禁止，这些都影响了蓄电池的寿命。蓄电池寿命的缩短，使变电站蓄电池组的更换频率迅速增加，直流检修维护人员的工作强度也随之增加。

2.3 蓄电池的更换与采购周期存在冲突

在相关直流系统管理的规程规定里，一般规定当蓄电池组连续三次充放电循环达不到其标称容量的80%，可以认为该组蓄电池寿命已终止。根据实际经验，现场某些蓄电池组在容量低于80%以后，容量衰退的速度很快，而这个变化程度和时间往往很难把握。而缺陷的上报、审批、招标、采购、生产、运输、安装等流程，至少需要一年时间，这与蓄电池组急需更换的情况形成了冲突。前文已经提到，蓄电池组是难以库存的。在这个时间段里，如果蓄电池组损坏程度发展得很快，就会直接危及到直流系统乃至整个变电站和电网的安全。

从以上三个方面因素可以看出，变电站蓄电池组的更换牵扯到蓄电池厂家、采购流程等多个方面的问题，许多是在直流检修维护工作中难以改变和解决的，因此，有必要探讨如何从其他方面来解决这些困难和矛盾。

3 解决对策

3.1 从管理层面加强变电站蓄电池组运维的管控

（1）加强直流检修维护专业人员与运维部相关人员的合作，协同将各变电站蓄电池组每年的核对性充放电情况进行汇总和分析，对使用年限达6年以上或已经出现个别故障蓄电池的蓄电池组进行重点监测，对可能接近寿命周期的蓄电池组提前做出预案。

（2）直流检修维护专业人员建立蓄电池组寿命周期变化趋势的数据库，绘制不同厂家、不同型号、不同容量、不同标称电压等级蓄电池的寿命变化曲线，研究不同蓄电池寿命周期的经验值。这项工作虽然有一定的滞后性，但收集的数据能为日后的检修维护工作提供参考。

（3）加强与公司技术部门分管专责的联系，及时反馈直流系统蓄电池运行中发现的问题，且应建立一个由公司技术部门分管专责、一线直流检修专业人员和检修、运维部门技术专责参与的，旨在总结当年各站蓄电池组的运行情况及发现的问题的讨论分析会，为公司直流系统蓄电池组下一年度更换计划提供正确合理的依据。同时，确保需要更换的蓄电池组能及时更换。

3.2 从现场层面加强变电站蓄电池组运维管控

（1）变电运维值班人员应加强对各站蓄电池组的运行监测，根据运规要求定期对直流系统充电装置运行情况、输出电压、蓄电池组总电压、单只蓄电池端电压等进行巡查和记录。记录的数据必须真实可靠，如果不能巡查到位，提供的虚假数据将对今后蓄电池组的运行分析数据库产生不良影响。

（2）一线运维人员必须熟悉直流系统各设备的相关知识，对直流充电装置、蓄电池组运行中出现的各种现象以及关键运行数据能及时作出正确分析判断，避免误判造成直流系统蓄电池组长期不正常运行，影响蓄电池组的正常寿命。

（3）持续提高直流设备检修人员的技术水平，坚持变电站直流设备缺陷处理的及时性，保证蓄电池组处在良好的运行状态，避免设备因素或检修质量原因造成蓄电池组寿命的缩短。

3.3 从技术层面对变电站蓄电池组的实际寿命进行综合预测

目前，核对性放电是检查蓄电池组实际容量和发现蓄电池组深层次问题的一个主要手段，但是仅用这一个技术手段很难对蓄电池组进行全面的评估，还需通过其他多种手段对蓄电池组进行综合检测和分析，力争做到变电站蓄电池组使用寿命的提前预测、提前计划，踩准节奏，及时更换，避免蓄电池组发生紧急故障危及电网运行时，还在翘首等待新蓄电池组到货的尴尬局面。为了缓解上面出现的尴尬局面，可以考虑采用以下几点措施：1）对变电站蓄电池组核对性放电的方案进行改进；2）改变蓄电池巡检装置的告警值设定模式；3）在变电站蓄电池日常维护工作中增加蓄电池内阻的定期测试；4）尝试应用变电站直流系统蓄电池在线监测设备进行蓄电池组状态监测；5）生技部门在变电站蓄电池组更换容量选择的问题上应根据实际情况重新评估。

4 小结

本文以变电站直流系统的蓄电池组重要性、配置及运行现状为背景，针对变电站直流系统蓄电池组管理中面临的新局面，分析了各方面因素，并从运维管理、现场、技术等层面提出了对策，为解决变电站直流系统蓄电池组运行的现存问题和直流系统运维管控模式的发展趋势提供了新思路。

参考文献

[1] 李坚,郭建文.变电运行及设备管理技术问答[M].北京:中国电力出版社,2005.

[2] 国家电力公司华北电力设计院.小型电力工程直流系统设计规程[M].北京:中国电力出版社,2000.

[3] 湖北省电力公司.直流电源系统运行维护管理办法[Z].2004-10-24.

[4] 吴红斌,顾缃,赵波,张雪松.蓄电池充放电管理的全过程仿真研究[J].电子测量与仪器学报, 2014,28(8):843-849.

作者简介：

钱旭光（1967-），男，湖北黄石人，工程师，技师，从事直流系统设备检修及技术管理工作34年，有着丰富的经验。