变电站蓄电池运行常见故障原因分析及处理措施

变电站蓄电池运行常见故障原因分析及处理措施

发表时间：2018-01-19T21:23:40.677Z 来源：《电力设备》2017年第28期作者：尚蔚[导读] 摘要：作为变电站直流设备稳定运行的后备电源，蓄电池的健康与稳定运行对变电站继电保护设备及自动化装置极其重要，如果变电站一旦失去直流电源，将会造成直流设备无法正常工作，甚至出现全站失去监控和继电保护装置无法正确切除故障的风险。

（国网冀北电力有限公司廊坊供电公司变电检修室河北省廊坊市 065000）摘要：作为变电站直流设备稳定运行的后备电源，蓄电池的健康与稳定运行对变电站继电保护设备及自动化装置极其重要，如果变电站一旦失去直流电源，将会造成直流设备无法正常工作，甚至出现全站失去监控和继电保护装置无法正确切除故障的风险。因此，本文就变电站蓄电池运行常见故障原因分析及处理措施进行探讨。

关键词：变电站蓄电池；常见故障；原因分析；处理措施蓄电池是直流系统中不可缺少的设备，这种电源广泛应用于变电站中。正常时直流系统中的蓄电池组处于浮充电备用状态，当交流电失电时，蓄电池迅速向事故性负荷提供能量。如各类直流泵、事故照明、交流不停电电源、事故停电、断路器跳合闸等，同时也必须为事故停电时的控制、信号、自动装置、保护装置及通信等负荷提供电力。显然在交流失电的事故状态下，蓄电池应作为变电站的备用能源。

1 蓄电池的特点与工作原理

阀控式密封铅酸电池，习惯上简称免维护电池，在我国推广应用已有10多年了，由于其具有体积小、重量轻、自放电小、寿命长、节省投资、安装简便、安全可靠、使用方便、维护工作量少，不溢酸雾、对环境无腐蚀、无污染等优良特性，并可实现无人值守和微机集中监控的现代化管理方式，在电力系统中大量使用。生产厂家从一开始便把阀控式铅酸蓄电池称为免维护电池，承诺该电池的使用寿命为10～20年。

按铅酸蓄电池中电解液存在的方式，可分为开口式（富液）和阀控式（贫液）两种。阀控式铅酸蓄电池的工作原理是气体再化合，即正极产生的氧气，通过蓄电池隔板中的孔隙（或胶体的裂缝）与负极活物质和稀硫酸进行反应，再化合成水，同时使负极板的一部分处于放电状态，从而抑制氢气的产生。只要正极板氧气的产生速度不超过负极板对氧气的吸收速度，电池中不会有多余气体产生，电池中的水也不会损失，就可实现密封。蓄电池使用过程中，总有少量的气体不能被再化合，为防止电池内部压力过大，在电池盖上安装单向阀，排除电池内部多余的气体，这就是所谓的阀控。

即电池在充电时，正极板产生的氧气又复合为H2O，重新回到系统中，实现电池内部氧的循环复合。而负极亦因生成PbSO4而使极化电位降低，从而达到负极不析氢，同时电池在充电过程中负极生成的PbSO4被重新还原成海绵状铅，因而阀控式密封铅酸电池可以实现密封，无需添加水。这就是免维护电池特有的内部氧循环反应机理，在这种理想情下，在电池的充电过程，电解液中的水几乎不损失，因此在电池的使用过程中可达到不需要加水的目的。

2 蓄电池运行常见故障

变电站蓄电池组运行过程中表现可能失效的现场浮充电压过高／过低、内阻偏大、轻度硫化、渗液爬液、壳体变形、失水等，而已经失效的电池经常表现为以下几种情况： 2.1 蓄电池组工作时容量达不到标称容量，严重的出现个别电池放电起始就达到下限。蓄电池组容量不足和问题完全可以通过容量测试或内阻在线测试等方法及时发现。

2.2 蓄电池组无容量输出，个别电池出现开路状态。变电站系统故障造成交流电源故障后，这时如果蓄电池组失效，变电站内保护直流消失，高频保护或电流差动保护可能误动，后果十分严重。

2.3 长期浮充状态下的蓄电池出现短路现象，出现短路现象的电池往往可能会产生热失控现象。

3 蓄电池运行故障的原因分析

根据众多的数据和现场经验分析，引起可能失效和已经失效的原因大多是平时维护不到位造成，一些早期失效的电池完全可以避免，分析电池失效的原因主要包括以下几种情况： 3.1 盐酸化

如果蓄电池长时间处于不完全充电，浮充电压偏低，放电后不能及时补充充电，或者长期闲置不用等的状态，时间一长，一方面电池的负极会经过化学反应生成硫酸铅，形成几乎不会溶解的坚固硬块；另一方面是当蓄电池失水现象也会加速硫酸铅的形成。盐酸化现象严重时会造成电池开路，对直流系统的正常供电产生不利影响。

3.2 失水

阀控式铅酸蓄电池内部的电解液就如同人体中的血液，如果电池内部的电解液干涸，蓄电池就完全报废。蓄电池一旦出现失水现象，其容量将会急剧下降，如果失水量大于15豫则蓄电池就基本失效。由于电池壳体渗水造成了蓄电池失水的可能性不大，在蓄电池充电过程中，难免会出现失水现象，而如果此时处于过充状态，且电流大、浮充电压高，就会造成电解液产生气体和温升，这种温升又会加速蓄电池的失水。

3.3 板栅的腐蚀

如果蓄电池处于过充电过程中，正极析出的氧具有很强的腐蚀性，将会对正极板栅产生极大危害，使用中一定要避免过充电压过高。随着正极板栅被氧化的面积区域的不断增加，例如电池出现失水，电解液浓度变得更大，导致浮充电流更大，将加快栅板腐蚀速度，使电池失水变干，形成恶性循环。

4 提高变电站蓄电池工作状态的注意事项及防范措施 4.1 投入使用前注意事项

首先，如果蓄电池搁置时间超过三个月，在投入使用前一定要进行补充电，一般规定为按单体电池（2V系列）2．23～2．27V／只充电，最大充电电流不超过0．25C10A，充电至电流稳定3～6h不变；其次，运行参数设置。浮充电压、均充电压、温度补偿系数、转均充数据、转浮充数据、交流过压值、交流欠压值以及充电限流值等这些参数对于蓄电池正常运行都非常重要，这些参数的设置必须严格按照产品说明书的规定，并且应根据所在变电站经常性直流负荷等实际情况与厂家沟通。

4.2 加强对温度的控制

是由于环境温度会给蓄电池的放电寿命和容量以及内阻和自放电等带来的影响较大。即便是开关电源自身存在温度补偿功能，然而由于在调整幅度和灵敏度上存在的限制较大，所以在日常运维中必须考虑其环境温度，这就需要运维人员在每天加强对蓄电池所处环境的温度进行记录，且蓄电池所在的温度最低不得超过22℃，最高不得超过25℃，才能确保其使用寿命得到有效的延长，从而确保其容量最佳。还有就是成套的充电蓄电池组，为了达到温度补偿的目的，我吗还应加强温度感应探头的安装，并对其灵敏度进行定期检测。

4.3 日常运行中的注意点及防范措施

是在日常检查工作中，每天应对蓄电池浮充电流达标与否进行检查和记录，若浮充电流出现突变时，应及时的加强对其原因的分析，并强化对其的处理。具体的情况应具体的对待。例如在蓄电池浮充电流陡增之后，若检查人员已经发现这一情况且忽视对其的处理，那么浮充的电流就会越来越大，而这就会导致整个电池组失效。究其根源，主要是其中的一个电磁存在内部短路的故障，而此时如部对其的浮充电压进行调节，那么就会导致其他电池的浮充电压变高，最终导致整个电池组的浮充电流加大，最终使得由于过充而出现失效的问题。

4.4 加强运维人员的培养和管理

是切实加强蓄电池的检测、记录和调试工作的开展，并加强对其数据的保存和上传，由专业人员对其运行数据进行分析和监控，对于存在的异常情况需要及时的分析和处理。同时还要对运维人员的职责进行有效的明确，强化运维人员的教育和管理，尽可能地确保其安全高效的运行，才能更好地夯实其日常维护成效，促进其在电力系统中的作用得以发挥。

结束语：

通过对电池故障原因的分析研究，证实蓄电池故障是有规律可循的，并通过一些切实有效的管理手段，可以大大提供蓄电池运行维护水平和大幅降低蓄电池运行故障。

参考文献：

[1]光伏电站中蓄电池的维护[J]. 牛春辉.科技传播，2014（17）

[2]谈蓄电池损坏的原因及正确使用[J]. 陈永杰.农机使用与维修.2014（03）

[3]蓄电池使用与维修中值得关注的问题分析[J]. 吴爱春.科技传播.2014（04）

[4]对变电站蓄电池组运行与维护的新思考[J]. 杨跃斌.湖州师范学院学报.2014（S1）