前言
直流电源装置在变电站为控制回路、信号回路、事故照明回路、继电保护装置、自动装置、远动终端(RTU)以及逆变电源等提供可靠的直流电源,对保证变电站所有一、二次设备的安全运行起着重要用。蓄电池组作为直流电源装置中的重要支柱地位举足轻重,在电网出现较大事故时,整流电源装置的交流电源往往失去,这样蓄电池组成为直流电源的提供者,成为保证直流不全停的后一道防线。
随着科学技术的进步,阀控密封式蓄电池(包括铅酸电解液、硅盐电解液和胶体电解液等多种)以其重量轻、占地少、污染小等优点,大规模地取代了普通铅酸蓄电池。阀控密封式电池组在具有突出技术优势的同时,也存在着测试困难,不能补充电解液,对浮充、使用环境要求较高等不足之处。更重要的是,由于阀控密封式蓄电池在应用的初期,个别生产厂家为急于占领市场,不切实际地宣扬该种蓄电池可以免维护,运行单位对该种蓄电池也缺乏认识,客观导致了不少蓄电池组的维护跟不上,运行环境恶劣。因此,加强蓄电池组的运行管理,提高其维护水平工作刻不容缓。
圣阳蓄电池运行常见故障及原因分析
变电站圣阳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三种情况:
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圣阳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。
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圣阳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。
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长期浮充状态下的圣阳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。
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,分析圣阳蓄电池失效的原因主要包括以下几种情况:
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酸盐化。当电池长时间处于充电不足,浮充电压偏低,放电后未能及时补充电,电池长期搁不用等情况时,负极就会形成一种粗大坚硬的硫酸铅,它几乎不会溶解。若电池失水严重,使得硫酸浓度过高,也会促使硫酸铅的快速生成。盐化的直接后果是电池容量不足,甚至电池开路。
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失水。失水是导致蓄电池失效的常见故障。气体化合效率低、从电池壳体中渗出水、板栅腐蚀和自放电都会造成电池失水。当前大部分阀控式密封铅酸蓄电池组容量下降的原因,都是由电池失水造成的。通常认为当失水超过15%时,电池失效。
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板栅的腐蚀和变形。板栅腐蚀是限定电池寿命的重要因素。在铅酸蓄电池中,正极板栅比负极板栅厚,原因之一是蓄电池在充电时,特别是在过充电的状况下,正极板栅要被腐蚀,逐渐被氧化而失去板栅的作用。含量和体积不断增大,可使极板严重弯曲。
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活性物质软化。随着电池循环次数的增加,晶型由Or.型向B型转化。B型的晶粒相对细小,结合力较差,导致活性物质的网格结构被削弱,终活性物质软化脱落(也称为泥化),导致电池失效。
圣阳蓄电池加强维护的几点建议
一、设备选型及配置
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圣阳蓄电池容量配置要合适。既要考虑变电站的经常性直流负荷,又要考虑交流失电后变电站事故照明的负荷,较适宜的蓄电池配置容量是8~10h的放电率。绝不能将不同容量的电池安装在一起使用。
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电设备配置的两组工作电源要分别来自两台站用变压器,且变电站一般要配置一台发电机,防止站用交流失电时间过长造成蓄电池过放电。
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择高质量的具有实时监控和智能化管理功能的主充电设备模块。运行维护人员能通过监控器的实时数据随时了解直流系统工作状况,同时要有足够的备用模块,当主充电设备出现故障时,备用模块应能够自动投入使用,以保证蓄电池不因模块故障而造成过放电。
二、圣阳蓄电池使用前注意事项
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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,大充电电流不超过0.25C10A,充电至电流稳定3~6h不变。
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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。
三、圣阳蓄电池日常工作项目
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环境温度对蓄电池的放电容量、寿命、自放电、内阻等方面都有较大影响。虽然开关电源有温度补偿功能,但其灵敏度和调整幅度毕竟有限,因此环境温度极其重要。运行维护人员每天须检查蓄电池室环境温度并做记录,同时蓄电池室温应控制在22~25℃之间,这不仅可延长蓄电池的寿命,还能使蓄电池具有的容量。此外,为成套充电电源的温度补偿功能而装设的温度感应探头也应定期检测其准确度。
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每天检查蓄电池的浮充电流是否在合格范围内并做记录。当蓄电池的浮充电流突变时应查明原因并及时处理。
3
每月应测一次电池单体电压及终端电压。
如发现个别电池(2V系列)浮充电压低于2.18v/单体时,应对电池组进行人工转换均衡充电,充电方法为:25℃时2.30V/单体,需24h;或25℃时2.35V/单体,需12h,均充后若仍不能恢复正常的电池应尽快联系厂家处理。端电压是反映电池工作状况的重要参数,所以测量电池端电压不能只在浮充状态,还应在放电状态下进行。
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为保证电池有足够的容量,每年要进行一次容量恢复试验(即大充大放),让电池内的活化物质活化,恢复电池的容量。
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在蓄电池不均衡性较大、较深度地放电后,或运行三个月时,都应采用均衡的方式对电池进行补充充电。
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电池运行期间,每星期须检查一次蓄电池的接线螺栓有无发热现象,每月须检查一次蓄电池的外观有无异常变形,每半年须检查一次连接导线、螺栓是否松动或腐蚀污染,松动的螺栓必须及时拧紧,腐蚀污染的接头应及时清洁处理。
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对圣阳蓄电池的检查测试记录数据应妥善保存,每运行半年,需将运行的数据与原始数据进行比较,如发现异常情况应及时处理。
结束语
通过对电池故障原因的分析研究,证实圣阳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。
蓄电池的充电可分为定流充电、定压充电和快速充电三种不同的充电方法,应根据具体情况正确选择充电方法。
1、定电流充电
在充电过程中,充电电流保持一定的充电方法称为定流充电。充电电流的大小必须按容量最小的来选定,大小为C20的1/15-l/10。
定流充电有较大的适应性,可以任意选择和调整充电电流,因此可以对各种不同情况及状态的蓄电池充电。例如,新蓄电池的初充电,使用中的蓄电池补充充电,去硫充电等。定流充电的不足之处在于需要经常调节充电电流,充电时间长。
2、定电压充电
蓄电池在充电过程中,直流电压保持不变的充电方法称为定压充电。定压充电时,充电电流很大,充电开始之后4-5 h内蓄电池就可以获得本身容量的90%-95%,因而可以大大缩短充电时间。
定压充电的充电时间短,定压充电不能调整充电电流的大小,所以适应性较小上不能将蓄电地完全充足,故只适用于蓄电地补充充电。定压充电要求所有参与充电的蓄电池的电压完全相等。
3、快速充电
目前采用的快速充电方法有脉冲快速充电法和大电流递减充电法。
快速充电具有充电时间短、空气污染小、省电节能的优点,因此一般在蓄电池集中、充电频繁的场合或应急部门使用快速充电。但其输出容量较低,能量转换效率也较低,不能将蓄电池完全充足,且对蓄电池的寿命有不利的影响。因此,在正常情况下,应按蓄电池生产厂提供的规定电流值进行初充电或补充充电,在特殊情况下才采用快速充电。
蓄电池的寿命与使用保养有着密切的关系,使用维护不当,造成蓄电池早期损坏,会给农用运输车的启动带来困难。因此,认真作电池的使用保养工作是十分必要的。
蓄电池的正确使用和维护:
1、检查蓄电池在支架上的固定螺栓是否拧紧,安装不牢靠会因震动而引起壳体损坏。另外不要将金属物放在蓄电池上以防短路。
2、时常查看极柱和接线头连接得是否可靠。为防止接线柱氧化可以涂抹凡士林等保护剂。
3、不可用直短路试验的方法检查蓄电池的电量,这样会对蓄电池造成损害。
4、普通铅酸蓄电池要注意定期添加蒸馏水。干荷蓄电池在使用之前适当充电。至于可加水的免维护蓄电池并不是不能维护适当查看必要时补充蒸馏水有助于延长使用寿命。
5、蓄电池盖上的气孔应通畅。蓄电池在充电时会产生大量气泡,若通气孔被堵塞使气体不能逸出,当压力增大到一定的程度后,就会造成蓄电池壳体炸裂。
6、在蓄电池极柱和盖的周围常会有黄白色的糊状物,这是因为硫酸腐蚀了根柱、线卡、固定架等造成的。这些物质的电阻很大,要及时清除。
7、当需要用两块蓄电池串联使用时蓄电池的容量相等。否则会影响蓄电池的使用寿命。
蓄电池的维护保养
1、经常保持蓄电池的清洁。蓄电池外表面上溢出的电解液、泥土、灰尘等会引起短路放电,必须经常擦干净。极桩和接线夹头应保持清洁,接触良好,并涂土凡士林或黄油,以防氧化。蓄电池盖上的通气孔要保持畅通,以免气体膨胀使蓄电池壳体破裂。
2、蓄电池在机车上安装时必须紧固可靠。并且要有防震垫,以免行车时震裂电池壳体。当发现壳体破裂或电解液渗漏时,应及时修理。
3、定期检查电解液液面高度,检查液面高度时,应用两头开口的玻璃管,严禁使用器具。液面不足时,应及时添加蒸馏水(尤其夏季),当电解液渗漏或溢出时,应添加原比重的电解液。添加蒸馏水后,应启动发动机进行充电,以使电解液混合均匀。
4、检查蓄电池存电情况。应用电解液比重计或放电叉测量。如无上述仪器也可以通过喇叭的音量,灯光的亮度来检查。禁止用短路放电看电火花大小来检查的方法,以防电池大量放电,严禁把可导电的工具和物件放在电池上,以防短路损坏蓄电池。