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技术与应用
变电站蓄电池开路检测方法及预防措施
李锦强
(深圳供电局有限公司,广东深圳518000
摘要变电站用阀控式蓄电池在使用过程中存在开路隐患,而基于当前的运维模式难以检出
本文分析了变电站蓄电池内部开路的主要原因,针对电池的开路原因提出相应的检测方法,并为
变电站运维人员提出预防蓄电池开路的建议。
关键词:阀控式铅酸蓄电池;变电站;电池失效;开路预防
Talking about the open circuit detection and prevention of
substation battery
(Shenzhen Power Supply Bureau Co, Ltd, Shenzhen, Guangdong 518000
Abstract The VRLA of substation has hidden dangers when used, but it is difficult to detect
based on the current operation and maintenance mode. This paper analyzes the main reasons for the
internal open circuit of the substation battery, and proposes corresponding detection methods for th
reason of open circuit of the battery. The suggestions for open circuit prevention of batteries are pu
forward for the operation and maintenance staff of substation
Keywords: valve-regulated lead-acid battery; substation; battery failure; open circuit
变电站蒂电池作为直流系统的最后一道防线,路的现象。2015年1月某35kV变电站在一次常规
在交流电故障状态下,能够可靠地为站内重要的
的定期切换试验中,发生蓄电池开路故障,引起全
二次设备提供电源。保证安全装置正确动作,是保所直流母线失压,全部保护退出运行?。2015年9
障电?安全运行的重要条件。目前人部分变电站使月国家电某220kV变电站因人雨造成交流停电,
用的是阍控式铅酸蓄电池,在经过5~8年的使用因蒂电池组容量不足,在处理故障的过程中,使直
后,会出现容量下降、内阻增人并最终失效的情况。流母线失压,对故障电池解剖后发现内部负汇流排
变电站使用的操作电源电压等级高,往往是由几十与负极柱处断裂明显,腐蚀严重,如图1所示。
个甚至上百个电池単体串联后组成相应电压等级,
也意味着任何一个单体异常,均会导致整个蓄电池
组性能急劇下降。特別是当单体开路时,会导致整
个蓄电池组失效,最终导致重的变电站事故。
山于电池木身的设计、生产及使用维护等原因,电
池失效报废的情况时有发生,然而由于阀控式铅酸
蓄电池内部处于密封环境,无法定期对电池的内部
(a)内部断裂
(b)负极汇流排腐似
状况进行檢视,使得阀控式铅酸蓄电池存在更大的
图1电池解剖图
隐性开路风险。国内多起变电站事故,都与直流系
变电站直流系统蓄电池长期处于浮充运行的工
统有关,而蓄电池就是直流系统屮的薄弱环节。2013况,电压巡检仪上报出的电压过高信息可能是由电
年3月南方电网某电网公司220kV变电站交流停池过充造成的,难以从电压在线监测上发现开路电
电,出现蓄电池组无法提供直流电源的故障,造成池。电池离线检测能够通过开路电压、内阻等初步
事故扩大,后对故障电池解剖,发现内部有断裂开判断电池是否开路,但是变电站电池离线检测只能
2019年第6期电气技朮107
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周期性地进行,最多一个季度查一次。两次检测状态ド长期储存,就会致使负极板上的活性物质硫
之间的间隔时间越长,电池在此期出现电池开路酸铅再结晶而形成坚硬而粗大的硫酸铅。如果硫酸
的风险越大。本文分析了变电站蓄电池内部开路的铅短时间内不能在电池内部发生化学反应,就会使
主要原因,并提出了目前针对电池开路检测的主要硫酸铅失去活性,以后将不能再参与化学反应。粗
方法及预防措施,为变电站蓄电池开路的预防提出大的硫酸铅结晶附着在活性物质的微孔上,阻止硫
建议。
骏浴液深入与电流传输,使蓄电池内阻变大,导致
1电池开路的主要原因及检測方法
崙电池充放电性能严重恶化
3)正极板栅腐蚀
1.1接条开路及其检測方法
在浮充过程中,由于氧气的再化合作用,使得
如果电池在使用过中出现部分连接点出现腐整机板栅的电位比流动电解液电池中的电位高,正
蚀氧化等现象,就会造成开路。例如,在安装时没极板栅处于较高的酸性环境屮,容易使正极板栅受
有拧紧连接条的螺丝,使得连接条电阻増大,时间到腐蚀,正极板栅腐蚀是限定电池寿命的重要因素
久了就会烧坏连接条,造成开路;蒂电池所处的环之一。运行过程中电池失水或环境温度过高会进一
境造成蓄电池连接条被腐蚀,时间一长便会造成开步提高电池内部的电解液比重,加快电池正极板腐
路;长时间未对蓄电池进行檢査维扩,连接条老化似的速度,使极板活性物质相对腐蚀前变少了,最
断开也会使蓄电池开路引。连接条开路之前一般会终导致电池容量变低。
有一个渐变的过程,若变电站维护人员定期对蓄电
4)负极汇流排断裂
池组进行目视檢测、卫生打扫等作业,则比较容易
由于负极发生氧复合反应,负极汇流排处呈碱
发现
性环境,使得金属铅不断被腐蚀而形成硫酸铅,当
1.2电池开路原因及检测方法
正极板栅受到腐蚀时,正极上的析氧反应加剧,使
正常2V300AH电池单体内阻一般在0.m2左负极氧复合反应增大,加剧了负极汇流排的腐蚀速
石,在放电过程中因电池内阻产生的反向端电压很度,而电解液的失水增加了氧气的传递通道,加剧
,内阻越大,反向端电压越大。正向端压降逐渐氧复合反应,同时也增加电池热失控的风险。
增大,当单节电池的内阻增加到一定值时,电池的
由上述分析可以发现,电池失效的原因往往都
正向端电压几乎为0。若内阻的进一步增大,则会不是独立存在的,而是相辅相成,并最终都会导致
产生反向电压,从而影响蓄电池组的对外放电,导电池内阻增人,容量下降。通常对于电池内阻逐渐
致电池组无法提供满足负载供电的电压,造成无可増人的电池,可以通过常的电压、内阻、核容等
挽回的损失。阀控式铅酸蓄电池一且开路失效,电检测方式检出。变电站目前蓄电池配置都会有足够
池往往就会出现正极板栅腐蚀、失水、热失控、负的冗余,即使容量下降至80%,也还能够支撑负载
极板汇流排腐蚀、硫酸盐化等故障,这些故障均会用电。但是,正极板栅腐蚀导致的板栅断裂隐思以
导致蓄电池的内阻变大3?。
及负极汇流排腐蚀导致汇流排断裂的情况具有一定
1)蓄电池失水及热失控
的突发性,在正常的电压、内阻、0.1C核容放电的
失水是阀控铅酸电池特有的故障,在使用过程条件下,其电性能值基本能保持正常,一旦交流失
中,浮充电压过高,充电电流过大,会使氧复合反电、变电站前期需要较大电流供电时,已严重腐蚀
应效率降低,内部压力增大,气体排出导致水分损的汎流排就会被烧断,引起蓄电池组开路