1 引言
變電所的直流係統是繼電保（bǎo）護、自動裝置和斷路器正確動作的基本保證，其穩定運行對防止（zhǐ）係統破壞性事故擴大和設備（bèi）嚴重損壞（huài）至為重要。
隨（suí）著遠動技術和通信（xìn）技術的發展，牡丹江電業局110KV及以下變電所（suǒ）逐漸改造成（chéng）無人值班變電所，成立了（le）集控站（zhàn），對所轄（xiá）各所進行（háng）集中（zhōng）監控及運行維護，各所現場不再保留運行值（zhí）班人員，這就對蓄電池及充電設（shè）備的**穩定運行提出了更高（gāo）的（de）要求。
以前，應用較為（wéi）普遍的有鎘鎳蓄電池和鉛酸蓄電池兩（liǎng）種，充電設備采用可控矽整（zhěng）流裝置，但這兩（liǎng）種蓄電池存在維護工作量大，且複雜等現象，不利於（yú）集控站的**運（yùn）行。而采用（yòng）可控矽相控技術的充電（diàn）設備，在紋波、體積、效率等（děng）方麵不盡入意，監控係統（tǒng）也不完善，采用主從備份行方式，集控站使用起來不（bú）方便，達不到電力係統新的技術標準。另外，由於充電設備與蓄電池並聯運行，紋波（bō）係數較大，會出現蓄電池脈動充（chōng）電放電現（xiàn）象（xiàng），影響（xiǎng）蓄電池使用壽命。
針對以（yǐ）上情況牡（mǔ）丹江（jiāng）電業局（jú）於1998年相繼更換了一（yī）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（chí）具有體積小、重量輕（qīng）、放電性能高、維護量小等特點，解（jiě）決了（le）集控站運行維護的（de）需要。
2 高頻開關電源特點
2.1 高可靠性
采用（yòng）開關電源特有的模塊化設計，N+1熱備（bèi）份，大大提高了（le）可靠性。係（xì）統采用國際90年代的*新技術，所用IGBT器件的耐壓水平，電流容量已（yǐ）完全能（néng）滿（mǎn）足現代（dài）電源要求；具有自主均流技術，模塊間輸出電流*大不平衡度小於±3%。體積小，重量輕，效率高，輸出（chū）的紋波極小，有利於延長電池壽命。係（xì）統采用模（mó）塊（kuài）疊加形式，維護方（fāng）便（biàn）。
2.2 高智（zhì）能化
現代（dài）電力電子技（jì）術與計算機技術相結合（hé），可實現對電源係統的遙（yáo）測、遙控、遙信、遙調，滿足變電所綜合自動化要求實現無人值守。配合使用的監控模塊采用（yòng）大屏冪，液晶漢字顯示，聲光告警。具有方便易於操作的優點，可通過（guò）監控模塊（kuài）進行充（chōng）電模塊參數（shù）設置，開關機控製。蓄電池自動管理及保護，實現自動監測蓄電池的端電壓，充放電電流，並控製蓄電池的均充和浮充；可按不同型號及種類的蓄（xù）電池（chí）設置不同的典型充電曲線進行（háng）。
3 牡丹（dān）江電業局免維護蓄電（diàn）池及充電設備
3.1武漢（hàn）電（diàn）力儀表廠生產
110KV西郊變、東京城變及渤海變蓄電池及充電設備於98年投入運行，充電櫃型（xíng）號GZD33—100/220。電池型號UPS12—300，容量100AH，個數（shù）19支（zhī），單瓶電壓12V，單瓶正常浮充電壓13.5—13.8V，均充14.4—14.8V。
蓄（xù）電池自動運行過（guò）程曲線如（rú）下（xià）：
3.2哈爾濱九洲電力設備（bèi）製造有限公司生產
110KV江南變、西山變、碾變、東郊變、樺林變直流係統（tǒng）於2000年安裝投入運（yùn）行（háng），采用高頻開關技術，充（chōng）電櫃型號GZDW111A—200AH/220V，蓄電池型號（hào）GFM-200Z，容量200AH，個數108支，單（dān）瓶（píng）電壓2V，單瓶正常（cháng）浮充電壓（yā）2.22~2.24V。原理框圖如下：
各所（suǒ）直（zhí）流圖如下：
3.3 煙台東方電（diàn）子生產（chǎn）
110KV北郊（jiāo）、中心變直流係統於2001年安裝投入運行，采用高頻（pín）開（kāi）關技術，型號為DF0210A型高頻開關直流操作電源係統，蓄電池型號GFM-110Z，容量110AH，個數（shù）108支，單瓶電（diàn）壓2V，單瓶正常（cháng）浮充電壓2.22~2.24V，哈爾（ěr）濱光宇製造。
35KV鐵嶺變、鏡泊湖變於2000年安裝投入運行，采用煙台東方電子DF0210—220/30直流操作電源係統（可控矽（guī）整流型（xíng）），蓄電池UPS型，容量100AH，個數19支，其它參數同西郊（jiāo）變蓄電池。
4 免維護蓄電池及充電設（shè）備的事（shì）故分析（xī）
牡丹江電業局的各種免維護蓄電池和充電設備，在實際運（yùn）行中，因（yīn）為免（miǎn）維護蓄電（diàn）池（chí）不同於以（yǐ）往（wǎng）我們使用的（de）鉛酸和鎘鎳蓄電（diàn）池，雖然具有日常（cháng）維護量（liàng）少，不用（yòng）補液等優點，但是這不等於（yú）日常不用進行維護及運行監視。在實際運行中我們在（zài）方麵有（yǒu）過深刻的教訓。
另外，高頻整流電源係統，運行也不同於以往（wǎng）的矽（guī）整流（liú）直流充電（diàn）設備，其高度智能化，采用現代的高頻整流（liú）技術，結合微機技術，這就（jiù）對我們檢修和運行人員提出了更高的（de）要求。不掌握其特點（diǎn）和運行要求勢必會造成不必要的損失（shī）。
4.1 西郊變蓄電池長期欠充
西郊變（biàn）2001年4月21日，10KV西聯乙線送電，當操作到西聯乙線開關合閘時，開關（guān）合不上閘跳躍，各回路紅（hóng）、綠燈閃爍，直流蓄電池組電（diàn）壓降低至140V左右，現場檢查發（fā）現蓄電池容（róng）量下降，容量嚴重不足，不能滿（mǎn）足合閘要求。
經過檢修（xiū）工區和運（yùn）行工區有關人員現場分析判斷，充電機對（duì）蓄電池組（zǔ）輸出電壓為230伏左右，而蓄電池銘牌（pái）上（shàng）要求正常浮充狀態電壓應為（13.5~13.8）*19=256.5~262.2V伏左右，相差近26.5V蓄電池長期處於（yú）欠（qiàn）充狀態，容量嚴重下降，才發生上述現象。現場（chǎng）手動將充電（diàn）機投在均充位置電壓（yā）在260V左右，進行均衡充（chōng）電1個小時後，合閘成功。
事後（hòu）通過檢（jiǎn）修和運行部門的共同檢查，當時蓄電池組電壓為235伏，與充（chōng）電機輸出電（diàn）壓相（xiàng）同，測量單瓶電（diàn）壓大部分為12V左右，個別（bié）蓄電池為11V左右。查看（kàn）蓄電池（chí）上品牌要求單瓶浮充電（diàn）壓（yā）應為13.5~13.8V，而按（àn）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（qī）處於（yú）欠充狀態，容量不能滿足要求，因（yīn）為當時蓄電池（chí）電壓不能達到要求，所以不能進行放（fàng）電核對其容量，采（cǎi）取以（yǐ）下措施：
調高充電機的浮充、均充、強充電（diàn）壓，使（shǐ）之達（dá）到浮充電（diàn）壓：13.6*19=258.6伏；均充電（diàn）壓：14.6*19=277.4伏；強充電壓：280.5伏。
打開充電屏前麵板，按找到調節均（jun1）充、浮充、強充的電位器，首先調節浮充電壓（yā），將充電機（jī）把手切到均充位置，調節電位（wèi）器，同時用表測量蓄電池端電壓，調節（jiē）到（dào）258.6V；然後依次（cì）調節均充、強充電壓到相應值。
對蓄（xù）電池組進行6個小（xiǎo）時的均充，蓄電池（chí）組電壓為277.4伏（fú）。六（liù）個小時均充之後（hòu），恢複浮充狀態進行（háng）浮充電運行，蓄電池組電壓應為258.6伏
一個月後，蓄電（diàn）池單瓶電壓達到13.5伏以上後進行一次核對性充放電，檢查蓄電池的容量和硫化程度。
運（yùn）行人（rén）員要經常測試蓄電池組及單瓶電壓，使每個蓄電池單瓶電（diàn）壓達到（dào）13.5伏以（yǐ）上。
核對（duì）後根據情（qíng）況，對（duì）蓄電池采取補救措施；
一個月後檢修、運行人員對西郊變蓄電（diàn）池進行了核（hé）對性檢查（chá），具體過程見表1。
電池序號 | 9：00分（fèn）放電前（qián） | 9：30分放電電流（10A） | 10：00分放電電流（liú）（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
根據表1可（kě）以（yǐ）看出（chū）個別蓄（xù）電池單瓶電壓下降較快，而且隨著放電時間的延長，單瓶電壓落後的蓄電（diàn）池個數也（yě）在增加（jiā），因（yīn）此在放電一小時後停止放電，轉入充電狀態。
通過這次檢查發現，西（xī）郊（jiāo）變蓄電池容量明顯（xiǎn）不足，按（àn）要求以0.1C（10A）電流對蓄電池放電，三小時內蓄電池單瓶電壓不應低於12V，而這次隻經過一小時（shí）就有7隻（zhī）蓄電池（chí）單瓶電壓低於12V，*低的（de）17#電（diàn）池為7.9V。調高蓄電池組充電電（diàn）壓，經過一個多月的浮充充電，對蓄電池的活化作用不明顯（xiǎn），個別蓄（xù）電池（chí）已經硫化嚴重。
經過了解，西郊（jiāo）變蓄電池（chí）於1998年12月初（chū）安裝時，當時沒有廠家人員參與，安裝人員不了（le）解免維（wéi）護蓄（xù）電池的使（shǐ）用要求（qiú），沒有認真核對設備運行參數（shù）是否滿足**運行（háng）的要求（qiú），對運行人員（yuán）也沒有正確交代（dài）蓄電池組（zǔ）及充電機的運行維護情況，使蓄電（diàn）池長期在欠充狀態下運行，造成蓄電池的硫化。
生產廠家在設備出廠時（shí），對充電機輸出（chū）的浮充電壓、均充電壓（yā）及（jí）強充電壓設定值較（jiào）低，遠不能達到蓄電池組的運（yùn）行要求，造成蓄電池組長期欠充電。安裝後兩年內檢修人員沒有對蓄電池進行過核（hé）對性充放電，不知道電池的運（yùn）行情況（kuàng）是否良好，對蓄（xù）電池長期欠充情況不了解。錯誤的（de）以為，免維護蓄電池池就（jiù）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（bèi）的性（xìng）能，沒有對（duì）蓄電池的運行狀況進行正確的監測，盲目認為免（miǎn）維護蓄電（diàn）池不用正常（cháng）測（cè）試維護。以上多方（fāng）麵原因使西郊變蓄（xù）電池從安裝到發現問題，將近兩年半的時間沒有人（rén）員（yuán）維護監測，造成蓄電池硫化。
東京城、渤海變蓄電池組及充電機均（jun1）同西郊變（biàn）為（wéi）一個廠家生產，吸取以上教訓，對這兩個所的設備也進行了一次檢查。檢查發現東（dōng）京城變蓄電池組及充（chōng）電機運行狀況（kuàng）良好，浮充電壓、蓄電池組電壓、單瓶（píng）電（diàn）壓均滿足要求，沒有發現問題。渤海變充電設備設置電壓也（yě）偏低，沒有達到蓄電池技術要求，因為所內直流負荷較（jiào）小，對蓄電池的影響不大，蓄電池的（de）單瓶電壓基本複合要求，當（dāng）時采取措施與西郊變相同。
4.2 GZDW111A直流（liú）係統蓄電池浮充電流抖（dǒu）動問題
充電櫃型號GZDW111A—200AH/220V，哈爾濱九（jiǔ）洲生產（chǎn），采用高頻整流模塊作為直流蓄電池充電電源（yuán）。
剛投運時，發現蓄電池電流表（biǎo）經常發生抖動現象，經實際測量，發現（xiàn）整流輸出模塊輸出電流（liú）不穩定。經分析發現此套（tào）設備（bèi）有三個高頻模（mó）塊同時運（yùn）行（háng），每個模塊額定輸出*大電流（liú）10A，都投入時能輸出（chū）30A電流（liú），可（kě）以滿足（zú）對蓄電池進行主充和均充（chōng）的要（yào）求。可是（shì）當正常負荷很小（xiǎo）時，如正常運行蓄電（diàn）池浮充電流大約為0.03~0.04A，而直流負荷又不大時，江南變（biàn）正常負荷電流為（wéi）2.8A左右，其他各（gè）所在3—5A左（zuǒ）右，三個模塊同時運行運行，每個輸出（chū）電流還不到1A，這就（jiù）造成三個模塊（kuài）進行（háng）均流控製的困難，使（shǐ）模塊輸出電流的不穩定，蓄電池充電電流發生抖動，這種現象要是（shì）長期下去那麽對蓄電（diàn）池的使用壽命將有很大的影響。
根據以上（shàng）分析，采取以下措（cuò）施，將三（sān）個（gè）模塊停用一個，平時隻（zhī）是有兩（liǎng）個模塊運行，另一（yī）個備用，那（nà）麽運行的模塊每個輸（shū）出電（diàn）流就達到大約2A，模塊輸出電流趨於穩定，保證了（le）蓄電池的**運行。
對於江南變，因（yīn）為負（fù）荷電流太小，停用一（yī）個模塊後（hòu），還是出現電流抖動現象，我們采（cǎi）取在直流負荷回路增加阻性負載（zǎi）的辦法來解決。利用閑（xián）置的控製（zhì）回路負荷開關，在屏內（nèi）接一個500歐（ōu）姆的（de）電阻，人為增（zēng）大（dà）直流負荷，提（tí）高模塊的輸出電流，也解決了浮充電流抖動（dòng）的問題（tí）。在這裏（lǐ）需要（yào）注意（yì）的是電阻發熱，容易烤壞臨近的（de）設備和接線，我們（men）就（jiù）做了一個固定支架，將電阻固定在屏內空間大的位置，這樣就避免了影響其他運行設備的問題（tí）。采取以上辦法（fǎ），在沒（méi）有出現此（cǐ）類問題。
4.3東郊變GZDW111A直流係統電壓異常告警
2000年11月，東郊變直流屏告警，現場檢查發現，電壓異常告警，合閘母線電壓達到280V左右，此時工作的（de）兩塊模塊的輸（shū）出電壓也異常升高到280V左右，監控單元的故障燈報警，封閉式蓄電池內能夠聽見“絲絲”的（de）過充電（diàn）氣泡聲。
立即停用充電模塊，用蓄電池（chí）帶所內直流負荷，停用監控模塊，此時，直流母線電壓恢複正常。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。過幾分鍾後（hòu），給上（shàng）交流電，投入監（jiān）控模塊和充電（diàn）模（mó）塊，故障依舊。初步判斷是由於監控模塊內（nèi）部故障引起的電（diàn）壓異常。此（cǐ）時，停用故障的監控、充電（diàn）模塊，將係統內備用模塊投入（rù）運行。備用模塊直接接在直流控製母線上，給控製母線供電，帶常規所內直流負荷（hé），開關合閘電流由蓄電池供給。之後經生產廠家來人檢（jiǎn）查發（fā）現，故障出現在監控（kòng）模（mó）塊內，有一個監控芯片損壞，造成輸出模塊電壓異常升高，更換芯片後故障消除。
這裏要說明，此套設備（bèi）出現故障時（shí），遇到故（gù）障處理不（bú）了時，應及時投入（rù）備用模（mó）塊帶出直流負荷（hé），保證蓄電池不能過放電。還應（yīng）聯係廠家盡快來人處理。
4.4 結論
以上是（shì）我們在幾年運行中（zhōng）遇到的典型問題，由此我們可以（yǐ）看出，免（miǎn）維護蓄電池不能認為是投入運行（háng）後就不需要人員來維護，隻是相對其它蓄電池不需（xū）要加水，減少了維護量。運行中還（hái）是需要監視其運行（háng）狀（zhuàng）態的。而充電設備由相控設備逐漸發展到高頻電（diàn）源設（shè）備，在實時監測和智能化管理功能上有了很大的進步，但也存在不利於（yú）現場人員維修的（de）問題。
5 免維護蓄電池和高頻充（chōng）電設備的運行維護
免維護鉛酸蓄電池為連續浮充電應用設計的，也可用於循環充放電使用。充電方法必須（xū）采用限流—恒壓方法進行。蓄電池在恒壓（yā）充電時電流逐漸減少，並（bìng）*終趨於穩（wěn）定，如果降至0.01C10以下，並保（bǎo）持3—5小時基本不變時這表明電池已基本充飽，可以轉浮（fú）充運行。充（chōng）電（diàn）機（jī）均可以根據根據事先設定好的運行參數（shù），自動完成蓄電池（chí）的恒流充電、恒壓充電和浮充電過程。
充電設備的（de）參數，根據所配蓄電池的（de）參數進行調整正確，一定要保證浮充電壓、均充電壓在合格範圍內，保證蓄電池正常浮（fú）充（chōng）電運行，不至於造成過充、過放電。參數設定好後，如無特殊需要，不要隨意更改。
蓄電池可以在-20C—+50℃內使用（yòng）。有效的工作溫度5—35℃，如果要獲得*佳的使（shǐ）用壽命應在15—25℃環境下使用。
蓄電池（chí）在運輸、儲（chǔ）存和安裝過程中若時間很長會失去一定容量（liàng）。如果不需校核容量，當電池開（kāi）路端電壓≥2.13V時可以直（zhí）接投入浮充運行，但開（kāi）路端電壓<2.13V時應先進行（háng）均衡充電，然後投入浮充（chōng）運行。（額定電壓（yā）12V蓄電池，端電壓（yā）為12.8V）
為保證電池有足夠的容量，每（měi）年要進行一次容量恢複試驗（yàn），讓電（diàn）池（chí）內的活化（huà）物質活化，恢（huī）複電池的（de）容量。其主要方法是將電池組脫離充電機，在電池組兩端（duān）加上可調負載，使電池組的放電電流為額定（dìng）容量的0.1倍，每（měi）半小時（shí）記錄一次電（diàn）池電壓，直到電池電壓下降到1.8V／隻(對（duì）於2V／隻的單體電池)或10.8V／隻(對於12V／隻的（de）單體電池)後停止放電，並記錄時間。靜（jìng）置2小時後，再用（yòng）同樣大小的電流對蓄電池進行恒流充電，使電池（chí）電壓上升到2.35V／隻或14.1V／隻，保護該電壓對電池（chí）進行8小時（shí）的均衡充電後將（jiāng）恒（héng）壓充電電壓改為2.25V／隻（zhī）或13.5V／隻，進行浮充充電。上述方（fāng）法，可以放出蓄電池（chí）容量的80%，由於（yú）考慮到（dào）**運行，也可以放出蓄電池容（róng）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是否在合格範圍之內，有無（wú）故障告警信號。檢查一下外觀有無異常變形和發熱。浮充總電壓應達到蓄電池要（yào）求，並保持（chí）在1%之內。
不要單（dān）獨增加或減少電池組中幾個單體電池負荷，這將造（zào）成單體電池（chí）容（róng）量的不平衡和充電的不均一性（xìng），降低電（diàn）池壽命。如在整組電池抽出一部分（fèn）做其它電源，或充電不在一起，放電（diàn）時疊加（jiā）一起。
正常浮充運行是不（bú）需要（yào）均衡充電，如發現出現以下情況應進行均衡充電：
1 正常浮充時，蓄電池單（dān）體電（diàn）壓偏差超過0.1V。
2 個別單體電（diàn）池電壓低於2.18V或13.4V。
3 長（zhǎng）期達不到浮充要求，每（měi）半年進行一次。
4 放電後24小時之內未及時充電。
5 長期小電流深度放電。
6 過流放電（電（diàn）流大於規（guī）定20%）和過（guò）量放（fàng）電（超過額定容量10%應立即進行均衡充）。
7蓄電池因單隻（zhī）容量不夠（gòu）需更換時，隻能一次性（xìng）全部更換，不能僅把性能指標不夠的蓄電（diàn）池單獨更（gèng）換下來，否（fǒu）則會因（yīn）蓄電池的內阻不（bú）平衡而影響整組電池的發揮，縮短整（zhěng）組電池的使用壽命。
8高頻電源（yuán）係統，采用模塊化（huà）設計，當出現故障（zhàng）時，可以立（lì）即投（tóu）入備用模（mó）塊（kuài），恢複（fù）直流供電，保證蓄電池不能過放電。
6 結論
經過幾年的實際運行（háng），我們逐漸摸（mō）索出免維護蓄電池及充電設備運行使用維護的一（yī）些經驗，對出現的問題能夠進行處理和解決，保證了直流設備的**運行。同時根據實際取得（dé）的經驗修編了蓄電池運行使用規定，完善到運行規程中去，使運行、檢修人員便於監（jiān）護、維護蓄電池。現在我局各變電所的直流設備運行很穩（wěn）定（dìng）。
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