220kV变电站蓄电池温度过高缘由分析及判断处理

  云南电力技术论坛论文集２２０ｋＶ变电站蓄蝴度过高缘由分析及判断处理曲靖供电局摘要：由于温度过高，对蓄电池有多方面的危害。本文通过一系列分析造成蓄电池温度过高多各原因，并总结出判断蓄电池温度过高的几种方法。最后提出了不一样的情况下蓄电池温度过高的处理方法。关键词：蓄电池温度过高原因判断处理前些年２２０ｋＶ变电站中，广泛采用一组单体电池电压为２．１５Ｏ．０５１０８只的ＧＦ固定型防酸隔爆式铅酸蓄电池和ＧＭ型密闭型铅酸蓄电池作为直流电源，如２００３年以前，曲靖供电局的２２０ｋＶ沾益变电站、陆良变电站等采用重庆万里蓄电池股份有限公司生产的ＧＭ一３００型或ＧＦ＿吗００型铅酸蓄电池。近两年来，随着科学技术的发展和变电站对直流电源要求的进一步提升，特别是《防止电力生产事故的二十五项措施》的出台，２２０ｋＶ及以上变电站广泛地采用两组单体电池电压为２．２３０．０１Ｖ１０４只的ＧＦＭ固定型阀控密封式铅酸蓄电池，代替了原来ＧＦ固定型防酸隔爆式铅酸蓄电池和ＧＭ型密闭型铅酸蓄电池作为直流电源，其特点是可靠性更高、维护量更小。注：本文所指蓄电池是酸性（即铅酸）蓄电池一、温度对蓄电池的影响在１０６Ｃ一４０。Ｃ范围内，蓄电池的容量随着电解液的温度上升而上升。因为电解液的温度上升时，离子运动速度加快，电化反应加快，因此蓄电池容量增加。在１０Ｔ：～４０范围内，蓄电池容量可按以下公式计算：Ｑｔ＿Ｑ２５［１＋０．００８（ｔ－ｚ５）］式中：Ｑ。—在ｔ时实际放电容量；Ｑｚ广标准温度（２５）时的容量；ｔ一放电过程中电解液的平均温度。但是，当电解液的温度超过４０。Ｃ时，蓄电池的自放电加剧，正极板会出现弯曲，容量降低等现象。甚至有可能导致蓄电池爆炸造成不可挽救的损失。可见，温度过高（超过４０。Ｃ）对酸性蓄电池有如下影ｌ、使蓄电池自放电加剧，使蓄电池老化速度加快，降低蓄电池的使用寿命；２、出现正极板弯曲变形现象；３、使蓄电池容量下降；４、严重时会导致蓄电池爆炸，造成不可挽回的损失。总之，当蓄电池温度过高出现上述情况时，会使变电站直流电源的可靠性降低，严重地威胁着变电站的安全稳定运行。二、蓄电池温度过高原因浅析—－３０９７－Ｉ肾变电技术１、蓄电池运行的环境温度过高。根据蓄电池运行规程及厂家说明书的要求，蓄电池运行室温一般应保持在１０＿－３０。Ｃ之间。在炎热的夏季，由于气温过高，蓄电池的电解液温度随之升高。环境温度过高对蓄电池使用寿命影响很大，温度升高时，蓄电池的极板腐蚀将加剧，同时将消耗更多的水份，从而使蓄电池的寿命缩短。蓄电池在２５的环境下可获得较长的寿命，长期运行温度若升高１０。Ｃ，使用寿命约降低一半。２、蓄电池充电电流过大。正常充电时充电电流过大，也导致蓄电池温度过高。按照蓄电池运行规程要求，对浮充电运行的蓄电池，经过一段时间（半年到一年，曲靖供电局规定为一年）要对其进行一次核对性充放电，以保证蓄电池的正常运行。每次大电流放电以后，应立即对蓄电池进行充电。第一阶段为恒流充电，用１０小时率电流对蓄电池充电６—８（不同厂家的蓄电池要求不同），当电压达到了规定值时（不同厂家和型号的蓄电池规定不同）转为第二阶段即恒压充电，这一阶段蓄电池的电压维持不变，充电电流逐渐减小，这一过程约持续３０小时，然后转为第三阶段充电，即蓄电池转为浮充电长期运行。在这三个充电阶段，特别是前两个充电阶段，如果充电电流长时间大于１０小时率电流，那么蓄电池的电解液的温度就会过高。因为电池充电时其内部气体复合本身就是放热反应，使电池温度升高，浮充电流增大，析气量增大，促使电池温度升得更高，电池本身装配紧密，内部散热困难，如不及时将热量排除，将造成热失控。温度高于５０会使电池槽变形。长期处于浮充电的蓄电池，因充电设备故障，而导致过充电，也会使蓄电池温度过高。现在２２０ｋＶ变电站大多采用ＧＦＭ固定型阀控密封式铅酸蓄电池，即所谓的免维护蓄电池。而充电设备多采用智能控制模块式充电装置。因为运行人员常常误认为“免维护”蓄电池就是不维护或很少维护的蓄电池，所以有些站没能对其进行认真地维护，或者维护周期很长（有的站仅要求一个季度甚至半年对蓄电池进行一次检查），也很少进行日常巡视检查。有时因控制浮充模块故障（往往充电装置又没有报警），而导致浮充电流长期过大，甚至达到均充电流，致使蓄电池长期过充电温度升高。例如２００５年１月２０日，曲靖供电局２２０ｋＶ沾益变电站发现本站的ＵＸＬ３３０－２型阀控式铅酸蓄电池温度过高就属于此类型。当值班员发现该组蓄电池温度异常升高（用红外测温仪测蓄电池外壳测温时，整组蓄电池温度均在４６—５２０Ｃ。）时，充电装置（深圳尤尼菲斯智能充电设备）并未发出任何报警，其控制面板所显示的参数都在整定范围内，但通过值班员现场实测时发现，控制母线Ｖ、蓄电池充电压已高达２７２Ｖ。远远超过装置整定的控制母线Ｖ。后经曲靖供电局专业人员检查确认＃２充电模块故障。３、蓄电池接近使用寿命，老化严重，内阻增大，而使蓄电池温度过高。蓄电池的内阻是：电解液的电阻、正负极极板电阻、连接物的电阻总和，可以通过以下公式计算出来：Ｐｃ＝（Ｅ＂－Ｖ）／Ｉ蓄电池的内电阻；Ｅ＿蓄电池的电势，蓄电池没有带负荷时，其端电压就是蓄电池的电势；Ｖ二蓄电池的端电压。当蓄电池运行接近使用寿命时，蓄电池因极板硫化或盐化、正极板腐蚀，活性物质脱落及产生沉淀物，而使内阻增加，当蓄电池通过电流时，产生的热量通过以下公式计算出来：Ｗ－Ｉ２Ｒｃｔ式中：Ｗ．蓄电池通过电流Ｉ时产生的热量；－－３１０－－云南电力技术论坛论文集Ｉ一蓄电池正常运行时通过的电流；Ｒｃ＿蓄电池的内电阻；卜通电时间。由此可见，即便蓄电池运行通过正常的电流时，如果内阻Ｒｃ增加较大，蓄电池产生热量的就会增加较多，从而使蓄电池温度升高。三、运行人员如何才能及时发现蓄电池温度过高变电站运行人员准确判断蓄电池是否温度过高——蓄电池电解液温度超过４０或外壳温度超过３５时为蓄电池温度过高，消除蓄电池温度过高及采取必要防范措施极为重要。要判断蓄电池温度是否过高，运行人员必须定期（如一个星期一次）对蓄电池（包括免维护蓄电池）进行维护、检查、测量。在对蓄电池进行维护、检查、测量时做到以下几点，那么发现蓄电池温度是否过高，就轻而易举了。１、注意多观察。对于ＧＦ固定型防酸隔爆式铅酸蓄电池或ＧＭ型密闭型铅酸蓄电池进行维护、检查、测量时，因为这类蓄电池的电解液中装有温度计，运行人员只要通过观察温度计的指示，就可以判断蓄电池的温度是否过高。２、触觉感知，并进行综合对比。进入蓄电池室，如果发现有热气扑面而来（特别是寒冷的天气），运行人员一定要高度重视，很可能就是蓄电池温度过高所致。例如，２００５年１月２０日１９时１０分，笔者同另一名值班员一道对沾益变电站的蓄电池运行测量、清洁工作，测量、清洁完ＧＦ固定型防酸隔爆式铅酸蓄电池后，我们接着就去测量、清洁阳光ＵＸＬ３３０＿２阀控密闭型铅酸蓄电池，我们刚一推开门（工作前已经进行了通风），就感觉到一股热气扑面而来，而当天气温很低（不到１０），并且我们进入ＧＦ固定型防酸隔爆式铅酸蓄电池室时无此感觉，这立即收起了我们的重视，也因此我们才发现了 该组蓄电池温度过高，及时采取了一系列措施进行处理，避免了发生严重更严重的后果。此外，运行 人员对蓄电池进行维护、测量、检查时，应故意用手触摸蓄电池的外壳，当手触摸到蓄电池外壳有明 显热感时，也要引起注意，因为当人手有明显热感时，说明蓄电池的外壳温度至少在３０以上。当手 触摸时发现蓄电池温度可能过高，但又不能确定时，运行人员可以通过综合判断来进行一步核实，如 果整组蓄电池都有热感，可以用另一组蓄电池来对比——现在，２２０ｋＶ变电站一般都装有两组蓄电池， 而且运行条件基本相当。所以当运行人员通过手感知到某组蓄电池可能存在温度过高又无法确定时， 就用同样的方法去接触另一组蓄电池。当用手触摸另一组蓄电池时无任何热感，甚至感觉到冰凉时就 可以做出判断了。如果用手触摸时发现某组蓄电池中只有一两只有热感，应进一步触摸其它蓄电池来 进行比较，从而判断该蓄电池温度是否过高。 ３、利用仪器仪表进行测量，更容易发现蓄电池温度是否过高。上述两种方法是针对那些没有测量 仪器仪表的变电站而言的。有测量仪器仪表的变电站，判断蓄电池温度是否过高就显得非常容易了。 现在许多变电站都配有红外线测温仪或热成像仪，因此，当运行人员每次对蓄电池进行维护、检查、 测量时只要携带这类仪器仪表，用此类仪器仪表对蓄电池组进行逐一测量，就很容易知道蓄电池温度 是否过高了。 四、蓄电池温度过高的处理 １、单只蓄电池温度过高的处理。检查发现单只蓄电池温度过高时，首先应检查该蓄电池是否有短路现象。铅蓄电池短路现象主要表现在以下几个方面： （１）开路电压低，闭路电压（放电）很快达到终止电压。 （２）大电流放电时，端电压迅速下降到零。 －－－３】】一 输变电技术 （３）开路时，电解液密度很低，在低温环境中电解液会出现结冰现象。 （４）充电时，电压上升很慢，始终保持低值（有时降为零）。 （５）充电时，电解液温度上升很高很快。 （６）充电时，电解液密度上升很慢或几乎无变化。 充电时不冒气泡或冒气出现很晚。 这些现象，运行人员可以在平时观察记录。 其次，可能是该蓄电池出现极板硫酸化，因为当蓄电池的极板出现硫酸化时，即使是电池处在浮 充状态，其电解液的温度也容易上升，而且易超过４５。Ｃ。可以从以下现象判断蓄电池是否硫酸化： （１）蓄电池在充电过程中电压上升的很快，其初期和终期电压过高，终期充电电压可达２．９０Ｖ／单只 左右。 （２）在放电过程中，电压降低很快，即过早的降至终止电压，所以其容量比其它电池显著降低。 （３）充电时，电解液温度上升的快，易超过４５。Ｃ。 （４）充电时，电解液密度低于正常值，且充电时过早地发生气泡。 如果是因上述原因造成蓄电池温度过高，一般来说运行人员很难进行维修。但运行人员可以用导 线跨接的方法将其退出运行。其次，如果条件允许，运行人员应该用与该蓄电池（正常时）内阻相同 的电阻来代替该蓄电池后，拆除该蓄电池。经过上述处理后，运行人员还应汇报上级有关部门，请专 业人员到站进行维修或更换。 ２、整组蓄电池温度过高的处理。检查发现整组蓄电池温度过高时，不论是否是因为环境温度所致， 首先应该立即开启通风降温设备，如打开门窗、开启抽风机及空调等。其次，运行人员应立即完成以 下工作： （１）检查充电装置是否有报警； （２）检查并实际测量（现场能测量时）充电装置及蓄电池本身各参数是否在正常范围内，这些参 数有合母电压、控母电压、充电电流、充电电压、充电机输入及输Ｊ电流和电压、负荷电流、蓄电池 总电压和单体电压。这里要强调的是，运行值班员不能仅凭充电装置上提供的参数就作出判断，必须 用表计进行实际测量。 （３）检查充电机的充电方式是在均充电状态还是浮充电状态； （４）有红外线测温仪或热成像仪的变电站，还要对蓄电池进行现场测温。 （５）将上述检查、测量结果记入运行记录薄中。 当检查、测量并记录完各参数后，不论这些参数是否正常，运行人员应立即将充电装置退出运行 （这时蓄电池暂不退出运行）ｏ当充电设备停下来后，运行人员再次对蓄电池的总电压、单体电压、负 荷电流、蓄电池温度进行检查、测量，并将其结合与先前的数据进行对比。当充电装置退出运行后， 运行人员还应该做以下工作： （１）将蓄电池温度过高情况及现场采取的措施汇报调度及有关部门； （２）查阅蓄电池的相关资料，了解蓄电池和充电装置是否存在缺陷，了解蓄电池是否接近使用寿 （４）对蓄电池采取物理降温，如用带湿布擦拭蓄电池外壳，千万不可用丝绸等干布擦拭蓄电池外一３１２— 云南电力技术论坛论文集 壳，因为会产生静火花可能会引起蓄电池爆炸； （５）组织分析记录数据，判断是蓄电池本身的问题还是充电设备的问题。符合下列条件的应判断 为充电设备故障，否则应判断为蓄电池本身存在问题： 蓄电池远远没有达到常规使用的寿命又没有重大缺陷时； 蓄电池整组温度升高且所有蓄电池测温度非常接近，且当充电装置停止充电后，蓄电池整组温