馮 喆
（二灘水力發(fā)電廠，四川攀枝花 617000）
摘 要：介紹了二灘水電站直流系統(tǒng)蓄電池組狀況，結(jié)合運(yùn)行維護(hù)經(jīng)驗(yàn)和核容試驗(yàn)結(jié)果對(duì)蓄電池組進(jìn)行技術(shù)評(píng)估分析，提出了改善運(yùn)行中的蓄電池組性能、延長(zhǎng)使用壽命的方法及保障直流電源安全運(yùn)行的對(duì)策。
關(guān)鍵詞：二灘水電站；蓄電池組；核容試驗(yàn)；技術(shù)評(píng)估
1 二灘水電站直流系統(tǒng)及蓄電池組
二灘水電站220 V直流電源裝置共三套，分別安裝在一副廠房、二副廠房、GIS控制樓，為全廠提供設(shè)備的操作、控制、保護(hù)、信號(hào)顯示、監(jiān)控系統(tǒng)及其事故備用等220 V直流電源。
一副和GIS開(kāi)關(guān)站控制樓直流系統(tǒng)均采用兩段母線三組充電機(jī)裝置和兩組蓄電池組，正常運(yùn)行時(shí)單充電機(jī)單組蓄電池組帶一段母線運(yùn)行，兩母線分段運(yùn)行，另一臺(tái)充電機(jī)備用。一副直流系統(tǒng)每組充電機(jī)額定輸出350 A，GIS樓直流系統(tǒng)每組充電機(jī)額定輸出150 A。二副直流系統(tǒng)采用一段母線兩組充電機(jī)裝置和一組蓄電池組，每組充電機(jī)額定輸出100 A，正常運(yùn)行時(shí)單充電機(jī)單組蓄電池組帶母線運(yùn)行，另一臺(tái)充電機(jī)備用。
二灘水電站一副、二副、GIS樓蓄電池組配置共三套五組，每組蓄電池均采用103只單體組合，單只電池浮充電壓為2．23～2．27 V，恒壓限流（均充）充電電壓為2．30～2．35 V，容量分別為1300 Ah，320 Ah，530 Ah，選用的美國(guó)GNB公司ABSOLYTEⅡPNON－SPILLABLEBATTERY系列100A－27、50A－13、90A－13三種模塊組合的免維護(hù)鉛酸蓄電池組，于1997年至1998年相繼投入運(yùn)行。
二灘水電站220 V直流充電機(jī)由于當(dāng)時(shí)技術(shù)水平所限，選用的模擬式調(diào)節(jié)器可控硅整流充電機(jī)。施工階段蓄電池組安裝工期長(zhǎng)，由于投運(yùn)初期工作環(huán)境條件較差（尤其是GIS樓、二副蓄電池組），同時(shí)原充電機(jī)裝置性能較差，浮充電壓波動(dòng)較大等原因，將直接導(dǎo)致二灘水電站蓄電池組的使用壽命和工作性能受到一定影響。因此結(jié)合運(yùn)行維護(hù)，對(duì)在役蓄電池組
容量進(jìn)行核對(duì)性放電，尤其直接對(duì)浮充狀態(tài)的蓄電池組的進(jìn)行核容試驗(yàn)，評(píng)估蓄電池的性能和使用壽命，提供運(yùn)行維護(hù)依據(jù)，對(duì)直流電源的可靠性和電站的安全運(yùn)行是必要的。
2 蓄電池組的核容試驗(yàn)
根據(jù)二灘水電站蓄電池組平時(shí)維護(hù)結(jié)果和相關(guān)國(guó)家、行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定，二灘水電廠和四川電力試驗(yàn)研究院共同對(duì)二灘蓄電池組容量進(jìn)行了充、放電容量核定工作。
2．1 核容試驗(yàn)?zāi)康?BR> 蓄電池長(zhǎng)期處于浮充狀態(tài)，蓄電池極板常會(huì)硫化，導(dǎo)致電解質(zhì)的滲透，從而增大了蓄電池的內(nèi)阻，降低了蓄電池極板的活性物質(zhì)的作用，蓄電池容量和使用壽命將大為降低。根據(jù)技術(shù)要求，蓄電池運(yùn)行一定時(shí)間后，應(yīng)對(duì)其進(jìn)行核對(duì)性放電（不應(yīng)過(guò)度放電），同時(shí)對(duì)蓄電池進(jìn)行恒壓限流均衡充電，可使蓄電池得到活化，容量得以恢復(fù)，使用壽命延長(zhǎng)，確保直流電源的可靠性，蓄電池組起到良好后備電源作用。
本次容量核定主要考察浮充狀態(tài)下蓄電池組的實(shí)際放電能力，并核定對(duì)應(yīng)的合格容量，采用專(zhuān)用核容設(shè)備對(duì)蓄電池組恒流放電到規(guī)定單體電壓（單只電壓不低于1．8V），用分析軟件繪制出蓄電池組相關(guān)技術(shù)曲線，對(duì)蓄電池容量進(jìn)行校核和技術(shù)評(píng)估。
2．2 核容試驗(yàn)
2．2．1 主要設(shè)備儀器
全部采用瑞典保加瑪微機(jī)可控核容設(shè)備，內(nèi)置保護(hù)功能，確保核容試驗(yàn)的安全。Torkel860蓄電池智能容量測(cè)試儀，對(duì)蓄電池進(jìn)行恒流放電，精確測(cè)量蓄電 池容量，分析和判定使用壽命；TXL870電阻負(fù)載，吸收蓄電池放電能量；TMC4001蓄電池參數(shù)測(cè)試儀，對(duì)蓄電池單體電壓、整組端電壓、放電電流進(jìn)行在線監(jiān)控，利用與之通訊的計(jì)算機(jī)上用TMC95分析軟件自動(dòng)采樣，生成蓄電池核容試驗(yàn)放電曲線數(shù)據(jù)庫(kù)，可繪制輸出各類(lèi)放電曲線，分析評(píng)估蓄電池的容量和好壞。
2．2．2 核容試驗(yàn)
由廠家提供的蓄電池放電曲線可看出，放電初期端電壓降低緩慢，當(dāng)2 h以后，端電壓降低速率明顯增快，之后陡降。端電壓的改變是由蓄電池單體放電時(shí)電動(dòng)勢(shì)和內(nèi)阻變化和極化作用所致。因此放電常以80％額定容量為宜，便于再次充電的效率和蓄電池使用壽命。
核容設(shè)備參數(shù)整定時(shí)，主要根據(jù)GNB公司提供的數(shù)據(jù)，三種電池的放電電流、終止電壓、放電時(shí)間如表1所示。
由本次容量核定目的，浮充蓄電池退出進(jìn)行直接進(jìn)行容量核定放電，以便得到現(xiàn)有運(yùn)行蓄電池的真實(shí)容量進(jìn)行評(píng)估，同時(shí)為保證蓄電池性能，核容放電未進(jìn)行深度放電（深度放電值1．75 V），整定為整組報(bào)警電壓190 V，放電終止電壓180 V，單體報(bào)警電壓1．85V，終止電壓1．80 V。核容試驗(yàn)主要將以上設(shè)備正確接線后，按I10進(jìn)行恒流放電，放電過(guò)程中只要有一只電池電壓達(dá)到1．80 V，整組核容停止放電；但核容試驗(yàn)時(shí)二副18號(hào)，57號(hào)較早達(dá)到1．80 V，蓄電池組的平均電壓較高，因此采用短接后繼續(xù)放電。放電完成蓄電池均衡充電后投入直流系統(tǒng)運(yùn)行。
2．2．3 核容試驗(yàn)結(jié)果
根據(jù)相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)和技術(shù)要求，經(jīng)過(guò)核容試驗(yàn)，結(jié)合運(yùn)行維護(hù)測(cè)試結(jié)果，對(duì)二灘水電站蓄電池組容量核對(duì)和蓄電池異常判斷結(jié)果如表2。
3 蓄電池組的評(píng)估分析及改善措施
3．1 蓄電池組的評(píng)估分析
二灘水電站蓄電池組采用了大容量工業(yè)電池，具有免維護(hù)功能，運(yùn)行中無(wú)需加水加酸，對(duì)保證二灘直流電源可靠性起到了較大作用。
通過(guò)幾年的運(yùn)行和本次核容試驗(yàn)，二灘蓄電池組整體容量有所下降，蓄電池單體間存在電壓不平衡，并且少數(shù)電池存在電壓、容量異常、偏低現(xiàn)象。這與平時(shí)維護(hù)監(jiān)測(cè)的電壓偏低的蓄電池相吻合。核容試驗(yàn)后對(duì)以上蓄電池用新的同型號(hào)的單體進(jìn)行了更換，退役的蓄電池單體大多數(shù)存在外殼變形、電壓明顯偏低、內(nèi)阻偏大現(xiàn)象。以上異常現(xiàn)象的原因分析主要有以下幾點(diǎn)：
1）蓄電池出廠運(yùn)往二灘現(xiàn)場(chǎng)后，受當(dāng)時(shí)施工等條件限制，存放環(huán)境和首次均衡充電均未很好地滿足相關(guān)要求，這導(dǎo)致了蓄電池極板硫酸鹽過(guò)分沉積而影響到蓄電池的工作性能和使用壽命。一副廠房環(huán)境優(yōu)于GIS控制樓和二副廠房，蓄電池性能明顯較好。
2）蓄電池組投運(yùn)以來(lái)，原選用的充電裝置性能較差，電壓波動(dòng)和紋波系數(shù)均較大，未對(duì)蓄電池組進(jìn)行電壓高于浮充電壓的恒壓均衡充電，這也導(dǎo)致蓄電池組單體電壓不均衡和工作性能的下降。
3）由于缺乏蓄電池組廠家相關(guān)資料，運(yùn)行維護(hù)中未進(jìn)行定期的容量核定，對(duì)蓄電池的內(nèi)阻、單體電壓、蓄電池整體容量和充放電曲線未進(jìn)行詳細(xì)深入的評(píng)估分析和研究。
3．2 采取的改善性能措施
為了確保二灘直流電源的正常工作以及安全穩(wěn)定生產(chǎn)，自蓄電池組投運(yùn)以來(lái)，采取了以下積極有效的措施來(lái)保證蓄電池的工作性能和延長(zhǎng)使用壽命：
1）對(duì)直接影響蓄電池工作的環(huán)境加以改善，增加通風(fēng)設(shè)施，對(duì)GIS控制樓將原來(lái)的玻璃窗改為隔熱墻，保證環(huán)境溫度在25℃左右。
2）對(duì)性能不好的充電裝置進(jìn)行了完善、改造，將GIS樓模擬式調(diào)節(jié)器的相控電源改為微機(jī)控制相控電源，將一副、二副技術(shù)落后、性能較差的故障率高的充電裝置改為深圳奧特迅生產(chǎn)的高頻充電模塊微機(jī)控制充電裝置，投運(yùn)以來(lái)，運(yùn)行工況良好，性能有較大提高。
3）定期對(duì)蓄電池組進(jìn)行提高電壓的均衡充電（同時(shí)檢測(cè)電池充電過(guò)程中的溫度變化），使蓄電池極性活化和電壓的均衡。
4）通過(guò)核容試驗(yàn)檢測(cè)出不合格的電池，并結(jié)合運(yùn)行維護(hù)中長(zhǎng)期電壓較低，內(nèi)阻較大的蓄電池單體進(jìn)行更換處理，保證整組蓄電池的容量和性能。
5）加強(qiáng)蓄電池的定期維護(hù)。對(duì)充電裝置運(yùn)行工況、環(huán)境溫度、浮充蓄電池組單體電壓進(jìn)行監(jiān)測(cè)，用專(zhuān)用設(shè)備檢測(cè)蓄電池單體與連接片內(nèi)阻值，隨時(shí)掌握蓄電池組的運(yùn)行工況。
6）GNB廠家規(guī)定的均衡充電條件滿足時(shí)（如浮充示范電池電壓低于2．18V或高出2．33V、緊急放電或單個(gè)電池在半年內(nèi)電壓成上升趨勢(shì)等），對(duì)蓄電池進(jìn)行恒壓均衡充電。為了檢查其實(shí)際容量，定期將蓄電池組脫離運(yùn)行，以規(guī)定的放電電流（I10）進(jìn)行恒流放電，進(jìn)行容量核定，可以恢復(fù)蓄電池的活性和延長(zhǎng)使用壽命。
4 結(jié)語(yǔ)
通過(guò)二灘水電站幾年來(lái)對(duì)蓄電池組的運(yùn)行維護(hù)、核容試驗(yàn)以及技術(shù)評(píng)估分析，將運(yùn)行中的電壓較低、內(nèi)阻較大和即將損壞的蓄電池進(jìn)行即時(shí)的更換處理。并對(duì)充電機(jī)性能進(jìn)行了優(yōu)化、完善和改造，對(duì)蓄電池組進(jìn)行定期監(jiān)測(cè)單體電壓和內(nèi)阻、環(huán)境溫度，定期進(jìn)行恒壓限流均衡充電、容量核對(duì)放電，不但隨時(shí)把握了整個(gè)蓄電池組的工作性能和健康狀況，同時(shí)還延長(zhǎng)蓄電池的使用壽命，為整個(gè)直流電源系統(tǒng)可靠運(yùn)行和電站的安全生產(chǎn)提供強(qiáng)有力的保障。
