探討變電站蓄電池常見故障及應對措施

張硯振

（廣東電網有限責任公司江門供電局，廣東江門 529000）

變電站系統中的眾多設備運行需直流系統提供電能，其中蓄電池則成為最為關鍵的部分，為了維持變電系統的安全、常態化工作，必須確保蓄電池處于安全模式，動態地為變電系統提供電能。對此，則要加大對蓄電池故障的辨識與防范力度，維持蓄電池的正常功能。

1 變電站中蓄電池的功能

現代智能科技的發展推動著多種自動化、智能設備等在變電系統的應用，不僅確保了變電系統的安全運行，也減少了故障停電次數。變電系統中的這些智能設備主要通過直流電，這些直流電主要來自于變電站內的變流模塊，然而，由于變電站在實際的運行中難免發生故障，這些故障將使得變流模塊難以繼續向智能設備提供直流電，相關的設備運行中斷則將造成整個變電系統的崩潰。為了解決這一問題，則可以引進蓄電池，蓄電池作為一種獨立的供電設備，當變電系統處于故障狀態時，也就是變流模塊無法供應直流電時，蓄電池則能繼續為變電系統提供能源，維持變電系統的正常運行。總體來看，蓄電池屬于變電系統故障模式下的后備儲能設備。

然而，蓄電池在實際運轉過程中也可能發生運行故障，此時不僅將導致變電站直流負載失去故障保護，例如：不同運行模式轉換中的瞬間交流失電現象，還會出現保護誤動、保護拒動以及越級跳閘等問題，同時，蓄電池主要是通過電解原理來提供電能，其中將出現氫氣、氧氣等的循環，遇到故障與突發狀況存在火災風險，將為變電站帶來更大的風險。

2 變電站蓄電池常見故障

變電站蓄電池實際工作、運轉中經常出現失效的現場浮充電壓超出或低于規定標準的現象，而且內阻過大、輕微硫化、滲液爬液、外殼變形等現象，發生故障的蓄電池一般會有下面的三種現象：

2.1 蓄電池容量不足

隨著蓄電池的不斷工作，經常出現其容量不符合標準容量的現象，甚至存在某個蓄電池放電起始直接抵達最低限度的問題，針對這一問題一般能通過測試容量、在線檢測內阻等來加以識別。

2.2 蓄電池組無容量輸出

蓄電池組經常出現無容量輸出現象，某個電池還存在斷開問題，變電系統發生故障以后，將引發交流電源故障，此時倘若蓄電池組失去應有的功能，變電系統內保護直流消失，則將導致高頻保護誤動、電流差動保護誤動等現象，將帶來巨大的損失。

2.3 蓄電池短路問題

如果蓄電池長時間處于浮充模式下，蓄電池則將面臨短路的風險，發生短路的蓄電池也將處于熱失控狀態，風險不言而喻。

結合大量的理論數據與實踐經驗來看，導致蓄電池失效、容量不足或短路等的原因在于缺少日常維護，定期巡查，如果能及時地對蓄電池進行巡檢，則可以從根源上規避問題。

3 變電站蓄電池故障成因分析

變電站蓄電池發生故障既有電池內部原因，又有外部運維不到位等原因，結合實踐經驗以及已有的理論數據，主要可總結出以下幾點原因。

3.1 蓄電池鹽酸化

如果蓄電池長期處于無法充滿電狀態，且浮充電壓過低或者放電以后沒有在第一時間補充電能，或者蓄電池長時間閑置、未能啟用等，電池的負極將會出現粗大、質地堅硬的硫酸鉛物質，這種物質難以溶于水，無法徹底消除，如果電池失水嚴重，將導致硫酸處于高濃狀態，進而生出較多的硫酸鉛，鹽酸化的最嚴重結果就是電池容量下降，從而導致運行中的諸多問題，例如：電池開路。

3.2 失水

失水也是造成蓄電池故障的另一個成因。電池失水通常是因為氣體化合效率較低，水體自電池內部流出，板柵腐蝕以及自放電等都可能引發電池失水現象。如果過度充電，而且電流較大，浮充電壓超出規定范圍，以及外部溫度超高，安全閥低壓啟動等都可能加劇蓄電池失水的進程?，F階段，多數的閥控式密封鉛酸蓄電池組出現容量變小都是因為電池失水，一般來說電池失水在15%以上時，電池則將失去供電功能。

3.3 板柵的腐蝕與變形

板柵腐蝕將嚴重影響蓄電池的使用時間，對于鉛酸蓄電池，其正極板柵相對更厚，因為蓄電池實際充電模式下，尤其是在過充電時，正極板柵面臨受腐蝕，被氧化等問題，從而板柵形同虛設，隨著其腐蝕面積的擴大，板極還可能發生扭曲、變形。

3.4 活性物質軟化

由于蓄電池不斷地循環使用、重復運行，其晶型則將從Or 型變成B 型，后者的晶粒更加細小，結合能力不強，從而造成活性物質的網格構造受削弱，從而導致活性物質發生軟化，最終使得電池失去效能。

4 變電站蓄電池常見故障的應對措施

4.1 科學選型與配置

（1）科學配置蓄電池容量。實際的蓄電池配置過程中，一方面要照顧到變電站常態化的直流負荷，另一方面則要分析交流失電以后變電站事故照明狀態下的負荷需求量，一般來說最為理想的蓄電池配設容量為：8～10 h 的放電率，所選配的蓄電池需要出自同一廠家。

（2）合理配置工作電源。電設備所安裝的工作電源應該各自來源于兩個站用變壓器，同時，變電站通常應配設發電機，以此來有效地預防長期的站用交流斷電所引發的蓄電池過放電問題。

（3）優選充電設備。為了確保供電的穩定、持續，可以優選高質量、動態監控性與智能化運維的充電設備模塊，這樣運維工作者就可以透過監控設備以及其所呈現的動態數據來監督直流系統的運行狀態，而且要準備充足的備份模塊，一旦主充電模塊發生故障，備份模塊則將自行地投運，從而確保蓄電池不會因為模塊的受損或其他故障等帶來的過放電問題。

4.2 投運前的規劃

（1）科學選配電池。蓄電池經常出現“過放電”的問題，這一故障與容量選配密切相關，因此，實際選配容量過程中，不僅需要計算出常規的直流負荷，也要顧及到一些應急用電，例如：故障狀態下的照明負荷，而且也要將成本納入考慮范圍?，F階段，通常選擇8～10h 的放電率為最佳選擇，相同屏柜中不得出現多于2個生產商的產品，而且要保持單體蓄電池容量的一致性。

（2）合理規劃充電電源。通常應該引兩路交流電來為蓄電池充電，從而有效地控制任何意外斷電現象。

（3）輔助設施的規劃?，F階段的技術背景下，可以借助在線系統對蓄電池進行監督、控制與管理，蓄電池的一些重要參數、關鍵方面也能被在線系統來動態獲取，這樣就有效地確保了蓄電池的運行、維護水平。

4.3 投運中的合理運行

（1）科學設置參數。對于蓄電池運行中的一些關鍵參數必須進行科學地設置，例如：浮充/均充電壓，“交流過壓/欠壓值”、“充電限流值”等，所有的關鍵性參數都必須實施科學地設置，其中需要參照說明書的指導，也要結合變電站的現實情況來進行合理地設置。

（2）強化日常巡檢。在蓄電池的日常使用過程中可以通過紅外測溫儀器來監測蓄電池接線螺栓有無發熱現象，而且要清晰地辨識蓄電池的外觀，判斷是否出現了形變。在日常巡檢中如果發現問題則要及時地采取措施來解決問題，防止因為問題擱置帶來其他更為嚴重的故障。

（3） 做好安全消防。變電站蓄電池運行故障可能引發火災，所以，實際的變電站蓄電池故障防范中必須將安全消防納入考慮范圍，應盡力健全防火、防爆等安全措施，而且要編制出細致、科學的安全消防應急方案，以保證消防安全。

4.4 投運后的科學維護

投運以后，蓄電池必須做好運維與檢修，保證蓄電池優異的物理性能與功能的穩定性，需要把握以下幾點：

（1）合理把握環境溫度。環境溫度將極大地影響蓄電池使用周期、內阻、放電容量等，要求運維工作者必須動態監測蓄電池所處環境的溫度，確保其室內溫度處于22～25℃范圍內，以此來確保蓄電池長時間使用，維持其容量處于最合理的水平。同時，必須定期排查、檢測溫度感應探頭是否精準、正確，這樣才能更好地保證充電電源發揮溫度補償作用。

（2）浮充電流的檢查。定期檢查蓄電池的浮充電流，分析其是否處于規定的標準范圍，而且每次檢查都要形成記錄，如果發現其浮充電流出現變化，則需要深入探明其成因，而且要采取科學的解決對策，及時處理。

（3）單體電壓與終端電壓的定期檢測。通常來說應該每隔一個月對電池的單體電壓、終端電壓等實施檢測，當看到某一電池浮充電壓在2.18 V 以下時，則需轉換電池組而且要均衡地充電，一般來說，25℃時，2.30 V/單體，充電24h。均勻充電以后如果還是無法回歸其常規狀態，則要及時地聯絡生產廠家，作出處理。端電壓值是蓄電池運行狀態的重要參考數據。因此，電池端電壓的測量還應拓展至放電模式進行測量。

（4）補充充電。當發現蓄電池存在內部電能失衡問題，經過深度地放電，以及運轉一個季度以后，都需要利用均衡模式來對電池實施補充充電。

（5）日常數據監測。蓄電池實際工作過程中，應每周進行一次全面排查，具體檢查對象為：接線螺栓是否發熱、以及內部關鍵部件有無受損，電池的外形是否異常，每6個月都要圍繞連接導線、螺栓等進行質檢，明確有無變松、腐蝕等問題，若發現變松的螺栓則要擰緊，被腐蝕的接頭等也要第一時間做出清理。

此外，無論是蓄電池的日常巡檢還是定期檢查，都將形成大量的數據，必須妥善地記錄并保存這些數據，這樣才能通過前后數據的對比來查明故障，明確故障成因，而且也能針對故障來采取解決性對策和措施。

5 結語

蓄電池是變電站的重要提供電能的設備，蓄電池故障必須引起高度重視，從蓄電池常見故障的類型、特點出發來分析其故障成因，進而采取科學而有效的措施來解除故障，維持蓄電池的安全、高效，保護蓄電池應有的功能。