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特别策划
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变电站蓄电池失效分析及对策措施
陈冬 1,谭建国 1,王丽 2
(1. 浙江南都电源动力股份有限公司,浙江杭州 311305;
2. 南京国臣信息自动化技术有限公司,江苏南京 211100)
摘要:蓄电池是变电站直流系统中核心部件,为二次系统的正常运行提供保障。然而,由于蓄电池的使用状
况、维护管理、生产设计等原因,蓄电池过早失效的情况常有发生,给变电站安全运行带来的风险。在浮充模
式下阀控式密封铅酸蓄电池失效原因主要有:正极板栅腐蚀、正极活性物质软化、不可逆硫酸盐化、负极汇流
排腐蚀、电解液干涸、热失控和电池漏液。并针对影响阀控式密封铅酸蓄电池寿命的因素提出了改进蓄电池设
计和科学运维的应对措施,从而有助于延长蓄电池使用寿命,提高蓄电池可靠性,保障变电站的安全运行。
关键词:变电站;蓄电池;失效原因;电池设计;科学维护
0 引言维护工作量小等优势,被广泛地应用变电站系统。变电
站用VRLA电池通常采用浮充使用,即常规情况下电池处
直流电源系统是变电站的重要组成部分,是继电控
于小电流浮充状态,当发生断电等紧急情况时,电池立
制保护装置、自动化装置、高压断路器分合闸机构、通
刻由浮充状态切换为放电状态,为变电站的二次系统提
信、计量、事故照明等二次系统的供电电源[1]。直流
供电源。在浮充工作模式下,VRLA电池失效模式主要有
电源系统主要由蓄电池组和整流装置两部分组成,正常
正极板栅腐蚀、正极活性物质软化、不可逆硫酸盐化、
情况下,直流电源由站用交流电经整流装置提供,当发
负极汇流排腐蚀、电解液干涸、热失控以等几种。
生交流失电的突发情况时,站用直流系统转由蓄电池组
正极板栅腐蚀
供电。此时,蓄电池便成为唯一的直流电源,保障继电
正极板栅腐蚀是VRLA电池的一种最为常见失效模
保护、自动装置、高压断路器等设备能够正常运行。因
式。铅酸蓄电池的板栅处于强酸性,强氧化及高电位环
此,蓄电池被认为是变电站直流系统中最为核心部件,
境中,正板栅合金是热力学不稳定的,氧化腐蚀过程是
是变电站系统的安全、稳定的运行的重要保障。
不可避免的。在正极板栅表面金属铅会氧化形成一层致
2013年某电网公司下属变电站在雷击引起交流电
密的氧化膜,阻碍电解液与板栅合金的直接接触,使得
路故障的情况下,由于蓄电池组失效,导致部分断路器
,
开关不能正常跳闸,最终导致变电站全站失压的严重事氧化膜覆盖下的合金处于钝化状态减缓了板栅的腐蚀
, [3]。
故。事后原因分析发现,该变电站蓄电池组中部分电池速率使得蓄电池拥有较长的使用寿命
负极汇流排腐蚀严重,当面临负载冲击时,蓄电池组电 VRLA电池多数采用四元Pb-Ca-Sn-Al合金正极板
压输出电压大幅下降,无法达到开关最低动作电压的要栅,其最主要优点具有较高的析氢过电位,能够有效地
求,导致部分开关无法及时跳开,故障未能及时隔离, 抑制电池浮充过程中的气体析出,具有较好的免维护性
最终引起变电站全站失压。相似的事故在其他地区变电能。尽管Pb-Ca-Sn-Al合金已经得到广泛的应用,但是合
[4]
站中亦有发生[2]。金的耐腐性能及抗蠕变性能仍不够理想,且容易在使
因此