浅谈电力系统串联蓄电池直流充电机故障判断及串、并联蓄电池当前变电站运行中的优缺点

浅谈电力系统串联蓄电池直流充电机故障判断及串、并联蓄电池当前变电站运行中的优缺点

岑照伟

贵州电网有限责任公司遵义供电局

摘要: 直流系统在变电站发挥着重要作用，直流系统是变电站安全运行的重要保障。变电站直流系统主要作用是在正常状态下为继电保护及自动装置、断路器跳合闸、通信等提供电源;在交流电故障状态下,由蓄电池组对继电保护及自动装置、断路器跳合闸、通信、事故照明等提供电源保障，是变电站的核心设备之一。本文对变电站的直流系统故障做个简单的分析判断,然后在浅谈一下串、并联蓄电池当前变电站运行中的优缺点做一个简单的介绍。

关键词:变电站;直流系统:常见故障判断；串、并联蓄电池在变电站运行中的优缺点

1.串联蓄电池组直流系统常见故障及查找

1.1串联蓄电池组高频开关电源故障

所有充电模块屏幕无显示，指示灯都不亮。此现象可能是高频开关电源的交流输入不正常、无交流电源输入或所有充电模块有家族型缺陷全部模块损坏。查找故障点及处理:使用万用表在直流屏后的交流输入端处进行测量，测量结果为线电压和相电压均在充电模块要求的正常工作电压范围内，此时判断站用变输出电压正常；如果测量输入电压低于模块正常运行电压时，直流模块不工作；当测量交流输入电压为零时，说明交流输入系统故障。需要检查交流屏柜的输入空开是否跳闸或站用变进线电源故障跳闸或断线等情况；当测量交流进线电源电压正常，满足直流充电模块运行要求,则说明交流进线回路正常,再测量各个直流充电模块的输出电压是否为正常值，如果所有充电模块均无直流输出，说明所有直流充电模块损坏，需要及时处理，断开交流进线总电压；将故障直流模块取出，更换所有直流充电模块，检查所有模块直流输出正常，检查监控装置无告警。

1.2充电模块其中之一故障指示灯亮

这种情况一般是内部故障造成无电压输出,由于模块按照 N+1 冗余设计，一个模块退出，不影响系统正常运行。关闭故障直流模块的交流输入电源，在监控器中进行设置，将该故障的模块屏蔽，这样告警将消失。更换模块后，再将集中监控器中的设置改回，使模块通信正常。

1.3 充电模块长期处于均充状态

模块一直处于均充状态的原因是集中监控器不能控制模块的运行状态或集中监控器设置不当、死机情况造成。查找故障点及处理:首先检查模块上的按钮，是否打在强制均充位置，正常运行时应在浮充位置，均充时是在监控器中设置了时间进行控制执行，均充设置时间，一般为3个月自动均充一次。

2.蓄电池告警

2.1 蓄电池熔断器故障造成蓄电池熔断器告警的原因有两种情况，一种是蓄电池熔断器熔断:另一种是熔断器的撞击器弹出或撞击器接点的线头断开、虚焊。查找故障点及处理:首先检查蓄电池熔断器的撞击器是否弹出，如果弹出则引起告警，应使用万用表测量蓄电池保

险的两端看电压是否一致,不一致则说明保险熔断，检查蓄电池组和电池至保险的电缆有无短路情况，未发现异常，可以更换同型号的保险试送一次，撞击器未弹出时，需检查撞击器的接点焊线是否断开或虚焊。

 2.2 蓄电池单体电压告警单体电池电压告警有三方面的原因，第一种是蓄电池巡检仪采集数据不准确或该采集通道损害;第二种是采集单体电压的线缆或小熔丝接触不良;第三种是电池本身电压值不在正常运行值范围。单体电池电压不在正常运行值范围时，检查电池外观是否有鼓肚、渗液现象，用手背碰触电池外壳，检测电池是否发热，来判断电池内部是否存在短路和电解液短缺，如果漏液和发热严重,应及时对该电池进行更换，没有备用电池时，应先将该电池开出运行；采取跳线将故障蓄电池前后蓄电池连接，在检查维护中发现蓄电池内阻大，电压低或高于规定值时，说明蓄电池劣化严重，需要及时更换蓄电池

2.3 蓄电池组欠压蓄电池整组欠压主要是充电机不工作或输出电压降低造成蓄电池组较长时间放电，导致电池组欠压。还有就是蓄电池超期运行或出厂质量不佳。

3.串联蓄电池组的缺点

传统直流系统的蓄电池采用串联方式，存在整体性能受单节蓄电池影响较大、无法在线维护、建设及运行成本较高等诸多问题。

3.1通过分析各类蓄电池组在充电状态和带载状态中发生事故的原因，发现目前常用的串联蓄电池组主要存在以下几个方面的问题。         

3.2单节蓄电池问题易引发蓄电池组整体质量下降

         1）单节蓄电池由于内部质量问题造成损坏，造成整组蓄电池不能正常带载。2）蓄电池组中的电池状况良好，但由于某两节电池间的连接线出现问题，造成整组蓄电池不能正常带载。3）蓄电池组的容量符合木桶定理，即容量最小的蓄电池决定了整组蓄电池的可用容量，当单节蓄电池容量不足时，蓄电池组不能发挥应有作用。         

3.3蓄电池组维护不便         

 1）目前常用的铅酸蓄电池组因为电池的记忆效应，只能依靠定期的离线全容量核对性充放电实验才能真正确定其实际容量。

2）串联蓄电池组不能在线维护，即使发现单节蓄电池内部质量问题也无法进行在线更换和维护，而是需要使用备用蓄电池组并联，替代问题蓄电池组，之后再退出问题蓄电池组进行更换和维护。

3）单节蓄电池损坏后，新更换的蓄电池与原运行电池性能不匹配，有可能造成整组蓄电池性能迅速下降。         

3.4串联蓄电池组使用和维护成本较高         

 1）由于单节蓄电池对蓄电池组的影响很大，很多情况下个别蓄电池的损坏有可能导致整个蓄电池组的更换。

2）串联蓄电池组如需备品，只能采用相同数量的串联蓄电池组作为备用，成本较高。

3）由于蓄电池损坏后只能采取单节甚至整体更换的模式，废旧蓄电池对环境保护造成的压力越来越大，处理成本越来越高。          此外，由于上述各类问题的存在，为确保蓄电池组安全稳定运行，在常规维护中进行蓄电池端电压的校验、定期的蓄电池核对性充放电试验等工作均占用了工作人员较多的时间和精力。         

4并联蓄电池优点 和区别        

4.1与串联蓄电池组的比较         

 1）以多个智能蓄电池模块并联的模式取代常规设计的“充电机+蓄电池组+蓄电池巡检”装置组合，解决常规串联蓄电池组的单节蓄电池质量影响整组、无法进行在线维护、新老电池

性能不匹配等问题。

2）可以将不同性质负荷（如开关操作电源与保护测控装置电源）进行分组配置，通过不同智能电池模块并联分别供电的模式减少负荷间干扰，一组负荷发生问题时不会影响其他负荷，提升了直流系统的可靠性。

3）可以按负荷容量的需求配置并联模块数量，不同地点的负荷可以分散布置电源系统，解决了传统蓄电池组需集中布置，占地面积较大，配置不灵活的缺点。         

4.2采用并联蓄电池组的优势         

 1）提高直流系统可靠性。避免传统蓄电池串联方式下，单只蓄电池质量、连接线影响整组电池可靠性问题。

2）实现直流系统在线维护。并联蓄电池模块组可通过CPU智能控制单元进行在线单节蓄电池的维护，如单个模块出现故障，可隔离后直接更换模块，不影响蓄电池组的整体运行。

3）实现蓄电池标准化和模块化。并联智能蓄电池模块将交流转直流充电、直流升压、智能控制、电子通信等技术进行了集成化，形成了标准化的模块设计，出现故障可直接更换，大大降低了运行维护的工作量。

4）运行维护成本低。并联蓄电池组组屏数量少、占地面积小，建设成本降低，运行中可实现直流系统在线维护，节约了二次维护成本，通过智能管理模块实时了解蓄电池模块信息，节约了管理投资。         

结束语

直流系统在电力系统中的重要性经常被忽视，所以我们要规范直流系统的运行维护管理，仔细检查变电站直流系统运行过程中的缺陷，并且得到及时处理，从而避免直流系统故障后造成保护拒动而引发大事故发生。新建变电站充设计出发直流系统优先考虑使用并联蓄电池组直流充电系统，将老旧变电站内串联蓄电池组更换为并联蓄电池组直流充电系统，可以保证变电站安全、可靠运行。

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