SAKO三科蓄電池6-FM-65直流電源

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1、接到可對電池進行更換工作的通知后，電池更換實施工程師到現場進行準備工作：確保UPS主機的輸入供電、新舊蓄電池的登記檢查、機房內消防系統煙霧探頭的密封、準備二氧化碳滅火器等相關工作。更換電池前對UPS主機、舊電池組、電池監測儀等設備做好相關的登記記錄，特別是每層電池的擺放、電池監測儀的接線，要做好標記，畫好聯接圖。保證電池組更換后的效果和原有的情況保持一致。

2、一切準備就緒后，對APC品牌SUVTP系列的40KVAUPS主機的電池進行更換處理工作，斷開UPS主機和電池組之間的連接開關，使UPS主機和電池組斷開聯接，確保更換電池時工作人員的安全。對原有電池組的電池進行拆卸，電池更換實施工程師負責電池拆卸工作，相關輔助技術人員進行新舊電池的搬運工作。在拆舊電池時，將拆卸下來的電池連接線和電池端子的螺絲用盒子整齊的擺放好，保證機房內的整潔和清潔。舊電池拆完后，將舊電池和舊電池架整齊的擺放在甲方規定的位置。將新電池架組裝件安放在制定位置，同時開始安裝新電池，將新電池擺放在電池架上，使新電池在電池架上的擺放位置、方向調整的。在連接好一組電池后檢查電池端子的連接線是否牢固;檢查電池組的總電壓是否正常等情況，電池的正負極要連接正確。

3、更換電池工作完畢后，用萬用表檢查電池組的總電壓情況、電池組的正負極和中性線的接線情況。確保電池組和UPS主機都正常后，合閉電池組的開關，使UPS不間斷電源系統恢復正常工作。然后檢測UPS的工作電壓、電流、充電電壓、工作狀態等情況并做好記錄。由一人觀察主機液晶顯示屏里面的參數和實際的是否一致，電池時間參數進行調試設置，確保電池在正常的壽命期間不會出現錯誤的報警提示。UPS主機調試正常后，斷開UPS主機的輸入電源開關，模擬市電故障中斷，測試UPS系統是否能正常由市電轉為電池組后備電源供電，確保機房機柜內的設備正常運行。在電池更換工作完成之后，對UPS房進行打掃清潔，清理雜物，保證UPS房的良好環境。恢復電池更換之前，機房內所做的準備工作。而且應使新電池組充電至24小時左右，確保新電池充滿電量。

直流電源裝置在變電站為控制回路、信號回路、事故照明回路、繼電保護裝置、自動裝置、遠動終端(RTU)以及逆變電源等提供可靠的直流電源，對保證變電站所有一、二次設備的安全運行起著重要作用。蓄電池組作為直流電源裝置中的重要支柱地位舉足輕重，在電網出現較大事故時，整流電源裝置的交流電源往往失去，這樣蓄電池組成為的直流電源的提供者，成為保證直流不全停的一道防線

隨著科學技術的進步，閥控密封式蓄電池(包括鉛酸電解液、硅鹽電解液和膠體電解液等多種)以其重量輕、占地少、污染小等優點，大規模地取代了普通鉛酸蓄電池。閥控密封式電池組在具有突出技術優勢的同時，也存在著測試困難，不能補充電解液，對浮充、使用環境要求較高等不足之處。更重要的是，由于閥控密封式蓄電池在應用的初期，個別生產廠家為急于，不切實際地宣揚該種蓄電池可以免維護，運行單位對該種蓄電池也缺乏認識，客觀導致了不少蓄電池組的維護跟不上，運行環境惡劣。因此，加強蓄電池組的運行管理，提高其維護水平工作刻不容緩。

蓄電池運行維護現狀

國家電網公司《直流電源系統技術標準》《直流電源系統運行規范》《直流電源系統檢修規范》于2005年開始制定，2006年正式實施。在此之前，由于標準不明確、不統一，各供電公司的蓄電池組的維護工作開展極不均衡。

一般220kV變電站基本配置了200～300Ah兩組蓄電池；1lOkV變電站基本配置了200Ah或以下的一組蓄電池。目前，多數單位缺乏必要的儀器儀表對蓄電池參數進行全面檢測。尤其對蓄電池組容量測試大多沿用傳統的大電阻放電人工記錄的方法。隨著電網建設的加快，維護人員并沒有隨之增加，定期檢測手段也沒有革新，仍按傳統的每周對蓄電池組各單體電池進行測量等。蓄電池組端電壓與容量并沒有直接關系，從電壓測量無法準確地判斷出電池組的整體容量。

蓄電池運行常見故障及原因分析

變電站蓄電池組運行過程中表現可能失效的現場浮充電壓過高／過低、內阻偏大、輕度硫化、滲液爬液、殼體變形、失水等，而已經失效的電池經常表現為以下三種情況：

1、蓄電池組工作時容量達不到標稱容量，嚴重的出現個別電池放電起始就達到下限。蓄電池組容量不足和問題完全可以通過容量測試或內阻在線測試等方法及時發現。

2、蓄電池組無容量輸出，個別電池出現開路狀態。變電站系統故障造成交流電源故障后，這時如果蓄電池組失效，變電站內保護直流消失，高頻保護或電流差動保護可能誤動，后果十分嚴重。

3、長期浮充狀態下的蓄電池出現短路現象，出現短路現象的電池往往可能會產生熱失控現象。

根據眾多的數據和現場經驗分析，引起可能失效和已經失效的原因大多是平時維護不到位造成，分析電池失效的原因主要包括以下幾種情況：

1、酸鹽化。當電池長時間處于充電不足，浮充電壓偏低，放電后未能及時補充電，電池長期擱不用等情況時，負極就會形成一種粗大堅硬的鉛，它幾乎不會溶解。若電池失水嚴重，使得濃度過高，也會促使鉛的快速生成。鹽化的直接后果是電池容量不足，甚至電池開路。

2、失水。失水是導致蓄電池失效的常見故障。氣體化合效率低、從電池殼體中滲出水、板柵腐蝕和自放電都會造成電池失水。當前大部分閥控式密封鉛酸蓄電池組容量下降的原因，都是由電池失水造成的。常認為當失水超過15％時，電池失效。

3、板柵的腐蝕和變形。板柵腐蝕是限定電池壽命的重要因素。在鉛酸蓄電池中，正極板柵比負極板柵厚，原因之一是蓄電池在充電時，特別是在過充電的狀況下，正極板柵要被腐蝕，逐漸被氧化而失去板柵的作用。含量和體積不斷增大，可使極板嚴重彎曲。

4、活性物質軟化。隨著電池循環次數的增加，晶型由Or．型向B型轉化。B型的晶粒相對細小，結合力較差，導致活性物質的網格結構被削弱，終活性物質軟化脫落(也稱為泥化)，導致電池失效

蓄電池加強維護的幾點建議

設備選型及配置

1、蓄電池容量配置要合適。既要考慮變電站的經常性直流負荷，又要考慮交流失電后變電站事故照明的負荷，較適宜的蓄電池配置容量是8～10h的放電率。絕不能將不同廠家和不同容量的電池安裝在一起使用。

2、電設備配置的兩組工作電源要分別來自兩臺站用變壓器，且變電站一般要配置一臺發電機，防止站用交流失電時間過長造成蓄電池過放電。

3、擇高質量的具有實時監控和智能化管理功能的主充電設備模塊。運行維護人員能通過監控器的實時數據隨時了解直流系統工作狀況，同時要有足夠的備用模塊，當主充電設備出現故障時，備用模塊應能夠自動投入使用，以保證蓄電池不因模塊故障而造成過放電。

投入使用前注意事項

1、如果蓄電池擱置時間超過三個月，在投入使用前一定要進行補充電，一般規定為按單體電池(2V系列)2．23～2．27V／只充電，充電電流不超過0．25C10A，充電至電流穩定3～6h不變。

2、運行參數設置。浮充電壓、均充電壓、溫度補償系數、轉均充數據、轉浮充數據、交流過壓值、交流欠壓值以及充電限流值等這些參數對于蓄電池正常運行都非常重要，這些參數的設置必須嚴格按照產品說明書的規定，并且應根據所在變電站經常性直流負荷等實際情況與廠家溝通。

日常工作項目

1、環境溫度對蓄電池的放電容量、壽命、自放電、內阻等方面都有較大影響。雖然開關電源有溫度補償功能，但其靈敏度和調整幅度畢竟有限，因此環境溫度極其重要。運行維護人員每天須檢查蓄電池室環境溫度并做記錄，同時蓄電池室溫應控制在22～25℃之間，這不僅可延長蓄電池的壽命，還能使蓄電池具有的容量。此外，為成套充電電源的溫度補償功能而裝設的溫度感應探頭也應定期檢測其準確度。

2、每天檢查蓄電池的浮充電流是否在合格范圍內并做記錄。當蓄電池的浮充電流突變時應查明原因并及時處理。

3、每月應測電池單體電壓及終端電壓。

如發現個別電池(2V系列)浮充電壓低于2．18v／單體時，應對電池組進行人工轉換均衡充電，充電方法為：25℃時2．30V／單體，需24h；或25℃時2．35V／單體，需12h，均充后若仍不能恢復正常的電池應盡快聯系廠家處理。端電壓是反映電池工作狀況的重要參數，所以測量電池端電壓不能只在浮充狀態，還應在放電狀態下進行。

4、為保證電池有足夠的容量，每年要進行容量恢復試驗(即大充大放)，讓電池內的活化物質活化，恢復電池的容量。

5、在蓄電池不均衡性較大、較深度地放電后，或運行三個月時，都應采用均衡的方式對電池進行補充充電。

6、電池運行期間，每星期須檢查蓄電池的接線螺栓有無發熱現象，每月須檢查蓄電池的外觀有無異常變形，每半年須檢查連接導線、螺栓是否松動或腐蝕污染，松動的螺栓必須及時擰緊，腐蝕污染的接頭應及時清潔處理。

7、對蓄電池的檢查測試記錄數據應妥善保存，每運行半年，需將運行的數據與原始數據進行比較，如發現異常情況應及時處理。

閥控式密封鉛酸蓄電池是一個復雜的電化學系統。在通常的后備應用中，除了充放電過程中的主要的電化學反應外，電池內部無時無刻不在進行做其他的一些副反應。比如正極板柵的腐蝕過程是一直都在進行的，又比如正極析氧氣，負極析氫并引起的自放電也一直存在。

正是因為閥控式密封鉛酸電池的復雜的特性，因此蓄電池運行初期的狀態往往沒有達到其相對的穩定狀態，其一些常用參數如浮充電壓和內阻值就充分的反映出了這種客觀規律。

一、浮充電壓

浮充電壓的穩定需要運行一定的時間，通常需要3～6個月才能達到一個穩定的狀態。這和新需要一段時間的磨合期是一個道理。

在蓄電池組實際運行時，充電機并不是對每個電池單獨控制充電的，而是控制整組電池的充電電壓。如要求單體浮充電壓為2.25V/2V單體(對應12V電池為13.50V)時，對通信電源的24節電池組，則整組電池電壓設為：24×2.25=54V;對UPS電源240節電池組，則整組電池電壓設為：240×2.25=540V。這時，問題就產生了——由于新電池生產過程中材料、工藝等非一致性，導致了單體電池性能參數的非一致性，每個單體電池并沒有按理想設定的浮充電壓(2.25V/2V單體)在充電!單只電池實際充電電壓通常在2.20~2.30V/2V單體(對于12V電池為13.2~13.8V)之間，因此整組電池浮充電壓初期表現出較大的離散性。這種狀態只有當電池經過一段時間的浮充運行后，即各電池由于內部的狀態逐漸趨于穩定后才會明顯改善。

浮充運行電壓趨勢

因此，對于新投入適用的蓄電池，建議再蓄電池浮充穩定運行3~6個月后，再將整組電池的浮充電壓的一致性和偏差納入BMS的監控管理。3～6個月內的浮充電壓由于其不穩定性，其偏差和一致性狀態不建議作為電池健康狀態的告警值。系統配套的BMS系統建議初期對于浮充電壓一致性的相關告警設置先關閉。當然，已經正常運行超過6個月的電池組則不存在這個問題。

如果客戶對于初期浮充電壓表現出的較大離散型存在擔憂，不確信電池組是否有隱患，建議對電池組做性能測試，以性能測試結果來判定電池組健康狀態。畢竟客戶購買蓄電池的需求是滿足備電，而不是一些看起來很復雜的參數表征。

當然，蓄電池系統在安裝后通常推薦做均衡充電再投入浮充使用。均衡充電后轉入浮充比一直進行浮充的浮充電壓一致性提升更快，可以有效縮短浮充電壓趨于穩定的磨合周期。

相關的蓄電池運行規范也對此有明確的說明，以引導客戶正確的使用浮充電壓指導蓄電池維護工作。

二、內阻

1.內阻的構成

電池內阻包括了歐姆內阻和電化學電阻，同時含有一定的電容和電感，如圖2所示。

圖2電池的內阻等效電路模型

歐姆內阻又包括了極柱、匯流排、板柵以及板柵與活性物間的電阻。電化學內阻包括了涂膏、電解質和隔膜的電阻，并聯的極板與它們之間的介電物質構成電容Xc。

由于電池的內阻與它本身容量有一定的聯系，因此可以利用這個參數來預測電池的性能。不過兩者之間并非嚴格的線性關系。目前雖然可以準確測量出電池的內阻，但是這個參數并不能直接用來指示電池的容量。它只能是在電池性能已嚴重退化到將影響整個系統正常使用時，做為一個警告指示。

2.電池老和電池內阻的關聯

電池內阻變化可以一定程度指示電池老化程度。固定型鉛酸蓄電池電池壽命通常是指25℃條件下浮充使用壽命，或者按規定的放電深度循環放電次數。電池老化過程是非常緩慢的，并伴隨這板柵的腐蝕、活性物軟化，電解液干凅等。電池老化過程也標志電池內阻的增加和容量的降低，當電池實際容量低于額定容量的80%以下時，其老化速度將迅速增加，電池將不能可靠使用，即電池壽命終止，如圖3所示。

圖3蓄電池內阻與電池壽命的關

實際應用中，蓄電池內阻比初期值高出50%以上時候，則電池容量大約會降低到60～80%左右。這個規律的相關性比較強。但在低于80%之前變化時，相關性較差，如圖4所示。

圖4電池內阻與剩余容量相關性