馮 喆
（二灘水力發電廠，四川攀枝花 617000）
摘 要：介紹了二灘水電站直流系統蓄電池組狀況，結合運行維護經驗和核容試驗結果對蓄電池組進行技術評估分析，提出了改善運行中的蓄電池組性能、延長使用壽命的方法及保障直流電源安全運行的對策。
關鍵詞：二灘水電站；蓄電池組；核容試驗；技術評估
1 二灘水電站直流系統及蓄電池組
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，為全廠提供設備的操作、控制、保護、信號顯示、監控系統及其事故備用等220 V直流電源。
一副和GIS開關站控制樓直流系統均采用兩段母線三組充電機裝置和兩組蓄電池組，正常運行時單充電機單組蓄電池組帶一段母線運行，兩母線分段運行，另一臺充電機備用。一副直流系統每組充電機額定輸出350 A，GIS樓直流系統每組充電機額定輸出150 A。二副直流系統采用一段母線兩組充電機裝置和一組蓄電池組，每組充電機額定輸出100 A，正常運行時單充電機單組蓄電池組帶母線運行，另一臺充電機備用。
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GNB公司ABSOLYTEⅡPNON－SPILLABLEBATTERY系列100A－27、50A－13、90A－13三種模塊組合的免維護鉛酸蓄電池組，于1997年至1998年相繼投入運行。
二灘水電站220 V直流充電機由于當時技術水平所限，選用的模擬式調節器可控硅整流充電機。施工階段蓄電池組安裝工期長，由于投運初期工作環境條件較差（尤其是GIS樓、二副蓄電池組），同時原充電機裝置性能較差，浮充電壓波動較大等原因，將直接導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。因此結合運行維護，對在役蓄電池組
容量進行核對性放電，尤其直接對浮充狀態的蓄電池組的進行核容試驗，評估蓄電池的性能和使用壽命，提供運行維護依據，對直流電源的可靠性和電站的安全運行是必要的。
2 蓄電池組的核容試驗
根據二灘水電站蓄電池組平時維護結果和相關國家、行業標準規定，二灘水電廠和四川電力試驗研究院共同對二灘蓄電池組容量進行了充、放電容量核定工作。
2．1 核容試驗目的
蓄電池長期處于浮充狀態，蓄電池極板常會硫化，導致電解質的滲透，從而增大了蓄電池的內阻，降低了蓄電池極板的活性物質的作用，蓄電池容量和使用壽命將大為降低。根據技術要求，蓄電池運行一定時間后，應對其進行核對性放電（不應過度放電），同時對蓄電池進行恒壓限流均衡充電，可使蓄電池得到活化，容量得以恢復，使用壽命延長，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下蓄電池組的實際放電能力，并核定對應的合格容量，采用專用核容設備對蓄電池組恒流放電到規定單體電壓（單只電壓不低于1．8V），用分析軟件繪制出蓄電池組相關技術曲線，對蓄電池容量進行校核和技術評估。
2．2 核容試驗
2．2．1 主要設備儀器
全部采用瑞典保加瑪微機可控核容設備，內置保護功能，確保核容試驗的安全。Torkel860蓄電池智能容量測試儀，對蓄電池進行恒流放電，精確測量蓄電 池容量，分析和判定使用壽命；TXL870電阻負載，吸收蓄電池放電能量；TMC4001蓄電池參數測試儀，對蓄電池單體電壓、整組端電壓、放電電流進行在線監控，利用與之通訊的計算機上用TMC95分析軟件自動采樣，生成蓄電池核容試驗放電曲線數據庫，可繪制輸出各類放電曲線，分析評估蓄電池的容量和好壞。
2．2．2 核容試驗
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電動勢和內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。
核容設備參數整定時，主要根據GNB公司提供的數據，三種電池的放電電流、終止電壓、放電時間如表1所示。
由本次容量核定目的，浮充蓄電池退出進行直接進行容量核定放電，以便得到現有運行蓄電池的真實容量進行評估，同時為保證蓄電池性能，核容放電未進行深度放電（深度放電值1．75 V），整定為整組報警電壓190 V，放電終止電壓180 V，單體報警電壓1．85V，終止電壓1．80 V。核容試驗主要將以上設備正確接線后，按I10進行恒流放電，放電過程中只要有一只電池電壓達到1．80 V，整組核容停止放電；但核容試驗時二副18號，57號較早達到1．80 V，蓄電池組的平均電壓較高，因此采用短接后繼續放電。放電完成蓄電池均衡充電后投入直流系統運行。
2．2．3 核容試驗結果
根據相關標準和技術要求，經過核容試驗，結合運行維護測試結果，對二灘水電站蓄電池組容量核對和蓄電池異常判斷結果如表2。
3 蓄電池組的評估分析及改善措施
3．1 蓄電池組的評估分析
二灘水電站蓄電池組采用了大容量工業電池，具有免維護功能，運行中無需加水加酸，對保證二灘直流電源可靠性起到了較大作用。
通過幾年的運行和本次核容試驗，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，并且少數電池存在電壓、容量異常、偏低現象。這與平時維護監測的電壓偏低的蓄電池相吻合。核容試驗后對以上蓄電池用新的同型號的單體進行了更換，退役的蓄電池單體大多數存在外殼變形、電壓明顯偏低、內阻偏大現象。以上異常現象的原因分析主要有以下幾點：
1）蓄電池出廠運往二灘現場后，受當時施工等條件限制，存放環境和首次均衡充電均未很好地滿足相關要求，這導致了蓄電池極板硫酸鹽過分沉積而影響到蓄電池的工作性能和使用壽命。一副廠房環境優于GIS控制樓和二副廠房，蓄電池性能明顯較好。
2）蓄電池組投運以來，原選用的充電裝置性能較差，電壓波動和紋波系數均較大，未對蓄電池組進行電壓高于浮充電壓的恒壓均衡充電，這也導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資料，運行維護中未進行定期的容量核定，對蓄電池的內阻、單體電壓、蓄電池整體容量和充放電曲線未進行詳細深入的評估分析和研究。
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定生產，自蓄電池組投運以來，采取了以下積極有效的措施來保證蓄電池的工作性能和延長使用壽命：
1）對直接影響蓄電池工作的環境加以改善，增加通風設施，對GIS控制樓將原來的玻璃窗改為隔熱墻，保證環境溫度在25℃左右。
2）對性能不好的充電裝置進行了完善、改造，將GIS樓模擬式調節器的相控電源改為微機控制相控電源，將一副、二副技術落后、性能較差的故障率高的充電裝置改為深圳奧特迅生產的高頻充電模塊微機控制充電裝置，投運以來，運行工況良好，性能有較大提高。
3）定期對蓄電池組進行提高電壓的均衡充電（同時檢測電池充電過程中的溫度變化），使蓄電池極性活化和電壓的均衡。
4）通過核容試驗檢測出不合格的電池，并結合運行維護中長期電壓較低，內阻較大的蓄電池單體進行更換處理，保證整組蓄電池的容量和性能。
5）加強蓄電池的定期維護。對充電裝置運行工況、環境溫度、浮充蓄電池組單體電壓進行監測，用專用設備檢測蓄電池單體與連接片內阻值，隨時掌握蓄電池組的運行工況。
6）GNB廠家規定的均衡充電條件滿足時（如浮充示范電池電壓低于2．18V或高出2．33V、緊急放電或單個電池在半年內電壓成上升趨勢等），對蓄電池進行恒壓均衡充電。為了檢查其實際容量，定期將蓄電池組脫離運行，以規定的放電電流（I10）進行恒流放電，進行容量核定，可以恢復蓄電池的活性和延長使用壽命。
4 結語
通過二灘水電站幾年來對蓄電池組的運行維護、核容試驗以及技術評估分析，將運行中的電壓較低、內阻較大和即將損壞的蓄電池進行即時的更換處理。并對充電機性能進行了優化、完善和改造，對蓄電池組進行定期監測單體電壓和內阻、環境溫度，定期進行恒壓限流均衡充電、容量核對放電，不但隨時把握了整個蓄電池組的工作性能和健康狀況，同時還延長蓄電池的使用壽命，為整個直流電源系統可靠運行和電站的安全生產提供強有力的保障。
