建材发展导向２０１７年４月 设备安装 免维护蓄电池直流系统故障研究 郑章杰 （福建宏瑞建设工程有限公司） 摘要：免维护蓄电池直流系统在变电所中的应用，使得变电所的安全运行更为稳定，相关的维护工作也较铅酸蓄电池和镉镍蓄电 池直流系统更简单。但“免维护”使得很多人进入了对免维护电池的认识误区，放松了对免维护蓄电池直流系统的维护管理工作。本文分 析了免维护蓄电池直流系统的常见故障，并对相应的运行维护提出了一些看法。 关键词：免维护蓄电池；直流系统；故障分析 中图分类号：ＴＭ９１２ 文献标识码：Ａ 文章编号：１６７２—１６７５（２０１７）０７—０３０７—０２ 变电所的直流系统承担着继电保护、保证自动装置和断路器的正 确、稳定运行，防止系统的破坏性事故和设备损坏情况无控制扩大的作 用。以往变电所使用的铅酸蓄电池和镉镍蓄电池直流系统结构复杂、寿 命短、适用性差，需要进行大量的维护工作才能保证正常运行。而免维护 蓄电池直流系统以其体积小、无污染、放电性能高，且无需过护等优 环境的要求较低，电池的寿命更长，能更好的保证系统的运行稳定性和 安全系数。虽然相对于传统的铅酸蓄电池和镉镍蓄电池需要投入更多的 成本，但从整体上来看，该系统的运行可靠性和稳定性更高，在业界受到 了广泛的好评，因此普及率得到了迅速提高。 然而，免维护蓄电池的“免维护”概念是相对于传统的铅酸蓄电池和 势，在较短的时间内快速取代了传统的铅酸蓄电池和镉镍蓄电池直流系 统，明显改善了变电所安全运行的环境。 镉镍蓄电池直流系统提出的，主要指的是在正常的使用条件下，免维护 蓄电池省去了在使用期间加水的步骤，即使其在运行稳定性上表现出了 较好的优势，但并不表示其完全不用维护，对于免维护蓄电池系统来说， ｌ免维护蓄电池直流系统 蓄电池直流系统是变电所正常运行不可或缺的基础设备，该系统可 包括补充充电维护和日常检修维护等合理的维护措旋还是必不可少的。以在停电等交流电失效的情况下，立即启动向事故性负荷提供电力支 将“免维护”简单的理解成“不维护”，导致了免维护蓄电池系统的常见故 持，保证系统的正常动转，对于维持变电所相关设备和系统的正常运行、 规避风险、防止事故发生具有重要意义。 障常被忽视，已成为对免维护蓄电池系统正常运行的最大威胁。 ２免维护蓄电池直流系统故障分析 免维护蓄电池直流系统虽然无需过护且不用补液，但日常的运 行监视和维护还是非常必要的。如果是高频整流电源系统，由于其智能 化程度更高，在日常检修时对相关工作人员会提出更高的技术要求，如 以往，变电所直流系统采用的是传统的铅酸蓄电池和镉镍蓄电池直 流系统，其工作状态是边工作边充电，由于蓄电池本身无法克服的缺陷， 使得直流系统本身结构过于复杂、对环境要求高、需要进行大量的维护 工作才能保证系统的正常运行，而铅酸蓄电池和镉镍蓄电池的寿命较短 果不能充分掌握其运行特点，势必会造成严重的损失。 的问题也对变电所直流系统的正常运转造成了不良影响。 免维护蓄电池直流系统正是为克服以上问题而出现的新型的自动 控制充电模式的变电所直流系统，其工作状态一直处于浮充电状态，对 ２．１电池硫化 在免维护蓄电池直流系统的常见故障中，由于直流蓄电池的容量严 重不足，会导致变电所送电时操作开关合闸时无法实现合闸。免维护蓄 往受到了弯曲疲劳强度的，所以问题的关键就是如何能够提高硬齿 热处理（调质）后，喷丸、半精车，再次探伤以后，划线、半精镗、精车、精 面的齿根弯曲疲劳强度 一方面，在对齿轮进行喷丸处理的时候，我们可 镗，第三次探伤后，依旧是划线，然后钻，最后钳（攻丝，做静平衡）。为了 以使齿根圆角处的表面产生较大的残余压应力，另一方面，我们可以使 加工刀痕或者热处理表面缺陷进行压平碾实，以此来提高齿轮的弯曲疲 候，由于受载时间比较长（循环次数大于１ｏ５），所以效果更为显著。根据 资料显示，相对应的疲劳寿命就可以几倍的提高。 能够保证行星减速器的内啮合与外啮合的齿侧间隙、齿长接触精度和四 行星轮的整体均载的效果，所以我们必须严格的控制轴孔的尺寸公差和 能够达到图纸要求是转架加工的关键所在。 劳强度。特别是对于渗碳淬火齿轮齿根角处，当磨前滚齿留有刀痕的时 它的形位公差，由此可知，四个行星轮轴孔的加工各公差精度指标必须 ５结束语 通过我们对高性能洁净钢冶炼技术及控制工艺的研究，使我们的土 ４．２内齿圈的加工工艺 我们以低速级内齿圈的加工工艺来说，它一般要经历锻造、退火、粗 压平衡盾构行星减速器齿轮材料性有效的能达到ＭＥ级的标准，在对体 车，然后探伤经过热处理（调质）后，半精车，然后再次探伤，划线、钻、粗 积要求苛刻的困难情况下，也能够保证了减速器较高的可靠能力和承载 铣齿、在热处理（去应力）后，精车、半精插齿、磨齿、铣键槽，最后钳的处 性。同时值得一提的是，我们在以往的减速器加工经验的基础上，会对样 理工艺。值得提到的是，如果我们严格按照上述的工艺过程加工，内齿圈 机的加工工艺进行了详细的科学的加工规划，以此来确保能最大限度地 保证了样机的制造精度和整体性能。 参考文献 的变形问题就可以得到有效的控制，就能确保图纸的制造要求。同时，为 了能够保证在铣齿加工时的胎具具有所需要的刚性，需要专门设计的扇 形胎具，这样会增大底面的接触面积，使装卡点增多，从而保证了齿圈的 加工效率和质量。 【１１陈亮，秦大同，肖正明．土压平衡盾减速器行星齿轮传动系统特性研究 ｆＪ】．机械设计，２０１５，２８（１２）：３８～４３． ４．３转架的工艺加工 求，所以我们的工艺就要安排在进口的２６０镗铣床进行精加工。它的工 艺过程是：首先铸造、退火、粗车，然后是探伤、划线、粗镗行星轴孔，进行 对于低速级的转架来说，普通的镗床精度已经无法满足图纸的要 【２１ｔ盛．土压平衡盾行星减速器优化设计【Ｊ】．重庆大学，２０１６（１ １）． 收稿日期：２０１７—３—１１ ・３０７・ 设备安装 电池的正负极及电解液材料分别是氧化铅ＰｂＯ、纯铅Ｐｂ和稀硫酸。蓄电 池的放电过程中会在正负极形成细小的硫酸铅ＰｂＳＯ晶体，这些晶体极 易在充电过程中被还原为铅、氧化铅。如果蓄电池在深度放电后没有进 行及时的充电或充电不足，就会在极板处形成较大体积的坚硬硫酸铅 ＰｂＳＯ晶体，使蓄电池很难再充进电，从而导致电池的容量降低，无未能 建材发展导向２０１７年４月 同一组中串联使用，因此严禁出现新老蓄电池组合使用的情况发生。⑥ 应对新安装的蓄电池组进行核对性放电试验，保证安装符合相关规范。 ３．２免维护蓄电池的使用 在免维护蓄电池的使用过程中，应遵循相关的使用规范合理使用相 关设备，以保证免维护蓄电池的正常运行状态、避免故障的发生。①要根 正常启动电磁式操作机构。这种现象被称为“硫化”现象，而解决这一问 题的方法是通过电池活化技术激活电池，即对蓄电池进行全核对性充放 电。 据免维护蓄电池的使用标准要求和说明，在第一次充电时严格调整充电 电压和电流，使充电电压保持在２４０～２５０Ｖ范围内。②应定期对免维护蓄 电池直流系统在正常运行状态下的单只端电压及总电压情况进行检查， 首先，用Ｉ放电电流对电池进行放电处理，待放电完成电池温度下降 以后，马上用Ｉ充电电流对蓄电池进行充电，并充至蓄电池额定容量的 １００％。这样就可以使蓄电池内的硫酸铅ＰｂＳＯ晶体产生还原反应，消除 如条件允许，可定期进行补充电维护，确保蓄电池组的额定容量一直处 于最佳状态。免维护蓄电池的浮充电压、均充电压、主充电电流在正常工 作状态下应分别为额定电压和容量的１．Ｏ５倍、１．１倍和０．１倍，如果实际 硫化。在放电的过程中，会出现落后电池，因此需在这一过程中对电池进 情况有所偏差，就需要进行及时的调整。③免维护蓄电池有的效工作温 行间隔２０ｍｉｎ的电池端电压测量，当发现电压低于１０．８ｖ的电池时，应 度为０～３５℃，在５－２５％内可保证蓄电池的有效使用寿命，因此应在实际 将其退出放电，否则可能使电池出现ｌ‘‘反极”，造成不可挽回的损失。 使用中采取有效的降温措施，保证免维护蓄电池的最佳工作温度。④长 期搁置不用会造成免维护蓄电池一直处于浮充电而不放电的状态，使蓄 ２．２电池发热 在充放电的过程中，常会出现蓄电池组的整体温度过高或其中的个 直流系统是否处于均充状态进行检查。因为当蓄电池组在均充状态下 时，蓄电池会因为内部的化学反应而产生热量导致电池发热，只在温度 不超过３５℃即可。当蓄电池的状态由均充转为浮充时，电池的温度就会 下降，但如果在浮充状态下电池组的温度依然很高，甚至超过了３５℃，应 电池因过电流、过电压充电而出现损坏，因此需保证蓄电池每次放电完 全部更换，以免因新旧蓄电池内阻不平衡而影响整个蓄电池组 别电池有发热现象。如果蓄电池组的发热情况比较均匀，那么就需要对 成后及时充电。⑤蓄电池的容量不足时，应及时进行更换，更换时必需保 的正常运行，进而影响到蓄电池组的整体使用寿命。 ３＿３免维护蓄电池的维护 在日常工作中，对免维护蓄电池的检测维护工作应包含以下内容： （１）检查蓄电池在浮充状态下的电压、电流是否正常； 马上改为手动、浮充的运行方式，在确保温度下降后才可转为均充方式。 如果是电池组中的某一个电池出现了发热现象，造成这种现象的原 因是由于电池内阻增大，除了电池在充放电过程中发热，还会表现为端 （２）通过检测端电压判断蓄电池组各个连接处是否松动； （３）对免维护蓄电池的外部进行检查，如外壳是否损坏、过热、以及 清洁度等情况； 电压在充电过程中可很快上升到１４．２Ｖ，而在放电过程中电压的下降速 度也会很快，可以在短短１ｈ内降到１０．８Ｖ以下。出现这种情况，说明电 池已到达了使用寿命，为保证直流系统的运行安全，需尽快进行电池更 换。 （４）定期对免维护蓄电池组进行打扫，以防蓄电池绝缘降低。 免维护蓄电池直流系统相对于传统的直流系统可以省略补液和大 量的日常维护工作，但并不表示其完全不需要维护。在日常工作中，为保 障蓄电池直流系统的有效工作，提高蓄电池的使用寿命，应科学的安排 日常检查和维护工作。 ２．３电池鼓胀、渗液 电池在均充状态下，会由于内部的化学反应产生大量气体和热量， 使电池的外壳温度快速增长达到３５￣Ｃ以上，如果不及时对充电电压进行 调整，再加上安全阀的堵塞，极易使电池出现热失控现象，电池内部充盈 参考文献 ［１］彭贞祥，沈双柱．免维护蓄电池直流系统故障分析及运行维护探讨［ＪＪ ．［２１７５敬文．电厂蓄电池直流系统故障分析与改进［Ｊｊ．电子制作，２０１６，１Ｏ： ２１． 的气体挤压电池的外壳使其出现鼓胀问题，严重时甚至可能发生爆炸。 热失控问题。同时，发现电池有鼓胀问题，应立即拉下电池组的一、二保 险，并及时更换鼓胀电池。 应对这种情况，应及时调整充电方式，将均充改为手动、浮充，及时解决 甘肃科技，２００６，１２：１３３～１３４＋１６１． 电池的渗液也是在均充状态由于电池内部的化学反应使电解液从 安全阀等处渗出造成的。如果渗出的液体并不多，且在电池从均充转成 浮充后渗液停止，那么可以不做处理。但如果渗液情况严重，导致电池失 水，就需要及时更换电池了。 【３］文兴．２２０Ｖ直流系统免维护蓄电池在线核对性充放电方法［ 价值工 程，２０１０，０５：２０７． 【４］陈静．蓄电池直流系统运行维护［ＪＪＪ技术与市场，２０１３，０７：１５４． 收稿日期：２０１７—３—２０ 由此可见，免维护蓄电池在投入运行后依然需要通过定期的检查来 发现安装及使用过程中出现的问题，并采取相应的措施进行故障排除， 以保证免维护蓄电池直流系统在有效的监管下保持正常的运行状态。 ３免维护蓄电池的目常维护措施 保证免维护蓄电池正常运行的相关措施应贯穿于蓄电池的安装、使 用、维护等各个阶段。 ３．１免维护蓄电池的安装 正确的安装免信护蓄电池对于提高蓄电池的使用寿命具有重要意 义。①应在安装前仔细检查蓄电池的外壳，保证其外部没有损环、裂痕 等。②在安装时应选择没有阳光直射且通风、干燥的环境作为蓄电池的 安装位置。③为保证蓄电池在工作中的正常散热，应保证每个蓄电池之 间保持大于５０ｒａｍ的距离。④在安装时要对每个蓄电池的开路电压时行 检测，保证每个蓄电池都能实现均衡充电。⑤容量不同的蓄电池不能在 ・３０８・
