特高压变电站OPZV蓄电池的介绍及维护建议

2021-01-25黄聪

通信电源技术 2020年18期

黄聪

（江苏省电力有限公司检修分公司，江苏泰州 225300）

0 引言

特高压变电站的安全稳定运行一直是特高压输电工程的重心工作之一，特高压直流系统的良好运行，为特高压变电站的运行提供了良好的保障。蓄电池作为直流系统中的蓄能元件，是系统可靠运行的核心部件，通过了解所使用的蓄电池来做好蓄电池的日常维护工作，才能保障外界电源中断时发挥其应有的作用。

1 OPZV蓄电池

1.1 OPZV蓄电池的介绍

以某站为例，蓄电池采用荷贝克电源系统有限公司（HOPPECKE）的OPZV系列电池。OPZV系列设计采用胶体电解质和管状正极板，同时具备了阀控电池（免维护）和开口电池（浮充/循环使用寿命）等的优点，特别适合后备时间1～20 h的使用。由于不受使用环境或维护条件的限制，OPZV系列适用于温度差异大和电网不稳定的环境，或长期处于电状态的再生能源贮电系统。

1.2 OPZV蓄电池的优点

（1）管式胶体蓄电池（OPZV系列）采用优质材料制造，采用胶体电解质。胶体是由体积极小，但表面面积极大的矽粒子所形成。当矽粒子分散于电解液内，形成一个立体的链子网路，同时衍生了直径由0.1～1 mm的微孔系统（见图1）。受到强大的毛细现象所牵制，电解液被锁定于微孔系统。因此即使电池外壳不慎破裂，仍不会出现电解液渗漏现象。小量的微孔没有被电解液所填补，形成空隙让氧气通过。氧气从正电极迁移到负电极，再复合成水分，因此免除了定期加水的需要（见图2）。

图1 胶体电池密封原理

图2 胶体密封铅酸蓄电池结构特征

（2）自放电极低，采用优质材料制造，月自放电率≤1.5。热容量大，耐热性能好，适合恶劣环境下使用（40～60 ℃），循环性能和深放电恢复能力优越，使用寿命长，浮充设计寿命20年（见图3），正常浮充使用过程中，容量稳定（见图4），衰减率低。

图3 OPZV420实际测试结果

图4 浮充寿命实验

1.3 OPZV蓄电池的缺点

设计结构所带来OPZV电池的优点的同时，也带来了一些很明显的缺点。电池极群较松，正负极板之间间隙较大，电池内阻相对较大。蓄电池电解液达到“准富液”，极板更重，活性物利用率低，只有AGM的80%～85%。同时，电池的管式极板以及微孔隔板的电阻均偏高，接触电阻也高。

2 某特高压站OPZV电池浮压偏差问题及分析

2.1 背景

（1）胶体电池浮充电压的分散性是一种正常的现象，对于电池的效率和容量没有负面影响。胶体的分散性会使电池组内部的气体复合达到平衡的状态，从而减少电池电压差异，增加电池内部氢氧复合的速度。通过正常和适时的均衡充电，将有利于电池胶体结构的均匀性和服务寿命的提高。

（2）影响电池的浮充电压的因素相对较复杂，它与电池的状态、充电限压值、电阻、环境温度等因素有关，而电阻包括电池内部极化电阻、欧姆电阻、接触电阻等。人们平常监测到的电压值包括线路压降和接触压降。蓄电池个体间的差异也与前期安装和后期的运维有关。例如：通电运行前搁置时间过长，充电不足等都会加大蓄电池之间的差异。日常维护中注意到数据中有些蓄电池浮充电压超过了2.40 V，根据国标，的确有些超过偏差要求，但目前胶体蓄电池的浮充电压均存在这种状态。因此，可以认为，蓄电池作为直流系统的一部分，它在改善电源输出质量的同时，更重要的作用是，当外部市电异常时能按系统设计要求持续对外供电。

2.2 问题发现

某日，运行人员对蓄电池进行日常运行维护工作，发现所使用的二组OPZV490存在浮充电压偏差较大的的问题，最低的2.19 V，最高的达到2.44 V左右。

2.3 问题分析及解决措施

HOPPECEK公司的OPZV系列是一种胶体蓄电池，在使用的最初几年浮充电压不均衡是由其胶体的固有特性决定的。

OPZV系列蓄电池的浮充电压设置值为2.25 V/单格（温度20 ℃条件下），2 V单体电池允许的偏差范围为-0.10～+0.2 V（可查看HOPPECKE相关手册），即在运行初期该偏差范围内的浮充电压值都认为是正常的，当运行到一段时间后会逐渐均衡。表1为HOPPECKE各类阀控密封电池的充电设置值和偏差范围，表2为单体蓄电池浮充电压公差。图5为HOPPECKE公司胶体电池浮充电压变化趋势图。