1 引言
變（biàn）電（diàn）所的直流係統（tǒng）是繼電保護、自動裝置和斷路器正確動作的基本保證，其穩定運行對防止係統破壞性（xìng）事故擴大和設備嚴重損壞至為重要。
隨（suí）著遠（yuǎn）動（dòng）技術和通信（xìn）技術的發展，牡丹江電業局110KV及以下變電所逐漸改造成無人值班變（biàn）電所，成立了集控站（zhàn），對所轄各所進行集中監控及運（yùn）行維護，各所現場不再保留運行值班人員，這就（jiù）對蓄電池及充電設備的**穩（wěn）定運行提出了更高的要求。
以前，應用較為（wéi）普遍（biàn）的有（yǒu）鎘鎳蓄電池（chí）和鉛酸蓄電池兩種，充電設備采用可控矽整流裝置，但這兩種蓄電池存在維護（hù）工作量大（dà），且複雜等現象，不利於集控站的**運（yùn）行。而采用可控矽相控技術的充電設備，在紋波、體積、效率等方麵不（bú）盡入意，監控係統也不完善，采用（yòng）主從備份行方式，集控（kòng）站使用起來不方便，達不到電力係統新的技術標準。另外，由於充電設備與蓄電池並聯運行，紋波係數較大，會出現蓄電池脈動充電放電現象，影響蓄電（diàn）池使用壽命。
針對以（yǐ）上情況牡丹江電（diàn）業局於（yú）1998年相繼更換了一些變電所的直流設備，采用免維護（hù）鉛酸蓄電池（chí）代替鎘鎳蓄電（diàn）池，充電設備也逐步采用高頻充（chōng）電裝置。免維護鉛酸蓄電池具有（yǒu）體積小、重量輕、放（fàng）電性能高、維護量小等特點，解決了集控站運行維護的需要。
2 高頻開關（guān）電源特點
2.1 高可靠性
采用開關電源特有的模塊化（huà）設計，N+1熱備（bèi）份，大大提高了可靠性（xìng）。係統采用國際90年代（dài）的*新技術，所（suǒ）用IGBT器件的（de）耐壓水平，電流（liú）容量已完全能滿足現代電源要求；具有自主均流技術，模塊間輸出電流*大不平衡度小於±3%。體積小，重量輕（qīng），效率高，輸出的紋波極小，有利於（yú）延長電池壽命。係統采用模塊疊加形（xíng）式，維護方便（biàn）。
2.2 高智能化
現代（dài）電力（lì）電子技（jì）術與計算機技術相結合，可實現對電源係統的遙測、遙控、遙信、遙調（diào），滿足變電所綜合自動化要求實現無人（rén）值（zhí）守。配合使用的（de）監控模塊采用大屏冪，液晶漢字顯（xiǎn）示，聲光告警。具有方便易於操作（zuò）的優點，可通過監控模塊進行充電模塊參（cān）數設置，開關機控製。蓄電（diàn）池自動管（guǎn）理及保（bǎo）護，實現（xiàn）自動監測蓄電池的端電（diàn）壓，充放電電流，並控製（zhì）蓄電池的均充和浮充（chōng）；可按不同型號及種類的蓄電池設置不同的典型充電（diàn）曲線進行。
3 牡丹江電業局免維護蓄電池及充電設備
3.1武漢電（diàn）力（lì）儀表廠生產
110KV西郊變、東（dōng）京城變及渤海變蓄電（diàn）池及充電設備（bèi）於98年投入運行，充（chōng）電櫃型號（hào）GZD33—100/220。電池（chí）型號UPS12—300，容量100AH，個（gè）數19支，單瓶電壓12V，單瓶正常（cháng）浮充電壓13.5—13.8V，均充14.4—14.8V。
蓄電池自動運行過程曲線如（rú）下：
3.2哈爾濱九洲（zhōu）電力設備（bèi）製造有限公司生產
110KV江南變、西山變、碾（niǎn）變、東郊變、樺林變直流係統於2000年安裝投入運行，采用高頻開關技術，充電櫃型號GZDW111A—200AH/220V，蓄電池型號GFM-200Z，容量200AH，個數108支（zhī），單瓶電壓2V，單瓶正常浮充電壓2.22~2.24V。原理框圖如下：
各所直流圖如下：
3.3 煙台東方電子生產
110KV北郊、中心變直流係統於2001年安（ān）裝投入運行，采用高頻開（kāi）關技術，型號為DF0210A型高頻開（kāi）關直流操作電源係統，蓄電池型號GFM-110Z，容量110AH，個數108支，單瓶電壓2V，單瓶正常浮充電（diàn）壓2.22~2.24V，哈爾濱（bīn）光（guāng）宇製造。
35KV鐵（tiě）嶺變、鏡泊湖變於2000年安裝投（tóu）入運行，采用（yòng）煙（yān）台東方電子DF0210—220/30直流操作電源係統（可控矽整（zhěng）流型），蓄電池（chí）UPS型，容量100AH，個數19支，其它參數同西（xī）郊變蓄電池。
4 免維護蓄電池（chí）及（jí）充電設備的事（shì）故分（fèn）析
牡丹江電（diàn）業局的各種免維護（hù）蓄電（diàn）池和充電設備，在實（shí）際運行中，因為免維護蓄電池不同於以往我們使用的鉛酸和鎘鎳蓄電池，雖然具有日常維護量少，不用補液等優點，但是這不（bú）等於日常不用進行維護（hù）及運行監視。在實際運行中我們在方（fāng）麵有過（guò）深刻的教訓。
另外，高頻（pín）整流電源係統，運行（háng）也不同於以往的矽整（zhěng）流直（zhí）流充電（diàn）設備，其高度智能化，采用現代的高頻整流（liú）技（jì）術，結合微機技術，這就對我們檢修和運行人員提出了更高的要求。不掌握其（qí）特點和運行要求勢必會（huì）造成不必要的損失（shī）。
4.1 西郊變蓄電池長期欠充
西郊變2001年4月（yuè）21日，10KV西聯乙線（xiàn）送電，當操作到西（xī）聯乙線開（kāi）關合閘時，開關合不上（shàng）閘跳躍，各回路（lù）紅、綠燈（dēng）閃爍，直流蓄電池（chí）組電壓降低至140V左（zuǒ）右，現場檢查發現蓄電池容量下降，容量嚴重不足，不能（néng）滿足合閘要求。
經過檢修工區和運行工區（qū）有關人員現場分析判斷（duàn），充電機對蓄電池組輸（shū）出電壓為230伏左右，而蓄電池銘牌上要求正常浮充狀態電壓應為（13.5~13.8）*19=256.5~262.2V伏左右，相差近26.5V蓄電池長期處於欠充狀態，容（róng）量嚴重下降，才發（fā）生上述現象。現場（chǎng）手（shǒu）動將充電機投在均充位置電壓在260V左右（yòu），進行均衡充（chōng）電（diàn）1個小時後，合閘（zhá）成功。
事後通（tōng）過檢修和運行部門的共同檢查，當時蓄電池組電壓（yā）為235伏，與充電機輸出（chū）電壓相同，測（cè）量單瓶電壓大部分為12V左右，個別蓄電（diàn）池為11V左右。查看蓄電（diàn）池上品牌要求單瓶浮充電壓應為13.5~13.8V，而按浮充機工作電壓235V根本不能滿足蓄（xù）電（diàn）池的浮充要求，蓄電池長期處於欠充狀態，容（róng）量不能滿足要求，因為當時（shí）蓄電池電壓不能達到要求（qiú），所以不能進行（háng）放電核（hé）對其容量，采取以下措施：
調高充電機的浮充、均充（chōng）、強充電壓，使之達到浮充電壓：13.6*19=258.6伏；均（jun1）充電壓：14.6*19=277.4伏；強充電壓：280.5伏。
打開充電屏（píng）前麵板，按找（zhǎo）到調節（jiē）均（jun1）充、浮充、強充的電（diàn）位器，首先調節浮充電壓，將（jiāng）充電機把手切（qiē）到均（jun1）充（chōng）位置，調節電位（wèi）器，同時用表測量（liàng）蓄電池端電壓，調節到258.6V；然後依次調節均充、強充電壓到相應值。
對蓄電池組進行6個小時的均充（chōng），蓄電池組電壓為277.4伏。六（liù）個小時（shí）均充之後，恢複浮充狀態進行浮充電運行，蓄電池組電壓（yā）應為258.6伏
一個月後，蓄電池（chí）單瓶（píng）電壓達到13.5伏（fú）以上後進行一次核對性充放（fàng）電，檢查蓄電池的容量和（hé）硫（liú）化程度。
運行（háng）人員要經常測試蓄電池組及（jí）單瓶電壓，使每個蓄電池單瓶（píng）電壓達到13.5伏以（yǐ）上。
核對後根據情況，對蓄電池采取補救措施；
一個月（yuè）後檢（jiǎn）修、運行人員對西郊變蓄（xù）電池進行了核對性檢查，具體過程見表1。
電池序號 | 9：00分放電前 | 9：30分放電電流（10A） | 10：00分放電電流（10A） |
1# | 13.4 | 12.7 | 12.7 |
2# | 13.5 | 10.58 | 10.4 |
3# | 13.5 | 12.7 | 12.7 |
4# | 13.5 | 12.7 | 12.7 |
5# | 13.6 | 12.7 | 12.7 |
6# | 13.6 | 12.7 | 11 |
7# | 13.4 | 8.4 | 8.4 |
8# | 13.4 | 12.7 | 12.7 |
9# | 13.4 | 10.5 | 10.5 |
10# | 13.5 | 12.7 | 12.7 |
11# | 13.6 | 10.55 | 10.5 |
12# | 13.6 | 12.7 | 12.7 |
13# | 13.6 | 12.7 | 12.7 |
14# | 13.7 | 12.7 | 12.7 |
15# | 13.6 | 12.7 | 12.7 |
16# | 13.6 | 12.7 | 12.7 |
17# | 12.3 | 7.9 | 7.9 |
18# | 13.5 | 12.7 | 12.7 |
19# | 13.5 | 12.7 | 10.5 |
總 | 13.5 | 12.7 | 12.7 |
表1
根據表1可以看（kàn）出個別蓄（xù）電池單（dān）瓶電壓下降較快，而且隨著放電時間的延長，單（dān）瓶電壓（yā）落後（hòu）的（de）蓄電池個數也在增加，因此在放電一（yī）小時後停止放電，轉入充電狀態。
通過（guò）這次檢查發現（xiàn），西郊變蓄電池（chí）容量明顯不足，按要求以0.1C（10A）電流對蓄電池放電，三小時內（nèi）蓄電池單瓶電壓不應低（dī）於12V，而這次隻經過一小時就有7隻蓄電池單瓶電壓低於12V，*低的17#電（diàn）池為7.9V。調高蓄電池（chí）組充電電壓，經過一個多（duō）月的浮充充電，對蓄電池的活化作用不明顯，個別蓄電池已經硫化嚴重。
經（jīng）過了（le）解，西郊變蓄電池於1998年12月（yuè）初安裝時，當時沒有廠家人員參與，安裝人員不了解免維護蓄電池的使用要求，沒有認真核對設備運行參數是否滿足**運行的要求，對運行人員也（yě）沒有正確交（jiāo）代蓄電池組及（jí）充電機的運行維護情況，使蓄電池長期在欠充狀態下運（yùn）行，造（zào）成蓄電（diàn）池的硫化。
生產廠家在（zài）設備出廠時，對充（chōng）電機輸（shū）出的浮充電壓、均充電壓（yā）及強充電（diàn）壓設定值（zhí）較（jiào）低（dī），遠不能達到蓄（xù）電池組的運行要求（qiú），造成蓄電池組長期欠充電。安裝（zhuāng）後兩（liǎng）年內檢修人員沒有對蓄電池進行過（guò）核對（duì）性充放電，不知道（dào）電池的運行情況是否（fǒu）良好，對蓄電池長期欠充（chōng）情況不了解。錯誤的以為（wéi），免維（wéi）護蓄電（diàn）池池就不用（yòng）維（wéi）護管理了。
運行人員沒有充分了解蓄電池及充電設備的性能（néng），沒（méi）有對（duì）蓄電池的運行狀況進行正確的監測，盲目認為免維護蓄電（diàn）池不用正常測試維護。以上多方（fāng）麵（miàn）原因使西郊（jiāo）變蓄電池從安裝到發（fā）現問題，將近（jìn）兩年半的時間沒有人員維護監測，造成蓄電（diàn）池硫化。
東京城、渤海變蓄電池組及充電機均同西郊變為一個（gè）廠家生產，吸取以上教訓，對（duì）這兩個所的設備也進行了一次檢查。檢查發（fā）現東京城變蓄電池組及充電機運行狀況良好，浮充電壓、蓄電池組電壓、單瓶電壓均滿足要求，沒有發現問題。渤海變充電設備設置電壓也偏低，沒有達到蓄電（diàn）池（chí）技術要求，因為所內直流負荷較（jiào）小，對蓄電池的影響不大，蓄電池的單瓶電壓基本複合（hé）要求（qiú），當（dāng）時采取措施與西（xī）郊變相（xiàng）同。
4.2 GZDW111A直流係統蓄電池浮（fú）充電流（liú）抖（dǒu）動問題
充電櫃型號GZDW111A—200AH/220V，哈爾濱九洲生產，采用高頻整流模塊作為直流蓄電池充電電源。
剛投運時，發現蓄電池（chí）電流表經常發生（shēng）抖（dǒu）動現象，經實際測量，發現整（zhěng）流（liú）輸出模塊輸出電流不穩定。經分（fèn）析發現此套設備有三個高頻模塊同（tóng）時運行（háng），每個模塊（kuài）額定輸出*大電流10A，都投入（rù）時能輸出30A電流，可以滿足對蓄電池（chí）進（jìn）行主充和均充的要求。可是當（dāng）正常負荷很小時（shí），如正（zhèng）常運行（háng）蓄電池浮（fú）充電流大約為0.03~0.04A，而直流負荷又不大時，江南變正（zhèng）常負荷電流為（wéi）2.8A左右，其他各所在3—5A左右，三個模塊同時運行運行，每個輸（shū）出電流還不到1A，這就造成三個模塊進行均流控（kòng）製的困難，使模塊（kuài）輸出電流的不穩定，蓄電池充電電流發（fā）生抖動，這種現象要是長期（qī）下去那（nà）麽對（duì）蓄電（diàn）池（chí）的使用（yòng）壽（shòu）命將有很大的影響（xiǎng）。
根據以上（shàng）分析，采取以下措施，將三個模塊停用一個，平時隻是有兩個模塊運行，另一個備用，那麽運行的模塊每個輸出電流就達到大約2A，模塊輸出電流趨於穩定，保證了蓄電池的**運行。
對於江南變，因為負荷電流太小，停用一個模塊後，還是出現電流（liú）抖動現（xiàn）象，我們采取在直流負荷回路增加阻性負載的辦法來解決。利用閑置的控（kòng）製回路負荷開關（guān），在屏內接（jiē）一個500歐姆的電阻，人為增大直流負荷，提高模塊的輸出電流，也解決了浮充（chōng）電流抖動的問題。在這裏需要注意的是電阻發熱（rè），容易烤壞臨近的設備和接線（xiàn），我們（men）就（jiù）做了一個（gè）固定支架，將電阻固定在屏內（nèi）空間大的位置，這樣就避免了影響其他運（yùn）行設備的問題。采取以上辦法（fǎ），在沒有（yǒu）出現此類問題（tí）。
4.3東郊變GZDW111A直流係統電（diàn）壓異（yì）常告警
2000年11月，東（dōng）郊變直流屏告警，現場檢查發現，電壓異常告警，合閘母線（xiàn）電壓達到280V左右，此時（shí）工作的兩塊模塊的輸（shū）出電壓（yā）也異常升高到280V左右（yòu），監控（kòng）單（dān）元的故（gù）障燈報警，封閉式蓄電池內能夠聽見“絲絲”的過充（chōng）電氣泡聲。
立即停用充電模塊，用蓄電池帶所內直流負荷，停（tíng）用（yòng）監控模塊（kuài），此時，直流母線電壓恢複正常。首先采取（qǔ）以下措施，斷開充電屏的（de）交流電源，使充電設備（bèi）斷電。過幾分鍾後，給上交流電，投入監控模塊和充電（diàn）模塊，故障依舊。初步判斷是由於監控模塊內部故障引起的電壓異常。此時（shí），停用故（gù）障的監控、充電模塊，將係統內備用（yòng）模塊投入運行。備用模塊直接接（jiē）在（zài）直（zhí）流控製（zhì）母線上，給控製母線供電，帶常規所內直流負（fù）荷，開關合閘電流由（yóu）蓄電池供給。之（zhī）後經（jīng）生產廠家來人檢查發現，故障出現（xiàn）在監控模塊內，有一個監控芯片（piàn）損壞，造成輸出模塊（kuài）電壓異常升高，更換芯片後故障消除。
這裏要說（shuō）明（míng），此套設備出現故障時，遇到（dào）故障處理不了（le）時，應及時投入備用模塊帶出直流負荷，保證蓄電池不能過放電。還應（yīng）聯係廠家盡快來人處理。
4.4 結論
以上是我（wǒ）們在幾年運行中遇（yù）到的典型問題，由此我們可以看出，免維護蓄電（diàn）池不能認為是投入運行後就不需要人員來維護，隻（zhī）是相對其它蓄電池不需要加水，減少了維護量。運行中還是需要監視其運行狀態的。而（ér）充電設備由相控設備逐漸發展到高頻電源設備，在（zài）實時監測和智能化管理功能上有（yǒu）了很大的進步，但也存（cún）在不利於現場人（rén）員（yuán）維修的問題。
5 免維護（hù）蓄（xù）電池和高頻充電設（shè）備（bèi）的運行（háng）維護
免維護鉛酸（suān）蓄電池為連續浮充電（diàn）應用設計的，也可（kě）用於循環充放電使用。充電方法必須采用限流—恒壓方法進行。蓄電池在恒壓充電時電流逐漸減少，並*終趨於穩定，如果降至0.01C10以下，並保持3—5小時基本不變時這表明電池已基本充飽，可以轉浮充運行。充電機均可以根據根據事先設定好的運行參數（shù），自動完成蓄電池的恒流充電、恒壓充電和浮充電（diàn）過程。
充電設備（bèi）的（de）參（cān）數，根據所配蓄電池的參數進行調整正確，一定要保證浮充電壓、均充電壓在合格範圍內，保證蓄電池正常浮充電運行，不至於造成過充、過放電。參數設定好後，如無特殊需要，不要隨意更改。
蓄電池可以在（zài）-20C—+50℃內（nèi）使用。有效的工作溫度5—35℃，如果要獲得*佳的使用壽命應在15—25℃環境下使用。
蓄（xù）電池在運輸、儲（chǔ）存和安裝過程中若時間很長會失去一定容量。如果不需校核容量，當電池開（kāi）路（lù）端電壓≥2.13V時可（kě）以直接投入浮充運行，但開路端（duān）電壓<2.13V時應先進行均衡充電，然後投入浮充運（yùn）行。（額定電壓12V蓄電（diàn）池，端電壓為12.8V）
為保證電池有足夠的容量，每年要進行一次（cì）容量恢複試（shì）驗，讓電池內的活化物質活化，恢複電池的容量。其主要方法是將電池組脫離充電機，在電池組兩端加上可調負載，使電池組的（de）放電電（diàn）流（liú）為額定容量的（de）0.1倍，每（měi）半小時記錄一次電（diàn）池電壓，直（zhí）到電池電（diàn）壓下降到（dào）1.8V／隻(對於2V／隻的單體電池)或10.8V／隻(對於12V／隻的單體（tǐ）電池)後停止放電，並記錄時間（jiān）。靜置2小時後，再用同樣大小的電流對蓄電池進行恒流充電，使電池電壓（yā）上升到2.35V／隻或14.1V／隻，保護該電壓對電池進行8小時的均衡充電後將恒（héng）壓充電電壓改為2.25V／隻（zhī）或13.5V／隻，進行浮充充電。上述方法，可以放出蓄（xù）電池容（róng）量的80%，由於考慮到**運行，也可（kě）以放出蓄電池容量的30~50%左右，這需要查蓄（xù）電池（chí）的放電（diàn）曲線來（lái）進行。
每月應測一次電池單體電壓及終端電壓，檢查充電（diàn）設備運行參數是否在（zài）合格範圍之內，有無故障告警信號（hào）。檢查一下外觀有無（wú）異常變形和（hé）發熱。浮充總電（diàn）壓應（yīng）達到蓄電（diàn）池要求，並保持在1%之內。
不要單獨增加或減少電池組中幾個單（dān）體電池負荷，這將造成（chéng）單體電（diàn）池容量的（de）不平衡和充電的不均一性，降低電池壽命。如在整組電池抽出一部分做其它電源，或充電不在一起，放電時疊加一起。
正常浮充運行是不（bú）需要均衡（héng）充電，如發現出（chū）現以下情（qíng）況應進行均衡充電：
1 正常浮充時，蓄電（diàn）池單體電壓偏差超過0.1V。
2 個別單體電池電（diàn）壓低於2.18V或（huò）13.4V。
3 長（zhǎng）期達不到浮充要求，每半年進行一次。
4 放電後24小時之內未及時充電。
5 長期小電流深度放電。
6 過流（liú）放電（電流大於（yú）規定20%）和（hé）過量放電（超過額定容量（liàng）10%應立即進行均衡充）。
7蓄電池因單（dān）隻容量（liàng）不夠需更換時（shí），隻能一次性全部更換，不能僅（jǐn）把性（xìng）能（néng）指標不夠（gòu）的蓄電池單獨更換（huàn）下來，否則會因蓄電池的內阻不平衡而影響整組電池的發揮（huī），縮短整組電池的（de）使用壽命。
8高頻（pín）電源係統，采用模塊化設計，當出現故障時（shí），可以立即投入備用模塊，恢複直流供電，保（bǎo）證蓄電池不能過放電。
6 結論
經過幾年的實際運行，我們逐漸摸（mō）索（suǒ）出免維護蓄電（diàn）池及充電設備運行使用維護的（de）一些經驗，對出現的問題能夠進行處理和解決，保證了直流設備的**運行。同時（shí）根據（jù）實（shí）際取得的經驗修編（biān）了蓄電池運（yùn）行使用規定（dìng），完善到運行規程中去，使（shǐ）運行、檢修人員便於監護、維護蓄電池。現在我局各變電所的直（zhí）流設備運行很穩定。
參考（kǎo）文獻：
[1] 季幼章.迎接知識經濟時代,發展電源技術應用. 電源技術應用,N0.2,l998
[2] 林渭勳.淺談（tán）半導（dǎo）體高頻（pín）電力電子（zǐ）技術.電力（lì）電子技術選編,浙江大學,384-390,1992