超級電容在變電站直流系統(tǒng)中的應(yīng)用
1、當(dāng)前變電站直流屏存在的問題
在我國110kv、35kv、10kv終端變電站，以及廠用6kv配電系統(tǒng)，廣泛采用了蓄電池直流屏和硅整流電容儲能直流屏、作為操作、控制以及保護(hù)的電源。幾十年來，較多的產(chǎn)品在運(yùn)行中存在以下問題：
1.1鎘鎳蓄電池直流屏
直流母線輸出220v時，一般由180只蓄電池組成。蓄電池在加工生產(chǎn)中不可能做到每只電池的充放電特性完全一致，雖然生產(chǎn)廠家在出廠時進(jìn)行了匹配組合，到了用戶手中就沒有挑選的余地了。在使用中，用同一個充電電源，又向同一負(fù)荷放電，久而久之，個別電池由于特性差別越來越大，而影響整個裝置的性能。
鎘鎳蓄電池在運(yùn)行中，長期處于浮充狀態(tài)，充電機(jī)性能的好壞，直接影響電池的壽命。一般廠家承諾電池壽命大于10年，但在實(shí)際運(yùn)用中，往往只有3～5年。這是因?yàn)，如果浮充電流過大，會使電解液中的水電解成氫和氧，這兩種氣體混合是危險(xiǎn)的爆炸氣體，如果通風(fēng)不良，有資料介紹，某無人值班變電站，曾發(fā)生直流屏爆炸的事故。
過充電還會使電池冒液。在電池外表及連接片上產(chǎn)生墨綠色氧化物，腐蝕構(gòu)件，降低絕緣，使自放電增加。過充還會產(chǎn)生氧化還原反應(yīng)，在負(fù)極板上生成氧化鎘，減少極板有效面積，容量減小，這就是俗稱的“記憶”效應(yīng)。為了保持電池的容量，每年需對蓄電池進(jìn)行1～2次的“活化”試驗(yàn)，試驗(yàn)必須按生產(chǎn)廠家規(guī)定的標(biāo)準(zhǔn)制度進(jìn)行充放電，才能保證電池的有效率。作為使用維護(hù)者來說，是一個令人頭痛的事情。由于鎘鎳電池有較硬的放電特性曲線，放電量達(dá)到80%時，電壓下降也不明顯。稍有疏忽，會造成電池過放電，出現(xiàn)極性反轉(zhuǎn)而報(bào)廢。由于直流屏是變電站設(shè)備中的重中之重，直接影響到變電站的安全運(yùn)行。在“安全工作重于泰山”的環(huán)境下，很多單位都將直流屏列入日常必檢項(xiàng)目進(jìn)行考核。
1.2密封鉛酸蓄電池直流屏：
??由于鎘鎳蓄電池維護(hù)量大，一種免維護(hù)密封鉛酸蓄電池，簡稱閥控蓄電池或vrla電池，開始得到廣泛應(yīng)用。因?yàn)槭侨芊怆姵，無須加水，這給維護(hù)帶來很多好處的同時，也給觀測和維護(hù)帶來困難！懊饩S護(hù)”這一名詞又給使用者帶來認(rèn)識上的誤區(qū)，導(dǎo)致使用者放松對蓄電池的日常維護(hù)管理 。由于閥控蓄電池在我國問世只有十年左右，至今還沒有成熟的制造、運(yùn)行經(jīng)驗(yàn)。去年在深圳召開的evc會議，匯集國內(nèi)蓄電池有關(guān)使用、制造的專家，總結(jié)了國內(nèi)閥控蓄電池的制造、運(yùn)行方面的經(jīng)驗(yàn)，達(dá)成如下共識：
（1）閥控蓄電池的壽命：
廠家說明書將蓄電池的壽命標(biāo)注為10、15、20年，是過分夸大了。無論進(jìn)口、國產(chǎn)電池，實(shí)際使用后都證實(shí)了這一點(diǎn)。因而在說明書上標(biāo)稱5年比較適當(dāng)；對于膠體蓄電池，如德國陽光、銀彬方可用十年以上。另外廠家說明書上標(biāo)注的壽命是有前提的，要在規(guī)定的運(yùn)行溫度，標(biāo)準(zhǔn)的充放電方式［包括負(fù)載大。 下運(yùn)行，實(shí)際上這些條件，只有在實(shí)驗(yàn)室才能達(dá)到。
（2）影響閥控蓄電池壽命主要有如下幾個因素：
a.閥控蓄電池壽命對溫度十分敏感
生產(chǎn)廠家要求電池運(yùn)行環(huán)境溫為15℃－25℃，當(dāng)環(huán)境溫度超過25℃后，每升高10℃電池壽命就要縮短一半，例如：對5年期壽命的電池，當(dāng)環(huán)境溫度為35℃時，實(shí)際壽命只有2.5年，如果再升高10℃達(dá)到45℃時，其壽命只有約1.25年了。對于處在廣大的華中、華南地區(qū)來說，全年平均氣溫超過25℃的時間將長達(dá)3個多月，加上安裝閥控蓄電池的配電室，為防小動物入室，門窗都比較封閉，室內(nèi)溫度還要升高，對蓄電池的運(yùn)行極為不利。
b.過度放電：蓄電池被過度放電是影響蓄電池使用壽命的另一重要因素。這種情況主要發(fā)生在交流停電或充電模塊損壞后，蓄電池組為負(fù)載供電期間。當(dāng)蓄電池被過度放電到輸出電壓為零時，會導(dǎo)致電池內(nèi)部有大量的硫酸鉛被吸付到電池的陰極表面，形成電池陰極的“硫酸鹽化”。由于硫酸鉛本身是一種絕緣體，它的形成必將對電池的充、放電性能產(chǎn)生不好的影響。因此，在陰極板上形成的硫酸鹽越多，電池的內(nèi)阻越大，電池的充、放電性能就越差，其使用壽命就越短。
（3）板柵的腐蝕與增長：。板柵腐蝕是影響蓄電池使用壽命的重要原因。在開路狀態(tài)下，鉛合金與活性二氧化鉛直接接觸，而且共同浸在硫酸溶液中，它們各自與溶液建立不同的平衡電極電位。正極柵板不斷溶解，特別是在過充電狀態(tài)下，正極由于析氧反應(yīng)，水被消耗，h+增加，從而導(dǎo)致正極附近酸度增高，反柵腐蝕加速，如果電池使用不當(dāng)，長期處于過充電狀態(tài)，那么電池的柵板就會變薄，容量降低，會縮短使用壽命。
（4）浮充電狀態(tài)對蓄電池使用壽命的影響：目前，蓄電池大多數(shù)都處于長期的浮充電狀態(tài)下，只充電，不放電，這種工作狀態(tài)極不合理。大量運(yùn)行統(tǒng)計(jì)資料表明，這樣會造成蓄電池的陽極極板鈍化，使蓄電池內(nèi)阻急劇增大，使蓄電池的實(shí)際容量（ah）遠(yuǎn)遠(yuǎn)低于其標(biāo)準(zhǔn)容量，從而導(dǎo)致蓄電池所能提供的實(shí)際后備供電時間大大縮短，減少其使用壽命。
（5）失水：
蓄電池失水也是影響其使用壽命的因素之一，蓄電池失水會導(dǎo)致電解液比重增加，電池柵板的腐蝕，使蓄電池的活性物質(zhì)減少，從而使蓄電池的容量降低而導(dǎo)致其使用壽命減少。當(dāng)失水5.5％時，容量降到75％；失水達(dá)到25％時，容量基本消失。
編輯：admin 最后修改時間：2018-01-17
