110kV耿马站蓄电池电压陡降分析

摘 要：阀控式铅酸蓄电池在长期运行过程中，不可避免地产生老化，使其容量下降。当系统发生故障，如果此时交流电源失电，蓄电池组端电压不可避免地产生陡降，当槽底电压低于保护及安全自动装置的允许电压时将使装置失电。文章重点分析了110kV耿马站蓄电池端电压发生陡降的原因，由此引出了现行蓄电池容量测试方法的不足，对改进蓄电池容量测试方法进行了简要的探讨。

关键词：铅酸蓄电池；电压陡降；分析

1 问题引出

2012年4月6日，110kV耿马站一条110kV线路发生单相接地故障，保护装置动作跳闸将故障切除。在检查保护动作情况时发现，保护装置的故障录波长度只有0.7秒，且装置有重新上电的记录。

经排查，发现220V蓄电池在110kV线路发生接地故障时由于非全相运行使得两路交流电源同时失电，全站直流负荷由蓄电池供电，在0.7秒的时间里蓄电池组端电压陡降至100V，使得继电保护及安全自动装置失电。

2 蓄电池电压陡降

2.1 蓄电池电压陡降现象

充足电的铅蓄电池在起始放电时，有一个短时间的端电压陡降，很快电压就会回升，进入正常放电。这种陡降，发生在放电开始的几十秒钟内，对容量在合格范围内的蓄电池使用没有什么影响。当蓄电池容量亏损较大，保护及安全自动装置将不能容忍这种陡降，甚至会发生装置失电。同一组蓄电池。如处于同一荷电状态，各单电池的电压陡降出现的时间，与该电池的现时容量有关，即电压陡降出现得早的电池容量比较低。

电压陡降已具有不少实用意义，以一个12V 275 Ah电池为实例。能影响电压陡降的参数有：放电电流、环境温度、浮充电压、前次放电深度、浮充时间等等。变电站蓄电池存放在一个相对恒温的环境中，影响蓄电池电压陡降的参数主要是放电电流大小。图1是蓄电池恒流放电曲线。图2是放大了的初始放电电压曲线。

2.2 蓄电池电压陡降原理

铅蓄电池的端电压可以用著名的Nerst公式计算：

3 110kV耿马站蓄电池电压陡降分析

110kV耿马站安装一套100Ah的阀控式铅酸蓄电池系统，已运行6年，最近一次的核对性放电试验结果显示，由一只蓄电池容量已低于50%。在没有备用电池的情况下只能让蓄电池继续运行，等待新电池到货更换。

3.1 检查情况

缺陷发生后，为确定蓄电池的运行状况，检修人员断开交流输入电源，由蓄电池供全站直流负荷，4秒钟后，蓄电池端电压告警，检修人员随即合上交流输入电源。后将蓄电池与直流负荷断开，进行蓄电池容量核对性放电试验，设置放电电流0.1C，当进行到70秒时，蓄电池端电压告警，放电中断。重新启动放电，电池已处于非充足状态，电压陡降现象不明显，放电正常。检查情况如表1。

3.2 检查结果分析

将耿马站蓄电池放电电压曲线（图3）的陡降复升阶段进行局部放大（图4），从这图中可以观察到，槽底电压和恢复电压越小，蓄电池放电时的端电压越早到达终止电压，即蓄电池的容量越小。

蓄电池历次容量核对性放电试验结果表明，因电池本身老化而造成容量下降的过程中电压陡降复升与容量之间存在着近似的线性关系。容量下降越多，放电起始阶段电压下降越快。放电电流越大，槽底电压和恢复电压越小，且槽底电压和恢复电压均是随着放电电流的增大而呈近似线性地减小。这对于检修人员判断蓄电池工况具有重大意义。

110kV耿马站在发生接地故障时，直流系统交流电源失电，多个保护装置同时启动，两个断路器相继跳闸，直流负荷电流是正常运行时直流负荷电流的几倍，致使蓄电池放电时槽底电压低于保护装置允许运行电压，保护装置失电。

4 现行检查规程的不足

（1）根据运行规程要求，运行人员每季度采用断开充电机交流输入的方法进行一次蓄电池单只电压检测，此时的负荷电流为正常运行状态下的负荷电流。由于负荷较小，蓄电池端电压波动小，槽底电压比较高，不能真实反映故障情况时的蓄电池端电压的变化情况。（2）根据运行规程要求，当变电站仅有一组蓄电池且不能退出时，则不允许进行全容量核对性放电，只允许用I10电流恒流放出额定容量的50%。核对性放电试验只能检查到蓄电池的额定容量的50%，难以对蓄电池的实际容量进行检查。（3）蓄电池的核对性放电试验，在接通电源后，测试仪是以小电流开始放电，经过约90秒钟的时间逐步稳定到设定的放电电流，对于蓄电池电压陡降复升不能进行有效检查。

5 结束语

（1）重视蓄电池电压陡降复升给保护及安全自动装置造成的影响，在蓄电池容量不满足要求而又不能立即更换时充分考虑继续运行带来的风险。（2）增加核对性放电试验结果的判据，将蓄电池单体电压陡降的斜率作为判断电池容量的一个参考依据，当出现异常的陡降时，创造条件对陡降的单只蓄电池进行全容量核对。（3）改进蓄电池放电测试仪，在起始放电阶段实现恒流放电，以蓄电池的故障时可能出现的负荷电流考核蓄电池的带载能力。

参考文献

[1]吴寿松，孔德龙.谈谈蓄电池放电时的电压陡降[J].蓄电池，2004，3：

113-114.

[2]陈立宝.对铅酸蓄电池放电时电压陡降复升的认识[J].蓄电池，2005，3：128-129.

作者简介：温业盛（1982- ），男，广东肇庆人，助理工程师，从事继电保护测试工作。