蓄电池维护与直流接地培训教材.doc

广州拓威讯科技发展有限公司 培训资料蓄电池维护与直流接地培训教材广州拓威讯科技发展限公司二一年12月 前 言电力控制系统是电力系统和电力设备可靠、高效运行的保证，所以人们十分关注电力控制技术的发展。经过长期不懈的努力，电力控制技术日臻完善，目前也达到十分先进可靠的程度。电力控制必须具备安全可靠的控制电源。在电力工程控制电源分为两类，一类是直流电源，一类是交流电源。由于直流电源能独立于交流动力电源系统之外，不受交流电源系统事故的影响，具有安全可靠，运行维护方便等特点，从而得到广泛应用。特别是对于高电压和可靠性要求较高的电力设备，直流电源几乎是唯一可供选择的控制电源。鉴于直流电源在电力系统运行维护的重要性，本教材较为系统的讲述了蓄电池维护、测试及直流系统绝缘降低的危害及解决方法，并较详细的阐述了电力标准和国家标准所涉及的相关内容。希望本教材能给读者在实际运用过程中，在排除故障时，能有更多的帮助及参考意义，作为编者则感到莫大欣慰。在编写的过程中由于时间仓促，水平有限，书中难免有错误和不当之处，恳请读者指正。编写：王伟、谢春扬、曾建斌校对：邓茜审核：王道龙 广州拓威讯科技发展有限公司 目 录第一部分：阀控式铅酸蓄电池使用、维护与测试技术第一章 阀控式铅酸蓄电池基本知识第二章 蓄电池的工作原理及失效机理第三章 蓄电池使用寿命第四章 蓄电池的使用维护规程第五章 蓄电池维护解决方案第六章 蓄电池维护与测试技术发展趋势第二部分：直流系统绝缘降低危害及解决方法第一部分阀控式铅酸蓄电池使用、维护与测试技术第一章 阀控式铅酸蓄电池基本知识一、蓄电池定义 蓄电池是一种能将电能与化学能进行相互转化的装置。二、蓄电池的结构与组成蓄电池由正极板、负极板、电解液、隔板组成。正极主要为PbO2，负极为Pb，电解液为H2SO4。 三、蓄电池的分类3.1 按不同用途和形式分： 固定型蓄电池：开口式、封闭式、防酸隔爆式、消氢式等。移动型蓄电池：汽车起动用、火车用、摩托车用、船舶用、电瓶车用等。 3.2 按极板结构分为: 涂膏式（或涂浆式）、化成式（又称形成式）、半化成式（或半形成式）、玻璃丝管式（或叫管式）等。3.3 按电解质的不同分为： 铅酸蓄电池：以酸性物质作电解质，如现在备用电源广泛采用的蓄电池，大都属这类。传统的铅酸蓄电池、酸性反压电池、硅胶蓄电池、干荷蓄电池、TW系列高能免维护固态蓄电池。 碱性电解质电池：以碱性物质作电解质，但电解质并不消耗，仅完成导电的作用。实用的有铁镍蓄电池、镉镍蓄电池和银锌蓄电池等，都适应大电流放电，特性优于铅酸蓄电池。第二章 蓄电池的工作原理及失效机理一、铅酸蓄电池的工作原理正极活性物质是二氧化铅，电极反应为： PbO2 + 3H + + HSO4- + 2e PbSO4 + 2H2O负极活性物质是海绵状金属铅，电极反应为： Pb + HSO4- -2e PbSO4 + H+电池反应： Pb + PbO2 + 2H + + 2HSO4- 2PbSO4 + 2H2O从反应式中可以看出，硫酸不仅传导电流，而且参与电化学反应，放电时硫酸不断减少，生成水，电解液浓度降低；充电时不断生成硫酸，消耗水，电解液浓度增加。PbH2SO4H2O体系的氧化还原标准电极电位：V- = PbSO4Pb = - 0.356 VV+= PbO2 PbSO4 = 1.865 VE = V+ - V- = 1.865 (-0.356) = 2.221 V 即电池电动势，通常近似为蓄电池开路电压。二、开口式铅酸蓄电池与阀控式铅酸蓄电池的区别开口式铅酸蓄电池的水和硫酸在使用过程中会蒸发散失，虽然可以通过加水加酸进行维护，但维护工作量大，且污染环境。 为了减少维护，阀控式铅酸蓄电池应运而生。阀控式铅酸蓄电池具有如下优点：（1）无需加水加酸、调配电解液等维护工作。（2）特性优良，低温放电性能良好。（3）无酸雾逸出，使用安全，对环境无污染，可与设备同室安装。（4）结构紧凑，可立式或卧式安装，占地面积小。（5）无“记忆效应”。三、阀控式铅酸蓄电池结构特点（1）全密封结构，用一安全阀控制电池内气体压力。（2）利用氧再复合“水循环”原理，使电池正极析出的氧气通过隔膜扩散到负极发生氧化反应生成 PbO2 ，并与 H2SO4 反应，最终生成水，避免了水的散失。（3）采用玻璃纤维或胶体作为隔膜，吸贮电解液，贫液式，紧装配。正极柱隔板外壳负极柱安全阀汇流排栅板阀控式铅酸蓄电池结构四、阀控式铅酸蓄电池的氧再复合机理在阀控式铅酸蓄电池中，为了防止充电后期氢气和氧气的逸出，在设计时，负极容量相对于正极过剩。即当充电进行至最终阶段，正极板首先产生氧气，即 2 H2O O2 + 4H + 氧气经隔板中的气孔扩散到负极板，并与负极板活性物质海绵状Pb 和H2SO4发生反应生成PbSO4，同时抑制了负极板氢气的产生，即 2Pb+ O2 2PbO PbO+H2SOPbSO4 + H2O由于是在充电过程中，生成的PbSO4又被回复到了海绵状Pb 。总的结果为 O2+ 4H + + 4e - 2 H2O 显然这是正极板产生氧气的逆过程，即正极板充电后期电解水所产生的氧气，在负极板被复合并还原成水。所以阀控式铅酸蓄电池在充电过程中没有氢气和氧气的冒出，亦没有水的损失。这就是阀控式铅酸蓄电池无需加酸加水，免维护的原因。正极 PbO2负极 Pbe-e-O2H2O = 2H+ + O-2O2O2O2O2O2O2O2O22Pb + O2 = 2PbO PbO + H2SO4 = PbSO4 + H2O 2PbSO4 + 2H + + 4 e- = 2Pb + 2HSO4 O2 + 4H + + 4 e- = 2H2O2O-2 - 4 e- = O2 2H2O - 4 e- = 4H+ + O2 阀控式铅酸蓄电池的氧再复合机理五、阀控式铅酸蓄电池早期失效阀控式铅酸蓄电池VRLA拥有先进的设计思想和工作原理，理论上有较高的可靠性和较长的使用寿命，厂家也都宣传有1015年的浮充使用寿命。然而实际使用情况却强差人意，有些厂家的电池仅使用了二三年，甚至更短时间就出现了失效电池六、阀控式铅酸蓄电池的早期失效的原因6.1 阀控式铅酸蓄电池失效的表现形式失水: 充电时氧再复合反应不完全板栅腐蚀；负极板硫酸盐化：硫酸铅的存在，使负极长期处于非完全充电状态，形成不可逆硫酸铅；热失控：充电过程中，由于紧装配密封结构使热量不易散出，导致电池温升过高失效。6.2 阀控式铅酸蓄电池失效原因电池本身的离散性是电池早期失效的根本原因电极材料的配方制备、安装化成工艺的非稳定因素和不一致因素，导致了电池性能的离散性，这给电池的运行留下了失效的隐患。当性能不一致的电池组成一组电池并投入运行时，各电池的浮充电压会有很大差异。经长时间运行后，浮充电压高的电池因长期过充导致失水和极板腐蚀；反之，浮充电压低的电池因长期欠充导致容量损失和极板硫酸化。电池性能劣化有自加速的趋势。对于个别落后的蓄电池，应单独进行均衡充电处理，使其恢复容量，若处理无效，应更换。不宜采用对整组蓄电池进行均衡充电的方法处理个别落后蓄电池，防止多数正常电池被过度充电。工艺设计缺陷：渗漏液、极耳腐蚀断裂、阀盖开闭失灵等。第三章 蓄电池使用寿命影响阀控式铅酸蓄电池实际使用寿命的因素很多，起主要作用的有以下几方面：一、 环境因素影响运行环境温度过高或过低、电池充电电压过高或过低，因析氧反应，水被消耗，H+离子增加，从而导致正极附近酸度增加，板栅腐蚀加速，使板栅变薄加速电池的腐蚀，使电池容量降低。阀控式蓄电池25时，蓄电池的容量为100%；在25以上时，每升高10蓄电池的容量会减少一半；而在25以下时，二、不同的充电方式对蓄电池寿命的影响充电模式 ：“恒流（均充稳压值）定压减流（自动判别转为）涓流浮充”三波段式使电解液降温等等。三 放电与容量的关系 放电小时率(h)电池额定容量百分数(=%)放电电流倍数终止电压(V)防酸式阀控式0.535457I101.70151.4555.14 I101.75261.1613.055 I101.80375752.5 I101.80480792.0 I101.80583.383.31.66 I101.80687.687.61.46 I101.80791.791.71.31 I101.807.593931.24 I101.80894.494.41.18 I101.80(1.84)997.497.41.08 I101.80 (1.84)101001001.0 I101.80 (1.85)201101100.55 I101.80 (1.86)四、浮充电压的设置对电池寿命的影响浮充运行是蓄电池的最佳运行条件，运行时电池一直处于满荷电状态，理论上在此条件下运行电池将达到最长的使用寿命。不合理的浮充电压主要影响电池两个方面：正极板栅腐蚀速率和电池内气体的排放。特别是当电池的浮充电压超过一定值，板栅腐蚀现象会进一步加剧，电池内的氧气和氢气产生较高气压，通过排气阀排放，从而造成电池失水，正极腐蚀则意味着电池失水，进一步加剧电池劣化、寿命缩短。若将浮充电压超过一定幅度，增大的浮充电流会产生更多的盈余气体，这样便使氧在负极复合造成阻力，从而削弱了氧的循环机能。长期浮充电，导致蓄电池的阳极极板钝化，使蓄电池内阻增大，容量大幅下降，从而造成蓄电池使用寿命缩短。阀控蓄电池的浮充电电压值应随环境温度变化而修正，当温度为25 C时，阀控蓄电池的浮充电压值应控制为（2.23-2.28）V,一般宜取2.25V。但浮充电压随环境温度的变化应进行修正，其基准温度为25 C，修正值为+-1 C时3mV，即当温度每升高1 C，单体电压为2V的阀控蓄电池浮充电电压值应降低3mV,反之应提高3mV；阀控蓄电池的运行温度宜保持在（530）C，最高不应超过35 C。五、均充电方法对电池寿命的影响均充电是为了防止某些电池因容量、端压的不一致而进行的补充电。一般做法是将浮充电压提高0.050.07V/C，但最高不得超过2.35V/C。由于在均衡充电时气体的产生量比浮充充电时多几十倍，所以充电时间不能太长，以避免盈余气体影响氧的再化合效率，失水量增加，而且使板栅腐蚀速度增加，从而损坏电池。一般对于新电池或状态较好的电池，均充充电时电压应相对较低，而对于使用时间较长或者性能较差的电池，均充电压可适当升高。 当交流电源中断不能及时恢复，使蓄电池组放出容量超过其额定容量的20%及以上时，在恢复交流电源供电后，应立即手动或自动启动充电装置，按照制造厂规定的正常充电方法对蓄电池组进行补充充电。或按恒流限压充电-恒压充电-浮充电方式对蓄电池组进行充电。交流电源短时中断，使蓄电池组放出相对其额定容量较少时，并不需要对蓄电池组进行补充充电，尤其不宜使用充电装置自动方式按恒流限压充电-恒压充电-浮充电方式对蓄电池组进行充电。防止直流母线电压过高损坏二次设备和影响蓄电池组自身性能。因此，在运行中出现短时交流断电情况，如果不需要对蓄电池进行补充充电时，应将充电装置直接转入浮充电运行。第四章 蓄电池的使用维护规程根据中华人民共和国电力行业标准DL/T 7242000相关规定，对于新投入和已投入使用的阀控式铅酸蓄电池应进行相关的维护工作，以下内容摘至该标准。一. 阀控铅酸蓄电池交接验收要求该规程5.3.3 c)项对阀控铅酸蓄电池容量试验提出如下要求：二、阀控铅酸蓄电池的运行维护该规程6.3项对阀控铅酸蓄电池组的运行及维护提出如下要求：三. 异常情况处理电池常见故障和处理方法见下表序号故 障原 因处 理 方 法1漏液电池外壳变形，温度过高，浮充电压过高，电池极柱密封不严与供应商联系更换处理2浮充电压不均匀电池内阻不均匀均衡充电12-24h3单体浮充电压偏低电池电池欠充电均衡充电12-24h，仍不能排除故障时请换电池4容量不足a、电池欠充b、失水严重，内部干涸a、均衡充电12-24h，均充后不能排除故障时请换电池b、补加活化液5电池极柱或外壳温度过高螺丝松动，浮充电压过高等检查螺丝，检查充电机和充电方法6电池的浮充电压或高或低螺丝松动拧紧螺丝7电池组接地电池盖灰尘或电池漏液残留物导电清洁电池电池组与地面间加绝缘垫片第五章 蓄电池维护解决方案一. 充电机性能指标的测试 电力DL/T724-2000电力系统用蓄电池直流电源装置运行与维护技术规程第5、6条中,对充电装置的稳压精度、稳流精度、纹波系数、蓄电池容量等技术指标及试验有明确的规定及技术要求。 目前电力系统中运行的直流电源设备达到的技术指标,都是由生产厂家在设备出厂和试验时提供的数据，现场检修维护人员因不具备相应的测试手段，难以确认设备的技术指标是否满足要求。而且运行实践证明,随着运行时间的推移,特别是投运13年内,设备的技术指标会发生偏移,典型的后果是因充电机指标下降,充电机的稳压精度、稳流精度及纹波系数超标,蓄电池容量下降等现象.同样因现场不具备相应的测试手段,无法及时发现、调整，所造成的后果就是蓄电池提前失效或损坏,直接威胁电网的安全运行。1.1 高频开关电源工作原理：充电机Pwm控制原理图示电路使用两个开关管G1和G2，两个开关管在外激励方波信号的控制下交替的导通与截止，在变压器次级统组得到方波电压，经整流滤波变为所需要的直流电压。1.2 直流电源性能指标-稳压精度定义：交流输入电压在额定电压15%范围内变化，负荷电流在0100%额定值变化时，直流输出电压在调整范围内的任一数值时，其稳压精度按以下公式计算：测试方法：充电装置在稳压状态下，直流输出电压设定为规定范围内任一点，交流输入电压在（85%115%）额定值（电压表2PV所示值）内变化，调整负载电流为0100%额定值（电流表1PA所示值），分别测量其充电装置的输出电压（电压表1PV所示值）。找出上述变化范围内充电装置输出电压的极限值Um，根据定义计算稳压精度。1.3 直流电源性能指标-稳流精度定义：交流输入电压在额定电压15%范围内变化，输出电流在20%100%额定值的任一数值，充电电压在规定的调整范围内变化时，其稳流精度按以下公式计算：测试方法：充电装置在恒流充电状态下，充电电流设定为规定的整定范围内的任一点，交流输入电压在（85%115%）额定值（电压表2PV所示值）内变化，调整充电电压在规定的变化范围内变化，分别测量充电电流（电流表2PA所示值），找出上述变化范围内充电电流的极限值IM，根据定义公式计算稳流精度。 1.4 直流电源性能指标-纹波系数纹波有效值系数定义：纹波峰值系数定义：测试方法：充电装置在稳压状态下，直流输出电压设定在规定的范围内，交流输入电压在（85%115%）额定值（电压表2PV所示值）内变化，调整负载电流为0100%额定值（电流表1PA所示值），分别测量充电装置的输出电压(电压表1PV所示值)、输出电压的交流分量峰峰值(示波器1PR所示值)和交流分量有效值(电压表3PV所示值)。 1.5流电源性能指标-纹波系数标准充电装置类型稳压精度稳流精度纹波系数纹波有效值系数纹波峰值系数高频开关电源型0.5%1%0.5%1%相控型1%2%1%2%交流补偿型1%2%2%4%其它类型1%2%2%4%二.电导测试技术2.1 电导定义 电导就是传导电流的能力。反映了电池单元可以进行化学反应的极板面积的物理特征 正极： PbO2 负极： Pb 电解液： H2SO4、H2O 国际单位：西门子（S）或姆欧（Mho） 电导测试方法：（见IEEE标准1118-1996） 将已知频率和振幅的交流电压加到电池的两端然后测量所产生的同相位同频率的交流电流，电导值就是交流电流分量与交流电压分量的比值。2.2 电导等效模式v RS被称为串联电阻（欧姆电阻），代表电池内部所有部件的电阻总和； v RP是并联电阻，也被称作充电转移电阻（极化电阻）；v CDL代表与电池极板表面面积相关的电容(极化电容) ；v W被称为Warburg阻抗 ,反映在充放电过程中离子穿过电池极板的小孔扩散的情况； v IS是串联电感，与电池极柱、连接条和电池板栅的感应属性相关。 2.3 电导测试方法 一个很小的交流电信号加在电池的端子上 (VAC) 然后测量所产生的电流信号 (IAC) 电导 (G)的计算可以通过欧姆定律得到： G = IAC/VAC电池极板表面区域 2.4 电导测试依据1992年国际电信能源会议结论： 电池放电容量与电池电导之 间的相关程度很高 相关系数0.80.98（原Motorola公司专利技术）容量电导 放电时间（分钟）图1 放电容量与电导的相关性电导值（KMhos） 单体放电到1.8V 电导测试值标称电导参考值的80%，剩余容量不低于标称容量的80% 电导测试值标称电导参考值的60%，剩余容量不高于标称容量的60%2.5 关于参考电导值的几点说明2.5.1 自动计算参考电导值蓄电池电导与容量之间关系的建立是通过设置或计算参考电导值来实现的。根据国内外大量测试数据的经验，通常参考电导值的选定可根据以下原则进行：1、最理想的情况： 在电池安装后90天到180天之间的时候，对该组电池进行测试，此时得到的整组电池的电导值的平均值作为电导参考值，以后定期测试电池，并将测试数据与这个参考值进行比较，可以有效地维护电池，及时发现电池出现的问题；2. 如果电池组已经使用了一段时间，但您最新的放电测试结果表明，该组电池的容量能达到100，您仍然可以测试这组电池，并将整组电池的平均值作为该组电池的初始参考值；3. 如果电池组的使用时间小于1年，可直接测试电池，并取平均值作为该组电池的电导参考值（注意：一组新电池的电导测试值读数应在15%以内）4. 如果电池组的使用时间在1年以上，而您没有放电测试结果表明该组电池的容量仍然能达到100，那么对于使用寿命在15年的电池，您可以将该组电池最高30电池的值作为其临时参考值，而对于使用寿命在5年以上的电池，您可以直接使用该组最高值作为其临时初始参考值。5. 下面为试列出的几种不同厂家、型号的蓄电池的参考电导值：光宇 GFM-2000Z 8500 S光宇 GFM-2000 8300 S光宇 GFM-1000Z 5300 S华达 GFM-1000 5200 S南都 GFM-2000 6200 S南都 GFM-1500 6000 S南都 GFM-1000 5200 S汤浅 UXL1100-2 4400 S汤浅 UXL550-2 4300 S2.5.2 没有参考值的情况如果我们不知道电池的参考值，通过测试电池，我们仍然能够了解有关电池健康状况的诸多信息，并帮助我们对电池如何处置做出决定：（1）本组电池横向对比：对于6V和12V的电池，通过每组电池测试数据直接的横向对比就往往能够发现问题。电池组中落后电池衰减很快，往往已经低于电导值较高电池的30以上，我们能够很快了解电池的整体状况，并找到落后电池；一般来说，如果一组电池当中电池之间的电导值参差不齐，差异越大，这组电池能够在放电实验中的表现越不好，那些电导值相对很低的电池通常在放电实验中会较早地到达终止电压（但并非完全一一对应）。（2）自身纵向对比：对于2V大容量的电池，电池直接电导值的差异可能不明显，但您只要开始测试电池，并保存好测试的数据，您就已经开始为未来的测试建立了对比的基值，如果与一年前的测试结果相比，下降幅度超过10的电池应当引起关注，您可通过放电进一步核实电池的具体情况。实际上，通过每次测试进行纵向对比，了解电池的健康状况，正是电导维护电池的核心方法。2.6 电导测试结果图示 数据存储 数据分析 报表生成 统计分析主要功能:后台分析管理软件V2.1P三. 蓄电池的活化阀控式铅酸蓄电池在使用中普遍采用长期浮充电方式工作，由于电池组中各电池内在性能的差异及使用环境的影响，经过一段时间后，部分电池会因过充、欠充、活性物质脱落、栅板腐蚀、硫化等，造成容量下降或失效 活化质量落后的电池，使该电池恢复至正常运行状态，可延长整组蓄电池的使用寿命。 单体蓄电池活化图 电池活化仪数据管理分析软件曲线图示四、放电维护方法4.1 恒流工作原理按规程描述，蓄电池组在投入运行之后必需按要求对其进行放电维护工作，一方面起到活化蓄电池组的目的，另一方面起到核对蓄电池组容量的作用。下图描述出放电仪恒流放电的控制原理图示：如上图所示，放电回路共有两种工作模式，其一为恒阻放电，其二为恒流放电通路，当用户设定好放电参数并开始放电操作之后，主控板将先开启恒阻放电通路，直到逼近放电电流值之后，再开启恒流放电通路，以实现恒流放电的目的，其中恒流放电是通过PWM控制方式实现。4.2 设备运行模式 4.3 数据分析一般放电仪会配有每个蓄电池单体电压监测模块，将其对应接入蓄电池组中的每节蓄电池后可对蓄电池组中的单体电压进行监测：在放电过程中，可实时监测每节蓄电池的电压情况，放电完成之后可导出数据，并生成报表：五、蓄电池维护全面解决方案5.1 维护方案一放电测试仪+活化仪+充电机+电导容量测试仪（多组蓄电池）放电仪放电良好蓄电池落后蓄电池活化仪活化达到仍不合格更换电导容量测试充电机整组充电5.1.1 维护实例一以500AH蓄电池组为例，首先智能充电机对蓄电池组进行充电，直到充满为止。再使用便携式放电测试仪对整组蓄电池进行放电检测，放电电流为50A。当其中一个蓄电池电压下降到1.8V时放电过程结束，这时蓄电池运行维护数据管理系统3.10分别显示出电压最低的六个蓄电池的电压值，分别为：1.8V、1.85V、1.90V、2.0V、2.04V、2.05V。放电结束后将得到放电过程的参数。电压值为2.0V、2.04V和2.05V的蓄电池是良好的，并不需要活化；而电压值为1.8V、1.85V和1.90V的蓄电池需要活化。通过蓄电池智能活化仪对电压值为1.8V、1.85V和1.90V的蓄电池进行活化，发现电压值为1.8V的蓄电池活化完后容量为350Ah，这说明这个电池已经坏死，需要更换新的蓄电池。电压值为1.85V和1.90V的蓄电池活化完后的容量分别为450Ah和464Ah,说明这两个蓄电池已经被成功地活化。蓄电池运行维护数据管理系统3.10可以计算出其它电压值比这六个蓄电池高的蓄电池都是良好的，不需要活化。活化过程结束后将得到活化过程的参数。将上面要求更换的蓄电池更换好，然后使用智能充电机对电池组进行全面充电，直到充满为止。在这个过程中也会得出充电参数。使用TOPWHIP-M7300蓄电池容量（电导）测试仪对蓄电池组进行检测，检测完后得到相应的参数。最后将以上各个步骤得到的所有参数通过蓄电池运行维护数据管理系统3.10输入计算机，以便日后的维护工作的顺利进行，维护工作至此结束。以上工作完成之后的1个月后需要使用TOPWHIP-M7300蓄电池容量（电导）测试仪对蓄电池组进行检测，之后每3个月需要对蓄电池组进行检测，以保证系统的正常运行。5.2 维护方案二电导容量测试仪+活化仪+充电机（单组蓄电池）+移动蓄电池组=二组蓄电池维护效果(得到全面的维护)电导容量测试良好蓄电池落后蓄电池活化仪活化达到要求仍不合格更换充电机整组充电5.2.2 维护实例二首先对所有蓄电池从1号到108号进行编号。然后使用TOPWHIP-M7300蓄电池容量（电导）测试仪对蓄电池组进行检测，从而得出检测参数。通过检测，发现其中5号、38号和74号蓄电池容量分别为360Ah、390Ah和380Ah，这表明这几个蓄电池是落后的，要通过蓄电池智能活化仪对其进行活化。还有27号、45号和95号蓄电池的容量小于350Ah，表明这几个蓄电池已经坏死，需要更换新的蓄电池。使用活化仪对5号等几个蓄电池进行活化，发现5号和38可以顺利活化，而74号则不能。更换完74号和27号等蓄电池后再使用TGCA便携式智能充电机对所有蓄电池进行充电，活化过程和充电过程结束后将得到相应参数，将这些参数和TOPWHIP-M7300蓄电池容量（电导）测试仪检测到的参数通过蓄电池运行维护数据管理系统3.10输入计算机，维护至此工作结束。以上工作完成之后的1个月后需要使用TOPWHIP-M7300蓄电池容量（电导）测试仪对蓄电池组进行检测，之后每3个月需要对蓄电池组进行检测，以保证系统的正常运行。第六章 蓄电池监测技术发展趋势集网络功能的蓄电池组在线容量监测系统将成为蓄电池维护与测试技术发展趋势，其主要表现在以下几个方面：容量监测实时化集中化网络化第二部分直流系统绝缘降低危害及解决方法一、直流系统构成发电厂和变电所中，为控制、信号、保护、自动装置以及某些执行机构供电的电源系统，通常称为控制电源，如系统直流电源，则称为直流控制电源。根据构成方式的不同，在发电厂和变电所中应用的有以下几种直流控制电源。1.1 蓄电池组构成的直流控制电源由蓄电池组、充电装置及直流屏等设备构成，应用于各种类型的发电厂和变电所中，是一种在各种正常和事故情况下都能保持可靠供电的电源系统或者说是一种直流不停电电源系统。通常简称为直流控制电源系统或直流系统。1.2 电容储能式直流控制电源这是直流控制电源的一种。正常运行时，它给电容量足够大的电容器组充电；当发生事故时，电容器组向继电保护装置和断路器跳闸回路供电，保证继电保护装置可靠动作，断路器可靠跳闸。这是一种简易的直流控制电源。在我国110KV、35KV、10KV终端变电站，以及厂用6KV配电系统在有些采用了蓄电池直流屏和硅整流电容储能直流屏作为操作、控制以及保护的电源。二、直流系统的额定电压电力工程中,直流系统电压等级分为:v 220Vv 110Vv 48Vv 24V常用的电压等级为220V和110V。三、直流系统接地3.1 直流系统接地的定义：当直流系统的正极或负极与大地之间的绝缘水平降到某一整定值或低于某一规定值时，统称为直流系统接地； 3.1.1 正接地：当正极绝缘水平低于某一规定值时称为正接地；3.1.2 负接地：当负极绝缘水平低于某一规定值时称为负接地。3.2 接地告警门限值标准设定值根据中华人民共和国电力行业标准DL /T8562004设定了本设备接地告警门限值：系统电压为220V时，告警门限：50K系统电压为110V时，告警门限：15K系统电压为48V时， 告警门限：5K系统电压为24V时， 告警门限：3K3.3 直流系统接地故障分类3.3.1 直接接地（金属接地）直接接地是指直流系统电源正极或负极对地的电阻等于或接近于零的情况。这种接地情况在直流系统中如果同时出现两点时，就很可能造成断路器误动或拒动，或熔断丝烧断等现象。3.1.2 间接接地（非金属接地）间接接地是指直流系统电源正极或负极对地绝缘电阻低至某一允许值之下。这时的接地电阻是否会对系统造成危害，就要看各个单位的具体情况，它与系统接地的位置和继电器的灵敏度有关比如当前发电厂和变电站中最灵敏的中间继电器的内阻，对于220V为200K，对110V为6K，对48V为1.5K。3.1.3 绝缘降低 绝缘降低是指直流系统所采用的电缆、设备的绝缘电阻由于某种原因低于出厂数值。这些电缆，设备构成的直流系统的直流电源的正，负极对地绝缘电阻总体上低于充许值。四、直流绝缘异常常见情况4.1 电缆引起 故障主要是由于电缆绝缘层的老化或电缆加工、敷设过程中的工作不慎损伤电缆绝缘层造成。4.2 设备引起 设备在制造过程中绝缘部分受损或者绝缘材料质量低，经过一段时间之后，薄弱部位就会裸露出来，如果空气潮湿就可能产生直流接地故障。4.3 其他外来物引起 外来物包括外来金属碎片、设备的紧固件及小动物躯体等。五、直流接地故障的危害 当直流系统正极接地时，将会有造成保护误动的可能； 当直流系统负极接地时，将会有造成保护拒动的可能。直流系统中有一点接地是不会对直流系统造成直接危害的，但是必须及时消除故障，否则在直流系统中再有一点接地就可能造成对整个电力系统的严重危害。 u 两点接地可能造成断路器误跳A、B两点，A、C两点，A、D两点，D、F两点接地都可能造成断路器误跳。u 两点接地可能造成断路器拒动B、E两点，D、E两点或C、E两点接地都可能造成断路器拒动。u 两点接地可能引起熔断器熔断 A、E两点接地可能引起熔断器熔断。 当接地点发生在B、E和C、E两点，保护动作时，不但断路器拒动，熔断器熔断，而且还有烧坏断电器触点的可能。六、直流系统接地故障分析 直流系统无论是采用旧式还是新式的绝缘监测装置，都是根据电桥原理，即绝缘监测装置中的型网络和直流系统正、负极绝缘电阻构成电桥。u E为直流系统正负极之间电压，R1，R2是桥臂外接电阻，R1=R2有1K，也有6.8K,R3是电流继电器的线包直流电阻，有30K，13.2K。u 将R1、R2、R3、R4、R5采用星形与三角形等效变换后进行接地电阻与正负电压之间的关系分析。6.1 接地阻值与电压偏差关系分析电压偏差越大，接地越严重？它们之间有何种关系？图3 电桥等效原理图 图4 正接地等效原理图 R正与R负为R1R5的等效电阻，系统正常时，R正=R负，V+=V-=110V，当系统正级或负级发生接地或绝缘异常时，其正对地与负对地电压即会发生变化。如果正极接地电阻为RX，如图4,得： 分别以R正=R负=1M，以及R正=R负=50K时正接地电阻为50K时考察电压的变化情况。 平衡电阻为1M时，V+=10.5V,V-=209.5V 平衡电阻为50K 时，V+=73V, V-=147V 由此可见系统正负极电压偏差程度与接地程度的直接联系是建立在平衡桥处于正常范围之内. 当我们分析不同的系统时，不能简单的以电压偏差程度来判断绝缘异常严重程度，在没有确定平衡电阻大小时，它们之间无法一一对应但对于同一系统，由于其平衡电阻大小是固定的，我们可以定性得出，电压偏差越大，绝缘相对会差6.2 平衡桥的概念正常情况下，直流系统中正负对地是绝缘的，平衡桥即是为了查找直流系统中存在的绝缘降低或接地故障而人为在系统的正对地与负对地加入的两个大小相等的平衡电阻6.3 平衡桥的意义从前面分析可知，对于一个没有平衡电桥，或平衡电桥取值不当的系统，系统电压是无法准确反应出系统对地绝缘状态的，因此，平衡桥在直流系统中将系统对地绝缘阻抗与正负对地电压进行了对应6.4 平衡桥的选取v ：v ：v ：6.5 系统平衡桥的推导对于一个绝缘正常的系统，往直流屏厂家并没给出确定的平衡桥电阻大小，因此我们并不知道其平衡桥电阻是否处于一个合理范围之内，通常我们可以用如下方法来对平衡电桥进行计算：（1）测量该系统电压为：（2）在该系统正极接入电阻，测量其正极对地电压为（3）在该系统负极接入电阻，测量其负极对地电压为则该系统正极对地绝缘阻值与负极对地绝缘阻值分别为： 如果该系统没有绝缘异常或接地故障，那么：即为该系统的平衡桥电阻。6.6系统接地阻抗的推导v 如果我们已经知道该系统平衡桥的大小，当该系统出现绝缘异常之后，我们可以通过正负极对地电压来计算该系统的对地绝缘阻值，以图为例进行计算： 图4 正接地等效原理图解得：例如：平衡电阻为时，正极对是电压为，负极对地电压为时，正极接地电阻为：七、绝缘异常人工故障排除方法变电站的直流接地虽然是复杂的，无论是常规保护还是微机保护，其故障的排除法是一致的。方法如下:1. 首先确定是正极接地还是负极接地，测量正负极对地电压，有效区分是正极接地还是负极接地。2. 两段母线之间的区分，使查找的接地不会大范围扩大，确定发生直流接地在哪一段。3. 如果有直流接地选线的装置，不能准确确定，有误报的现象，请退出运行中的直流接地检测仪。 4. 如果站内二次回路有在施工的或有检修试验的应立即停止，拉开其工作电源，看信号是否消除。5. 采用分段分部位拉路法，操作电源一定要由蓄电池供电，先停不重要的回路，如信号回路和照明回路等。 拉路法的概念v 直流接地回路一旦从直流系统中脱离运行，直流母线的正负极对地电压就会出现平衡。所以人们通常从直流接地回路瞬间停电，确定直流接地点是否发生在该回 路，这就是所谓的“拉路法”。v 直流系统是个不间断电源，基于它的特殊性，人们不能随意停电。近年来随计算机的大量使用，微机保护同样也不允许人们随意断开 直流电源。v 现场排除故障中，经常发生非正常的闭环回路，采用双电源供电回路，以及变电站在现场施工、扩建、修试过程中遗留了直流负载的信号回路、控制回路 和保护回路之间没有区分等等，使直流接地故障查找难度更加困难。v “拉路法”往往造成了控制回路或保护回路跳闸等事故。 拉路法的正确顺序v 采用拉路寻找分段处理的方法，以先信号和照明部分，后操作部分；先室外部分后室内的原则，应按照下列顺序进行 ：v 断合现场临时工作电源 v 断合故障照明回路 v 断合信号回路 v 断合合闸回路 v 断合附助设备 v 断合蓄电池回路 八、电力用直流电源监控装置8.1 电力行业标准电力用直流电源监控装置技术要求电力行业标准DL/T856-2004”对直流绝缘检测装置技术要求如下: （1）直流系统发生接地故障或绝缘电阻低于整定值时,直流绝缘检测装置应可靠动作;（2）装置应能测量出直流系统一极或二极绝缘下降和绝缘电阻数值,当低于整定值时应能发出报警信号;（3）检测直流系统支路绝缘的绝缘监测装置应具有以下功能: a) 在线巡检直流支路绝缘状况; b) 显示并记录接地支路编号,极性,绝缘电阻值(测量误差不大于整定 值的10%)及发生时间;c) 分别或同时检测直流母线正极,负极绝缘状况,显示并记录接地母线的极性,电阻值及发生时间; d) 具备直流母线的电压监察功能,显示并记录母线电压数值(测量误差不大于整定值的0.5%),具有母线电压越限报警功能;e) 具有直流系统绝缘电阻,母线电压越限定值的设定功能;f) 具有报警延时,信号解除功能和延时断开支路功能(选择项);g) 检测馈线支路数应大于32路,采用传感器,应减少支路电容影响,安装方便;h) 满足与电源监控装置或上位机的通信要求,具有标准的通信接口和通信规约,具有无源输出触点. 5.2.3 检测范围 a) 绝缘电阻:0-999K; c) 电压: DC 0V-400V.5.2.6 监测精度 a) 绝缘电阻:母线测量充许偏差为绝缘报警整定值的+-5%,支路为+-10%;c) 直流电压:在额定电压的90%-130%范围内,测量误差为+-0.5%.5.2.7 报警精度:为整定值的+-2%.5.2.8 A/D转换误差:不大于0.5%.遥信正确率:不小于99%。5.2.9 平均无故障时间(MTBF):正常运行环境下,不小于50000h。6.3 显示功能6.3.1 监控装置应显示下列信息: a) 直流系统母线电压； d) 直流母线电压过高,过低； e) 直流系统接地及位置；6.3.2 数据显示应实时,准确,可靠,清晰,并具备各种信息传输手段,提供打印接口。8.2 直流电源监控装置监测原理及方框图8.2.1 监测原理根据监测原理的不同，直流系统接地监测装置可分为主动式和被动式两种。主动式需要向系统注入特定的信号，然后通过传感器探测该信号来判统注断接地回路。被动式不向系入任何信号，直接检测各回路的漏电流来判断接地与否。被动式监测不发送任何特定信号作为判断基准，而直流系统中又含有各种干扰信号，因此监测难度远大于主动式。然而被动式监测以其安全性，代表了直流系统监测装置的发展方向，随着现代微电子技术的不断进步，将成为市场的主流。8.2.2 监测原理框图8.3 便携式仪器查找定位方法 使用便携式的直流接地故障查找仪，查找直流接地不失为一种好方法，对接地故障的排除在时间上和安全上都是好帮手。不需断开直流回路电源，移动式的采集互感器在各分布回路上测量。如果出现接地回路就报警。8.3.1 便携式仪器查找原理本装置由信号发生器、故障检测器和信号采集器（钳表）三部分组成。信号分析液晶显示控制系统直流正负地信号采集模数转换信号发生信号输出信号整形信号发生器原理图信号采集信号放大滤波模