广深电气

某110KV变电站直流电源系统在运行3年后蓄电池一致性逐渐变差，此现象具有普遍性，蓄电池组单体电压最大偏差值达到0.234V，超过充许范围。

随着时间的推移，将进一步加深蓄电池参数的不一致性，过充将导致电池失水、电解液干涸，并且存在蓄电池热失控风险；欠充除会导致蓄电池自身容量不足外还会导致蓄电池极板硫化结晶而失去活性导致不可逆反应，出现这种情况后如果没有人为干预持续运行，将导致蓄电池容量下降直至损坏。

二、故障分析原因

1、系统组成

该站直流电源系统采用单母线接运行方式，配置1组蓄电池，配置108只2V200Ah蓄电池。配置1组充电装置。

2、故障描述

1）外观检查情况。蓄电池外观正常，无漏液、变形等情况。

2）故障原因分析

1）在串联状态下的蓄电池组虽然充放电电流是一致的，但由于各单体电池会因生产线制造工艺精度或配组控制精度问题产生很细微的差异（不是质量或工艺有问题），导致每只蓄电池实际参数不可能完全一致，如自放电率、容量、内阻等性能。

2）随着直流屏系统使用年限的增长，蓄电池一致性逐渐变差，这些细微的差异随着时间的积累（如一年以上）就能达到相当的水平，比如自放电率较低的一些电池已经开始出现了较严重的过充（最高电压达到2.480V），已经超过蓄电池均充电压，自放电率高或容量稍大的电池出现较严重的欠充（最低电压2.0144V）最大电压偏差0.234V，超出±0.05V充许范围。

三、蓄电池均充方式探讨与防范措施

1、蓄电池均充方式探讨

1）定期均充（提高充电电压的强充方式）。定期均充会使欠充电池得到一定的电量补充，蓄电池内部得到一定活化，但对于已经过充的部分电池，电压会迅速大幅升高，导致充电电流迅速下降，这就造成欠充的部分电池实际补充的电量很有限，但对于本来就已过充的电池却又带严重的过充伤害，可能导致电池失水、电解液干涸，热失控等情况，严重影响电池使用寿命，所以这种方法不是理想的解决方案。

2）智能自主均衡技术。由于蓄电池个体微小差异的存在，并且差异各不相同，很难靠人工方式定期检查维护。蓄电池智能自主均衡技术是当前一种新型蓄电池管理方式，实时在线监测每只蓄电池单体电压，在线维护电池组中每只电池电压均保持一致（±0.05V 以内），完全避免蓄电池组出现单体过充和欠充的情况，即可彻底消除因单体电池电压不均衡对电池寿命和容量导致的严重伤害，让蓄电池组中每只电池都始终工作在设计工作状态，从而提高直流电源系统的运行安全性，从而提高直流电源系弘的运行安全性，使电池的正常使用寿命接近于蓄电池的设计寿命。

蓄电池均衡管理分为三种策略，即浮充策略、均充策略和放电策略。

1）蓄电池浮充策略  均衡管理以模块为单位，每个模块管理6节电池，此策略中是优先充电的。判断依据首先找出些模块中最高电池电压和电低的电池电压，然后计算出最高电压和电低电压与系统中单体电池平均电压之间的差值的绝对值。

如果高出部分与低出部分相当的情况下是优先充电，因为蓄电池组是以整组进行浮充，当电压较低的电池因充电而电压升高后，那么对于过充而电压高的电池自然就会下降，因为总电压是一定的，再者对欠充电池充电对电池本身是有百利无一害的。

如果出现电池电压高出部分明显较大情况下，就会启动对电压高的电池进行平衡电阻分流的方式来平衡浮充电流，使蓄电池电压因浮充电流的减小而下降，依次循环执行判断，最终使蓄电池组中的单体电压都达到一致（±0.05V以内），实际在现场应用中已经能达到最高电压与最低电压之间压差在6mV以内，即这就是一种非常理想的浮充电运行状态。

2）蓄电池均充策略。均充策略中是优先平衡旁路电流的，只是比浮充策略的平衡旁路电流要大，可以达到0.8A以上，因为此策略是以保护电池、防止过充为主要目的的。

因为均充过程中充电电流是较大，一般在10A以上，所以当容量小一些的电池已经充满时再去防止过充一般效果就很差了，因为电流较大难以控制，所以必须是旁路平衡电路提前介入，较早参与到保护电池的序列，将大大延长此策略保护电池工作时间，平衡更多的能量 ，有效地防止了电池过充，并且此策略也不会对电池导致任何伤害，因为旁路的平衡电流全部来源于充电装置，只是提前就有效减小了将要过充电池充电电流，此电池将得到较少的充电量，自然也就减少了过充伤害，判断依据是当蓄电池组中单体平均电压达到2028V以上的时候 均充策略自动启动，此时找出此模块中最高电池电压和最低的电池电压，然后计算出最高电压和最低电压与系统中单体电池平均电压之间的差值的绝对值。

如果高出部分大于低出部分四分之一的情况下，就开始启动对电压高的电澉进行平衡电阻分流均充电流，否则将对电压较低的电池进行充电，这与浮充策略大致是相同的。但是提高了平衡电路电流，并且大大提高了平衡控制电路工作的开始工作点，对于电池过充保护来说是非常必要的。

3）放电策略。放电过程中均衡技术默认是关闭的，因核对性放电试验目的就是要验证电池的真实容量和状态，如果此过程不关闭均衡功能，将无法测试出各单体电池真实性能状态。

2、防范措施

1）在直流屏中央监控中设置合理的蓄电池均浮充管理参数，定期进行均充活化整组蓄电池；

2）安装蓄电池内阻在线监测系统，对个别落后电池及早发现并进行单节电池在线活化（可采用在线蓄电池活化仪活化）；

3）可加装有智能蓄电池自主均衡功能的的蓄电池在线内阻监测均衡维护系统，可从根本上解决蓄电池均衡性差的问题，保证蓄电池容量输出。