84
АНАЛИТИКА
СЕТИ РОССИИ
84
д
и
а
г
н
о
с
т
и
к
а
диагностика
В
качестве
источников
постоянного
опе
-
ративного
тока
в
электроустановках
ПС
применяются
свинцово
-
кислотные
акку
-
муляторы
с
устройствами
постоянного
за
-
ряда
/
подзаряда
.
Для
выполнения
своих
основных
функций
АБ
должна
обладать
паспортной
ёмкостью
весь
срок
службы
.
Причём
каждая
из
банок
бата
-
реи
индивидуально
«
держит
»
заряд
и
так
же
индиви
-
дуально
«
отдаёт
»
ёмкость
в
нагрузку
.
В
связи
с
этим
общая
ёмкость
батареи
может
сильно
зависеть
от
нескольких
«
отстающих
»
банок
(
банки
,
которые
бы
-
стрее
других
разряжаются
до
предельного
уровня
разряда
).
Для
выявления
возможного
наличия
в
ба
-
тарее
«
отстающих
»
банок
,
а
также
для
определения
ёмкости
аккумуляторов
необходимо
периодически
производить
контрольный
разряд
батареи
.
Компания
ООО
«
ЭНЭЛТ
.
КОМ
»
производит
рабо
-
ты
по
оценке
состояния
АБ
на
действующей
под
-
станции
без
перерыва
гарантированного
питания
потребителей
постоянного
тока
.
На
время
проведе
-
ния
испытаний
для
обеспечения
питания
потреби
-
телей
и
оперативных
переключений
используется
временная
АБ
ёмкостью
150
или
300
А
·
ч
,
состоя
-
щая
из
12-
вольтовых
герметизированных
монобло
-
ков
.
Это
позволяет
устанавливать
временную
акку
-
муляторную
батарею
в
общих
производственных
помещениях
в
непосредственной
близости
от
щита
постоянного
тока
.
Контрольный
разряд
исследуе
-
мой
АБ
производится
током
одинаковой
величины
на
всём
протяжении
цикла
с
помощью
специально
-
го
разрядного
устройства
(
УР
).
Компанией
ООО
«
ЭНЭЛТ
.
КОМ
»
в
период
с
2009
по
2011
гг
.
проводились
обследования
состояния
систем
оперативного
постоянного
тока
и
диагно
-
стика
аккумуляторных
батарей
на
30
действующих
подстанциях
110—500
кВ
в
шести
филиалах
ОАО
«
Сетевая
компания
».
На
рис
. 1
приведена
общая
статистика
состояния
обследованных
АБ
.
Ниже
рас
-
смотрены
основные
причины
,
приводящие
к
ухуд
-
шению
их
состояния
и
снижению
ёмкости
,
а
также
основные
факторы
,
влияющие
на
срок
службы
аккумуляторов
.
Как
видно
из
диаграммы
,
из
тридцати
обследованных
АБ
восемь
показали
хорошие
результаты
.
Дан
-
ные
АБ
на
момент
испытаний
име
-
ли
стопроцентную
или
близкую
к
ним
ёмкость
,
не
было
выявлено
«
от
-
стающих
»
элементов
и
замечаний
к
аккумуляторной
батарее
.
Девять
из
испытанных
АБ
,
хотя
и
имели
высокую
остаточную
ём
-
кость
,
но
при
контрольном
разряде
в
них
были
выявлены
«
отстающие
»
и
неисправные
элементы
.
Эти
АБ
требуют
повышенного
внимания
Комплексное обследование
аккумуляторных батарей
на подстанциях
Компанией ООО «ЭНЭЛТ.КОМ» в период с 2009 по 2011 гг. проводились
обследования состояния систем оперативного постоянного тока и диагно-
стика аккумуляторных батарей (АБ) с определением фактической остаточ-
ной ёмкости без перерыва гарантированного питания потребителей по-
стоянного тока на действующих подстанциях в филиалах ОАО «Сетевая
компания».
Александр ГОРЯНСКИЙ,
руководитель проектно-технического отдела ООО «ЭНЭЛТ.КОМ»
Рис
. 1.
Общая
статистика
состояния
обследованных
АБ
Удовлетворительное
состояние
аккумуляторных
батарей
с
замечаниями
Хорошее
состояние
АБ
Неудовлетворительное
состояние
,
требуется
замена
АБ
13
шт
.
9
шт
.
8
шт
.
85
№ 3 (12), май-июнь, 2012
85
при
эксплуатации
,
контроля
«
отста
-
ющих
»
элементов
и
периодического
проведения
повторных
испытаний
.
Если
состояние
«
отстающих
»
эле
-
ментов
продолжит
ухудшаться
,
то
их
будет
необходимо
заменить
или
,
по
крайней
мере
,
исключить
из
АБ
(
зашунтировать
),
так
как
наличие
в
аккумуляторной
батарее
таких
эле
-
ментов
значительно
снижает
общую
ёмкость
АБ
при
разряде
.
На
тринадцати
из
обследован
-
ных
подстанций
требуется
замена
АБ
на
новые
в
связи
с
неудовлет
-
ворительным
их
состоянием
.
Они
либо
не
прошли
испытания
на
оста
-
точную
ёмкость
—
при
контрольном
разряде
ёмкость
этих
АБ
составила
менее
80%
от
исходной
заявленной
ёмкости
—
либо
причиной
замены
АБ
является
полностью
выработан
-
ный
ресурс
и
предельный
физиче
-
ский
износ
аккумуляторов
.
Пред
-
сказать
дальнейшее
поведение
таких
аккумуляторов
невозможно
.
Так
,
при
контрольных
разрядах
на
некоторых
аккумуляторах
наблюда
-
лось
внезапное
осыпание
активной
массы
и
разрушение
пластин
.
Эти
АБ
непригодны
к
дальнейшей
экс
-
плуатации
и
подлежат
замене
.
Основные
факторы
,
влияющие
на
срок
службы
батареи
.
Основные
тезисы
:
•
свинцово
-
кислотный
аккумуля
-
тор
—
химический
источник
тока
(
ХИТ
);
•
работа
ХИТ
всегда
связана
с
электрохимическими
превраще
-
ниями
материалов
;
•
ХИТ
работает
,
медленно
разру
-
шаясь
;
•
максимальный
срок
службы
ре
-
ализуется
только
при
идеальных
условиях
эксплуатации
.
Процессы
,
ограничивающие
срок
службы
аккумуляторов
:
•
коррозия
решёток
положитель
-
ных
пластин
;
коррозии
положительной
решётки
заключается
в
том
,
что
её
поверх
-
ностный
слой
окисляется
до
оксида
свинца
PbO
2
—
такого
же
материала
,
как
и
активная
масса
.
Скорость
протекания
этого
про
-
цесса
в
номинальных
условиях
экс
-
плуатации
— 25—30
мк
в
год
для
хо
-
роших
сплавов
.
При
использовании
некачественных
сплавов
или
при
отсутствии
«
резерва
»
материала
коррозия
может
разрушить
решётку
уже
через
несколько
лет
эксплуата
-
ции
(
рис
. 2).
СУЛЬФАТАЦИЯ
ПЛАСТИН
Образование
нерастворимых
кристаллов
сульфата
свинца
с
ха
-
рактерной
кубической
структурой
на
положительной
пластине
(
рис
. 3).
Эти
кристаллы
намного
крупнее
нормальных
кристаллов
PbO
2
(
вид
-
ны
в
верхней
части
рисунка
посе
-
редине
).
Пассивация
(
деградация
)
актив
-
ной
массы
отрицательной
пластины
означает
снижение
ёмкости
к
концу
срока
службы
АБ
из
-
за
изменения
микроскопической
структуры
губча
-
того
свинца
отрицательной
пласти
-
ны
.
Это
главным
образом
связано
с
уменьшением
площади
поверхно
-
сти
активной
массы
пластины
,
и
как
следствие
,
уменьшением
ёмкости
(
рис
. 4).
ОСНОВНЫЕ
ПРИЧИНЫ
УХУДШЕНИЯ
СОСТОЯНИЯ
АБ
Находящиеся
в
эксплуатации
подзарядные
агрегаты
типа
ВАЗП
не
обеспечивают
требуемые
уров
-
ни
стабилизации
напряжения
под
-
заряда
и
пульсаций
напряжения
постоянного
тока
(
что
отрицательно
сказывается
на
сроке
службы
АБ
),
маломощны
и
сегодня
выработа
-
ли
свой
ресурс
.
Ситуация
с
низким
уровнем
стабилизации
напряжения
усугубляется
«
человеческим
факто
-
Рис
. 2.
Поперечный
срез
решётки
со
слоем
коррозии
Рис
. 3.
Сульфатация
пластин
Рис
. 4.
Изменение
структуры
активной
массы
отрицательной
пластины
к
концу
срока
службы
•
осыпание
активной
массы
поло
-
жительных
пластин
;
•
деформация
(
рост
)
положитель
-
ных
пластин
;
•
прорастание
дендритов
свинца
и
короткие
замыкания
между
разноимёнными
пластинами
;
•
саморазряд
;
•
сульфатация
(
необратимая
);
•
пассивация
пластин
.
КОРРОЗИЯ
РЕШЁТКИ
ПОЛОЖИТЕЛЬНОГО
ЭЛЕКТРОДА
Коррозия
идёт
постоянно
и
ни
-
когда
не
останавливается
.
Суть
86
СЕТИ РОССИИ
ром
».
Выходное
напряжение
заряд
-
ных
агрегатов
ВАЗП
меняется
в
за
-
висимости
от
входного
переменного
напряжения
,
и
оперативный
персо
-
нал
вынужден
постоянно
регулиро
-
вать
выходное
напряжение
устрой
-
ства
.
При
этом
на
практике
из
-
за
высокой
степени
изношенности
или
неисправности
регулировочных
по
-
тенциометров
настроить
выходное
напряжение
ВАЗП
с
хорошей
точно
-
стью
не
представляется
возможным
.
Находящиеся
в
эксплуатации
заряд
-
ные
агрегаты
ВАЗП
не
соответствуют
требованиям
к
качеству
питания
для
современных
АБ
и
микропроцессор
-
ных
терминалов
релейной
защиты
по
уровню
пульсаций
постоянного
тока
.
Это
делает
невозможным
пита
-
ние
потребителей
постоянного
тока
от
зарядных
устройств
без
подклю
-
ченной
АБ
.
Ещё
одной
серьёзной
пробле
-
мой
,
напрямую
связанной
с
экс
-
плуатацией
АБ
,
является
отсутствие
автоматической
температурной
ком
-
пенсации
напряжения
подзаряда
.
Температурный
режим
эксплуатации
АБ
оказывает
существенное
влия
-
ние
на
срок
службы
аккумуляторов
.
При
отклонении
температуры
акку
-
муляторов
от
номинальной
для
под
-
держания
состояния
полной
заря
-
женности
,
минимизации
процессов
коррозии
и
сульфатации
необходимо
корректировать
напряжение
посто
-
янного
подзаряда
с
коэффициентом
= -3,3
мВ
/
о
С
на
каждый
элемент
АБ
.
Таким
образом
,
например
,
при
снижении
температуры
на
10
о
С
для
аккумуляторной
батареи
,
состоящей
из
104
элементов
,
требуется
повы
-
сить
напряжение
постоянного
под
-
заряда
на
3,43
В
,
а
при
повышении
температуры
на
10
о
С
—
понизить
на
-
пряжение
на
3,43
В
.
Отслеживать
и
осуществлять
такую
корректировку
в
ручном
режиме
не
пред
-
ставляется
возможным
.
Причиной
постоянного
недозаряда
АБ
и
,
как
след
-
ствие
,
снижения
срока
её
службы
является
неправиль
-
ный
выбор
числа
элементов
при
замене
аккумуляторной
батареи
типа
СК
на
новую
.
Причина
заключается
в
раз
-
личии
напряжения
постоян
-
ного
подзаряда
для
батарей
типа
СК
и
современных
типов
: OPzS, OGi, Vb, GroE.
Напряжение
постоянного
подзаряда
для
аккумуляторов
типа
СК
составляет
2,15—2,2
В
/
эл
.,
поэто
-
му
для
питания
цепей
РЗиА
исполь
-
зовалась
батарея
,
состоящая
из
108
элементов
(
основная
группа
элемен
-
тов
).
Напряжение
постоянного
под
-
заряда
(
напряжение
на
шинах
ШУ
)
при
этом
составляло
232—235
В
.
В
настоящее
время
произво
-
дители
современных
малообслужи
-
ваемых
АБ
требуют
обеспечения
напряжения
постоянного
подзаряда
2,23
В
/
эл
.
Следовательно
,
для
содер
-
жания
такой
же
группы
из
108
ма
-
лообслуживаемых
аккумуляторов
в
полностью
заряженном
состоянии
требуется
напряжение
на
ШУ
/
ШС
108
х
2,23 = 240,84
В
—
это
зна
-
чение
находится
на
границе
пре
-
дельно
допустимого
диапазона
для
напряжения
питания
устройств
ре
-
лейной
защиты
.
Как
правило
,
опе
-
ративный
персонал
подстанции
не
допускает
повышения
напряжения
на
шинах
ШУ
/
ШС
больше
240
В
,
что
приводит
к
постоянному
недо
-
заряду
АБ
из
108
элементов
,
повы
-
шенной
сульфатации
пластин
и
,
как
следствие
,
к
потере
ёмкости
и
со
-
кращению
срока
службы
.
Поэтому
при
замене
АБ
на
но
-
вую
необходимо
обязательно
учи
-
тывать
изменение
напряжения
подзаряда
и
выбирать
число
эле
-
ментов
в
батарее
исходя
из
условий
обеспечения
допустимого
диапа
-
зона
напряжения
на
потребителях
постоянного
тока
во
всех
режимах
работы
АБ
.
Оптимальным
числом
элементов
в
устанавливаемой
АБ
(
основной
группе
аккумуляторов
)
является
104
элемента
.
В
этом
случае
напряжение
постоянного
подзаряда
АБ
должно
составлять
:
104
х
2,23 = 231,92
В
.
Кроме
того
,
для
обеспечения
максимального
срока
службы
и
быстрого
приведения
АБ
в
рабо
-
чее
состояние
после
аварийных
и
рабочих
разрядов
рекомендуется
проводить
ускоренный
заряд
повы
-
шенным
напряжением
.
Для
боль
-
шинства
современных
зарядно
-
выпрямительных
устройств
эта
функция
реализована
в
автомати
-
ческом
режиме
после
восстанов
-
ления
питания
собственных
нужд
подстанции
.
В
этом
случае
напряже
-
ние
ускоренного
заряда
составляет
104
х
2,3 = 239,2
В
—
это
значение
не
превышает
<U
ном
.
+10%.
На
шестнадцати
из
30-
ти
обсле
-
дованных
подстанций
применена
схема
СОПТ
с
дополнительными
«
хвостовыми
»
элементами
АБ
,
то
есть
нагрузка
,
потребляющая
ток
в
непрерывном
режиме
(
цепи
управ
-
ления
и
сигнализации
),
запитана
от
основной
части
АБ
.
Толчковая
нагрузка
—
цепи
питания
приводов
высоковольтных
выключателей
,
питается
от
всей
АБ
.
При
этом
на
этих
подстанциях
используются
ЗВУ
одноканального
исполнения
(
ВАЗП
,
ПНЗП
),
которые
подключены
ко
всей
АБ
.
Чтобы
избежать
перена
-
пряжения
на
дополнительных
«
хво
-
стовых
»
элементах
,
к
ним
подключа
-
ют
реостаты
или
другие
балластные
сопротивления
для
обеспечения
тока
нагрузки
,
сопоставимого
с
током
нагрузки
основной
группы
.
Использование
балластных
сопро
-
тивлений
приводит
к
повышенно
-
му
износу
элементов
«
хвостовой
»
группы
АБ
.
Возможны
ситуации
,
когда
элементы
«
хвостовой
»
части
АБ
могут
остаться
без
подзаряда
,
а
балластное
сопротивление
оста
-
ётся
подключённым
к
элементам
АБ
.
При
этом
возникает
опасность
глубокого
или
полного
разряда
«
хво
-
стовых
»
элементов
,
что
приводит
к
выходу
из
строя
этих
аккумуляторов
.
Компания
«
ЭНЭЛТ
.
КОМ
»
имеет
штат
высококвалифи
-
цированных
специалистов
и
значительный
опыт
для
реа
-
лизации
полного
комплек
-
са
работ
по
реконструкции
систем
оперативного
по
-
стоянного
тока
подстанций
35—750
кВ
в
соответствии
с
требованиями
стандарта
СТО
56947007-29.120.40.041-
2010 «
Системы
оперативно
-
го
постоянного
тока
подстан
-
ций
»,
утверждённого
ОАО
«
ФСК
ЕЭС
».
Оригинал статьи: Комплексное обследование аккумуляторных батарей на подстанциях
Компанией ООО «ЭНЭЛТ.КОМ» в период с 2009 по 2011 гг. проводились обследования состояния систем оперативного постоянного тока и диагностика аккумуляторных батарей (АБ) с определением фактической остаточной ёмкости без перерыва гарантированного питания потребителей постоянного тока на действующих подстанциях в филиалах ОАО «Сетевая компания».
