淺談變電站蓄電池日常維護及應急處置

李宇村，朱 鵬

（廣東電網公司梅州供電局，廣東 梅州 514021）

1 概述

近年來，隨著科學技術的不斷進步，變電站廣泛使用閥控鉛酸蓄電池。因該蓄電池具有全密封、無需加水維護的特點，也被稱為“免維護”蓄電池。但由于工作人員疏于日常規范管理和維護，導致該蓄電池在正常使用中經常出現容量不足或過早失效現象，大大縮短了該蓄電池的正常使用壽命。

以近10年某電網公司的事故案例分析來看，因直流系統故障造成的事故比例不小，所以如何在第一時間正確處理直流系統故障是擺在運維人員面前的一項重要任務，已關系到整個電力系統的穩定運行。

2 閥控鉛酸蓄電池簡介

2.1 工作原理

閥控鉛酸蓄電池由正負板極柵、絕緣隔板、硫酸電解液、塑料外殼及安全閥組成。其正負極一般采用Ph-Ca或Ph-Sb合金，負極板活性物質相對于正極板活性物質過剩，有利于氫氧復合反應，提高析氫過電位；正負極的活性物質與電解質起電化反應，使電池產生電流。

在放電過程中，兩極活性物質逐漸消耗，負極活性物質放出電子而被氧化，正極活性物質吸收從外電路流回的電子而被還原，這樣負極電位逐漸升高，正極電位逐漸降低，兩極間的電位差也逐漸降低。由于電化反應形成新的化合物，增加了電池的內阻，使蓄電池輸出的電流逐漸減少，當蓄電池兩極間的端電壓低于一定限度時，電池終止放電。蓄電池放電后當外接直流電源時，可將形成的新化學物還原成原來的活性物質。蓄電池充電過程中，負極處于不完全充電狀態，使氧氣的析出先于氫氣的析出，而析出的氧在密封條件下能擴散到負極而被鉛吸收變成氧化鉛，最后和硫酸作用生成硫酸鉛和水，負極在充電時硫酸鉛又被還原為鉛。由此周而復始，完成整個電池的充、放電過程。

2.2 工作環境

閥控鉛酸蓄電池正常使用的工作環境如下：

(1)大氣壓力處于80～110 kPa之間，且處于海拔2 000 m及以下；

(2)在設備運行期間，周圍空氣溫度不高于40 ℃，且不低于-10 ℃；

(3)設備在5 %～95 %濕度運行時，產品內部既不應凝露也不應結冰；

(4)分組蓄電池應分布在不同室內，不具備條件時可在一個室內用防爆墻隔開。室內地板瓷塊采用防酸瓷塊，使用防爆空調、防爆燈，照明線路采用埋藏安裝，控制開關安裝在室外。進出門要加裝防鼠擋板，整個蓄電池室必須安裝排風機，以保持室內空氣流通。

3 閥控鉛酸蓄電池壽命的影響因素

封閉式閥控鉛酸蓄電池正常使用壽命應該在10年以上，但在實際使用過程中往往會出現電量不足或過早失效現象，影響蓄電池的使用壽命。據資料分析，影響蓄電池使用壽命的主要因素有：環境溫度、充電過壓及過度放電等。

(1)在環境溫度25 ℃下，溫度每升高10 ℃，蓄電池壽命縮短一半。因此，環境溫度對蓄電池壽命的影響大，特別是在蓄電池靠近發熱源、通風不好的環境下，還會因高溫造成蓄電池鼓脹。

(2)浮充電壓設置過高時，由于蓄電池長期處于過充電狀態，導致其內部產生的氣體量增加；同時因安全閥經常處于開閥狀態，引發蓄電池嚴重失水，使電解液濃度增大，造成蓄電池內部腐蝕加快、容量失效等。

(3)電池過量放電時，由于其內部產生過量的硫酸鉛，造成極板體積增大，引起極板彎曲、膨脹，嚴重時還將導致蓄電池槽脹裂。一旦進入過放電狀態，蓄電池端電壓會加速下降，極易造成供電中斷，還會造成活性物質過度消耗，導致活性物質孔隙和下次充電所預留的反應面積減少，造成蓄電池后續充電及使用維護困難，最終導致蓄電池無法充滿電，容量大幅下降。

4 閥控鉛酸蓄電池的日常維護

(1)檢測蓄電池的電流、充電機的負荷電流與直流母線電壓有無異常變化。

(2)專業人員按檢查巡視周期，每季度對所屬各站直流設備巡視1次。對舊設備、運行不穩定設備和運行年限達6年以上的蓄電池，應根據實際情況縮短巡視周期。

(3)每月定期測量1次單體電壓及終端電壓。如發現個別電池(2 V系列)浮充電壓低于2.18 V/單體時，應對電池組進行人工轉換均衡充電。具體方法是：在環境溫度25 ℃且充電電壓為2.30 V/單體時，充電24 h后轉為均充。若仍不能達到正常電壓值范圍，應報主管班組進行單只電池充放電試驗。試驗仍不合格的，應使用原廠同型號的蓄電池替換。所以，測量端電壓不能在浮充狀態下，而應在放電狀態下進行，這樣測得的數值才是可靠的。

(4)為保證蓄電池在市電事故情況下有足夠的能量輸出，每年應進行1次核容及測內阻試驗，核容的具體方法是：將蓄電池脫離充電狀態，轉為檢修狀態。如500 Ah，110 V的蓄電池組，將蓄電池組充滿容量后，按規定的恒定電流進行放電，直至其中一個蓄電池放至終止電壓時為止，再按下式進行容量計算：

式中：C為蓄電池組容量，Ah；If為恒定放電電流，A；t為放電時間，h。

根據公式計算可知：當調節放電電流為50 A時，其放電時間應為10 h。若放電10 h后，蓄電池的容量為額定容量的80 %以上，即容量≥400 Ah，則說明此組蓄電池容量符合要求。

(5)當蓄電池做核容試驗不合格時，若蓄電池容量為額定容量的75 %～79 %，則根據廠家建議，應考慮連續再做2～3個充放電回合，就能達到在短時間內激活蓄電池的活性物質的效果，使蓄電池容量達到額定容量的80 %以上。

5 閥控鉛酸蓄電池監測系統

變電站直流操作電源系統母線采用分段運行方式，并在2段直流母線之間配置聯絡斷路器和隔離開關，正常運行時斷路器和隔離開關處于斷開位置。每段母線應分別用1組獨立的蓄電池供電，蓄電池和其充電裝置應接在同一段母線上。每臺充電裝置都配有獨立的微機監控裝置；每段直流輸出母線都配有1套微機絕緣監察裝置，以實時監測和顯示每回動力，控制輸出回路的輸出電壓、對地電壓、絕緣電阻。

每組蓄電池均裝有蓄電池巡檢儀(或蓄電池在線監測儀)，并通過RS-485通訊網將每只蓄電池的電壓、溫度、壓差等傳入微機監控裝置進行顯示或控制(如壓差超標報警等)。2套蓄電裝置互為備用，每組均配置額定電壓2 V的蓄電池103只(或104只)，其均充電壓為242 V，浮充電壓為232 V，均在控母電壓220×(1±10 %)V范圍內，故可不用電壓調整單元。

因此，控制母線和合閘母線可合二為一，高頻開關電源模塊全部為充電模塊。充電模塊數應根據電池的容量選擇，正常情況為N+1組運行。任一組模塊發生故障停用時，裝置仍能正常運行。

6 閥控鉛酸蓄電池故障應急處置

(1)當蓄電池出現漏液、外觀變形、發熱、殼蓋裂開、噴液、起火等情況時，應立即停止運行該組蓄電池。救火時應采用粉末(ABC)滅火器滅火，禁止用泡沫滅火器或水進行滅火。

(2)當直流系統出現接地現象、蓄電池出現異常和定期充放電時，必須把蓄電池退出運行，將其轉為檢修狀態。

7 結束語

雖然閥控鉛酸蓄電池比傳統的鉛酸蓄電池日常維護簡單，但決不能疏忽大意。只有做好日常的維護工作，有針對性地開展應急處置演練，才能保證二次系統的心臟——蓄電池健康、穩定運行。

1 GB/T19638.2—2005固定型閥控密封式鉛酸蓄電池[S].

2 童松偉，李 民，莫雪梅．變電站閥控式鉛酸蓄電池3 h率放電核容方法研究[J]．電力安全技術，2014(2)．