變電站閥控式密封鉛酸蓄電池的使用及維護措施

張素梅

【摘 要】蓄電池是變電站直流系統(tǒng)至關重要的設備。蓄電池是有一定使用壽命的，如果不了解蓄電池的放電特性，平時不注意維護，就會引起容量損失而提前失效，一旦蓄電池容量下降而達不到預定的放電時間，就不能保證變電站直流電源容量要求，造成設備事故，本文闡述了蓄電池的充、放電特性及使用中出現(xiàn)問題，因而正確的使用和維護蓄電池。

【關鍵詞】蓄電池；閥控式；維護

0 引言

隨著經(jīng)濟發(fā)展，人們對電力行業(yè)的依賴程度進一步加深，對供電可靠性提出了更高的要求，在電力系統(tǒng)變電站，蓄電池作為備用電源在直流系統(tǒng)中起著及其重要的作用，平時蓄電池處于浮充電狀態(tài)下，由交流電經(jīng)整流設備變換成直流向負荷供電，而在交流失電或其它事故狀態(tài)下時，蓄電池是負荷的唯一電源，一旦出現(xiàn)問題，供電系統(tǒng)將面臨癱瘓，造成設備停運及重大運行事故。目前寧夏地區(qū)變電站全部使用閥控式密封鉛酸蓄電池（VRLA，稱免維護蓄電池），具有不需要加水、不溢酸、酸霧極少等特點，因為是全密封電池，無須加水，這給維護帶來很多好處，但同時也給觀測和維護帶來困難。“免維護”這一名詞又給使用者帶來認識上的誤區(qū)，導致使用者放松對蓄電池的日常維護管理 。由于閥控蓄電池在我國問世只有十幾年，運行維護經(jīng)驗較少，需要我們正確使用和維護才能確保其容量滿足運行要求。

1 影響閥控式密封鉛酸蓄電池使用壽命的因素

寧夏地區(qū)110kV及以上變電站蓄電池多采用國產(chǎn)電池，如：哈爾濱光宇、哈爾濱九州、重慶萬里、廣東湯淺、武漢712廠電池，從使用情況上看，蓄電池都在運行中出現(xiàn)的問題主要有：電池極柱“硫化”現(xiàn)象較多、漏液、電池電壓過低及內(nèi)阻增大的情況。

1.1 閥控式密封鉛酸蓄電池的壽命

很多蓄電池生產(chǎn)廠家說明書將蓄電池的壽命標注為10年、15年，是過分夸大了。無論進口、國產(chǎn)電池，實際使用后都證實了這一點。因而在說明書上標稱5年比較適當，對于膠體蓄電池，如德國陽光、銀彬方可用十年以上。另外廠家說明書上標注的壽命是有前提的，要在規(guī)定的運行溫度，標準的充放電方式[包括負載大小下運行，實際上這些條件，只有在實驗室才能達到。國產(chǎn)的蓄電池大多在使用5、6年后極柱就出現(xiàn)“硫化”現(xiàn)象。

1.2 影響閥控蓄電池壽命主要有如下幾個因素：

1.2.1 運行溫度

閥控蓄電池壽命對溫度十分敏感，一般要求電池運行環(huán)境溫為15℃-25℃，當環(huán)境溫度超過25℃后，每升高10℃電池壽命就要縮短一半。

例如：對5年期壽命的電池，當環(huán)境溫度為35℃時，實際壽命只有2.5年，如果再升高10℃達到45℃時，其壽命只有約1.25年了。對于處在西北地區(qū)來說，風沙較大，全年平均溫差也大，加上安裝閾控蓄電池的配電室，為防小動物入室，門窗都比較封閉，室內(nèi)溫度變化還要大，對蓄電池的運行極為不利。

1.2.2 過度放電

蓄電池被過度放電是影響蓄電池使用壽命的另一重要因素。這種情況主要發(fā)生在交流停電或充電模塊損壞、故障后，蓄電池組為負載供電期間。當蓄電池被過度放電到輸出電壓為零時，會導致電池內(nèi)部有大量的硫酸鉛被吸付到電池的陰極表面，形成電池陰極的“硫酸鹽化”。由于硫酸鉛本身是一種絕緣體，它的形成必將對電池的充、放電性能產(chǎn)生不好的影響。因此，在陰極板上形成的硫酸鹽越多，電池的內(nèi)阻越大，電池的充、放電性能就越差，其使用壽命就越短。

1.2.3 板柵的腐蝕

板柵腐蝕是影響蓄電池使用壽命的重要原因。在開路狀態(tài)下，鉛合金與活性二氧化鉛直接接觸，而且共同浸在硫酸溶液中，它們各自與溶液建立不同的平衡電極電位。正極柵板不斷溶解，特別是在過充電狀態(tài)下，正極由于析氧反應，水被消耗，H+增加，從而導致正極附近酸度增高，反柵腐蝕加速，如果電池使用不當，長期處于過充電狀態(tài)，那么電池的柵板就會變薄，容量降低，會縮短使用壽命。

1.2.4 浮充電狀態(tài)對蓄電池使用壽命縮短

目前，蓄電池大多數(shù)都處于長期的浮充電狀態(tài)下，只充電，不放電，這種工作狀態(tài)極不合理。大量運行統(tǒng)計資料表明，這樣會造成蓄電池的陽極極板鈍化，使蓄電池內(nèi)阻急劇增大，使蓄電池的實際容量（Ah）遠遠低于其標準容量，從而導致蓄電池所能提供的實際后備供電時間大大縮短，減少其使用壽命。

1.2.5 失水

蓄電池失水也是影響其使用壽命的因素之一，蓄電池失水會導致電解液比重增加，電池柵板的腐蝕，使蓄電池的活性物質(zhì)減少，從而使蓄電池的容量降低而導致其使用壽命減少。當失水5.5%時，容量降到75%；失水達到25%時，容量基本消失。

1.2.6 充電裝置輸出電壓質(zhì)量不好

目前，寧夏地區(qū) 110kV及以上變電站部分老站充電裝置使用硅整流充電裝置以外，其余站均采用充電模塊，充電裝置輸出的直流電壓對蓄電池的使用壽命影響較大，當在浮充電狀態(tài)下，充電電壓長時間過高時（過充電），會使電池液體減少、加速正極板柵腐蝕、縮短壽命；長時間偏低時（充電不足），加速正極板柵腐蝕和負極活物質(zhì)劣化，縮短壽命，不能滿足負載的使用要求。

2 閥控式密封鉛酸蓄電池正確的維護和使用方法

為了保持閥控式鉛酸蓄電池的容量并延長其使用壽命，根據(jù)實踐經(jīng)驗總結出以下維護方法：

2.1 保持適宜間距

氧的再化合過程使電池內(nèi)產(chǎn)生較多的熱量，但是排出的氣體量少，減少了熱量的散失，蓄電池內(nèi)部溫度通常會很高，所以蓄電池應放置在通風良好的位置，排列不可過于緊密，單體電池之間應至少保持10mm間距。多層排列時，要考慮蓄電池的排列及換氣，以盡量減少多層使用時上下層的溫度差。

2.2 保持適宜溫度

溫度過高，化學反應加速，鉛、酸的相互作用加強，容易產(chǎn)生硫酸化，降低使用壽命；溫度過低，硫酸粘稠，電子游離速度慢，電極活性差，電池容量下降。10～30℃是較適宜的溫度，根據(jù)實際情況可使用各種手段調(diào)節(jié)溫度。

2.3 保持清潔衛(wèi)

每周定期擦拭蓄電池和機架上的灰塵，保持蓄電池的清潔。灰塵積累太多，會使蓄電池組連接點接觸不良，改變蓄電池充放電時的電壓值，容易引起故障。擦拭蓄電池時切記要用干布或毛刷，最好使用吸塵器。

2.4 每天巡視一次

每天要定時察看蓄電池，一要聞空氣中是否有微酸氣味，如果有微酸氣味，是蓄電池排出的酸霧，要及時進行通風處理；二要看蓄電池的外形有無變形，蓄電池的端子和安全閥有無滲液，安全閥能否正常開啟，但要禁止拆下安全閥和排氣栓。

2.5 每周測試電壓值

蓄電池的單格浮充電壓值為2.23V，不要低于2.16V。電壓選擇過低時，個別電池會由于長期充電不足造成浮充鈍化而失效，電壓過高，則氣體溢出量增加，氣體再化合效率低。蓄電池的均充電壓值為2.35V，不應超過2.40V，充電電壓過高將引起充電電流過大，產(chǎn)生的熱量會使電解液溫度升高，溫度升高又會導致電池內(nèi)阻下降，內(nèi)阻的下降又加大了充電電流，如此循環(huán)會使蓄電池變形、開裂。注意：在測試蓄電池的電壓值時，一定要在電池組兩端點上測量，如果在其他處測試，將會產(chǎn)生電壓降，測試的結果不十分準確。

2.6 每月測量單體蓄電池的電壓值

較多數(shù)目的蓄電池串聯(lián)使用容易存在電壓不均衡的現(xiàn)象，電壓長期不均衡就易產(chǎn)生落后電池，落后電池如果充電不完全，在以后的放電中放電深度會進一步加重，在充電后就更加落后。這樣，充放電次數(shù)越多，不均衡就越突出，致使落后電池失效。所以每月應測量每個單體蓄電池的電壓值，對低于2.2V的蓄電池要進行“活化”處理，使其恢復到完全充電的狀態(tài)，以避免個別落后電池的失效。

2.7 每半年進行一次核對性充放電試驗，這樣有兩個好處

①可對蓄電池的容量進行檢測，評估蓄電池的容量；②可以消除硫酸鹽化。核對性放電方式有兩種：一種是變電站只有一組蓄電池不能退出運行，只能用I10電流恒流放出容量的50%，放電后立即用I10電流進行恒流限壓充電→恒壓充電→浮充電，我們是用備用電池臨時代用，對運行的電池組進行全核對性充放電。另外針對220kV變電站兩個電池組，我們分別進行全核對性充放電，若經(jīng)3次全核對性充放電，容量達不到額定容量的80%以上，則認為此組電池使用年限已到，要安排更換。

2.8 放電時電壓不要低于終止電壓值

蓄電池放電至終止電壓后，電壓會急劇下降，如果再繼續(xù)放電，所獲得的電量很少，意義不大，相反會降低蓄電池的使用壽命，所以通過放電使電壓降低到終止電壓值時應停止放電。不同的放電速率，終止電壓值也不同，放電速率大，生成的硫酸鉛較少，即使放電到電壓相當?shù)蜁r，極板也不會被損壞，放電速率小則硫酸鉛量明顯增加，并且活性物質(zhì)膨脹會產(chǎn)生應力，造成極板彎曲或活性物質(zhì)脫落，影響蓄電池的使用壽命，所以要求取較高的終止電壓值，一般我們設定值為在1.80V。

2.9 不要過度放電

閥控式鉛酸蓄電池在循環(huán)使用時，其壽命主要依賴于放電深度。放電深度越深，PbO2粒子之間的相互結合越松馳，易于脫落，循環(huán)壽命就會縮短。

2.10 新舊蓄電池、不同廠家批次的蓄電池盡量不要混用

因為在充電過程中新舊電池特性值不同，新電池電壓升得快，容易造成舊電池充不飽，始終處于欠電壓工作狀態(tài)，這樣影響整組蓄電池的使用壽命。

2.11 閑置的蓄電池每季度充電一次

因為長期閑置的蓄電池負極將形成一種粗大的、難以接受充電的PbSO4結晶，此現(xiàn)象稱為不可逆硫酸鹽化，會引起蓄電池過早失效。蓄電池的使用壽命一般在8年左右。

2.12 應對變電站直流母線進行紋波測試，對不符合要求的充電裝置進行整改，確保蓄電池浮充電壓合格，延長蓄電池使用壽命。

2.13 根據(jù)《國家電網(wǎng)公司十八項反措》要求，110kV及以上變電站使用硅整流充電裝置的應及時進行更換。

3 結束語

VRLA蓄電池是一個復雜的電化學過程體系，它的性能和壽命取決于制造電極的材料、工藝、活性物質(zhì)的組成和結構，運行狀態(tài)和條件等等因素，現(xiàn)在圍繞VRLA蓄電池的研究和維護領域有許多熱點問題，歸根結底都是為了延長VRLA蓄電池的循環(huán)使用壽命，我們只有掌握正確的安裝、使用方法，很好地進行維護，才能延長其使用壽命，保證預期容量，不影響變電站的安全運行。

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[責任編輯：楊玉潔]