蓄電池達不到預期使用壽命的原因分析及解決方法

黃劍　徐沁

摘 要：電力系統中蓄電池組可在交流停電的情況下為各種重要設備提供不間斷的直流電源，按照目前的維護方式，蓄電池平均使用壽命只有6年，而蓄電池生產廠家提供的蓄電池預期使用壽命通常可達到8～10年。該文主要從蓄電池的原理及目前所采取的維護方式出發，分析了導致蓄電池使用壽命不及預期的原因，并針對以上原因提出了相應的解決方法。

關鍵詞：蓄電池 預期 使用壽命

中圖分類號：TM72 文獻標識碼：A 文章編號：1674-098X（2016）11（c）-0054-02

電力系統中，變電站內直流系統主要由充電裝置、蓄電池組和直流饋電柜三大部分組成。蓄電池組能夠在交流停電情況下保證直流系統繼續為變電站的合閘、繼電保護、自動裝置、信號裝置等提供操作電源及事故照明和控制用直流電源。

蓄電池組由若干只蓄電池串聯而成，而蓄電池是一種化學能源，它能把電能轉變為化學能儲存起來，當需要提供電源時，又能把化學能轉變為電能釋放出來，蓄電池內部的化學反應方程式如下：

蓄電池的壽命不僅與產品的質量有關，而且還與技術管理、使用方法、運行維護方式等因素有關。目前，蓄電池生產的技術工藝水平已經非常成熟，且出廠前都要經過檢驗，因此質量都能得到保障；而電力系統中對蓄電池的技術管理、使用方法也有相關的規范標準，因此該文主要從蓄電池的運行維護方式出發來分析其對蓄電池使用壽命的影響。

1 蓄電池的運行維護方式

新安裝的蓄電池在驗收時需要進行全容量試驗，以判斷蓄電池各項數據是否合格。以后每2年進行一次核對性充放電試驗，運行5年以后每年需進行一次核對性充放電試驗。若變電所只有一組蓄電池組，則進行半容量充放電試驗，若兩組，則進行全容量充放電試驗。

蓄電池的放電主要通過專用的放電儀以電流放電。

蓄電池的充電主要包括2個階段，第一個階段是恒流限壓充電，采用電流進行恒流充電，當蓄電池組端電壓上升到2.35 V×N限壓值時轉為恒壓充電；第二個階段是恒壓充電，當充電電流減少至0.1電流時，充電裝置倒計時開始啟動，倒計時結束后充電裝置轉為正常的浮充電方式運行，浮充電電壓為2.25 V×N。

另外，系統還會以3個月為周期，定期對蓄電池組進行一次充電過程。

2 現象及影響

通過以上運行維護方式對蓄電池組進行充放電，通常在第4年就會出現如圖1所示現象。

規程中，蓄電池的浮充運行電壓設定值為2.25 V，運行中允許的電壓偏差值是±0.05 V，而上述的蓄電池浮充運行電壓嚴重偏離規定運行值。

單體蓄電池的浮充電壓如果長期偏低，再加上自放電，其正、負極板上的有效活性物質將會減少，若長時間得不到處理會使正極板上的有效活性物質鈍化，負極板上的有效物質硫酸鹽化，從而造成蓄電池容量迅速下降。

單體蓄電池的浮充電壓如果長期偏高，則會加劇正極板柵的腐蝕，且板柵的腐蝕速度與浮充電壓成正比，過高的浮充電壓也會使蓄電池內盈余氣體增多，影響氧的再化合效率，使板柵腐蝕加劇，從而使電池提前損壞。

3 原因分析

蓄電池組由多只蓄電池串聯組成，由電工學理論可知，在串聯電路中通過每只電池的電流是完全相同的，這些電能在充電時大部分使蓄電池有效物質還原；另一部分則在電池內部變成熱能被消耗掉。因為每只蓄電池內部的自放電和內阻不可能完全一致，經過一段時間的浮充電或儲存，或經過停電后由電池單獨放電，會使每只電池的充電效率不可能完全一致，就會出現部分電池充電不足，電池兩端浮充電壓偏低，而蓄電池組端電壓又是不變的，那么勢必會引起其他的電池兩端浮充電壓偏高，引起過充電。

4 解決方法

根據以上分析，蓄電池的浮充電壓只有在長期處于偏高或偏低時才會對蓄電池的極板造成不可逆的損壞，因此我們可以考慮在蓄電池的巡檢設備上加裝一套蓄電池電壓在線均衡設備，這套設備要具有對每只電池電壓進行檢測比對并進行自動充放電的功能模塊，即對檢測到的電壓偏高的蓄電池進行單獨放電，對電壓偏低的蓄電池進行單獨充電，直到達到規定值以內停止。

除此之外，還應在蓄電池電壓在線均衡設備上增加充電裝置狀態檢測單元，即系統只有處在正常浮充狀態下才可對蓄電池進行獨立均衡操作。在線均衡設備對蓄電池的電壓均衡精度要求不能過高，在1%以內即可，過高的設定值會使設備運行時間太長，從而增加不必要的損耗。

通過人為方式進行電壓均衡的結果，如圖2所示。

5 結語

如果在蓄電池巡檢儀上加裝蓄電池電壓在線均衡模塊，那么蓄電池的電壓將被實時監控并有效控制在2.230～2.270 V，比規程中規定的2.200～2.300 V范圍還小，且更接近于電池的理想運行電壓2.25 V，更好地避免了電池因過充或欠充而導致的電池使用壽命縮短的情況出現。

如果均衡后電池的平均使用壽命可以達到9年，那么就在原來的基礎上延長了3年的使用壽命，這樣的話可以為公司節省一筆不小的開支。

參考文獻

[1] 國家電網公司人力資源部直流設備檢修[M].中國電力出版社，2010