高壓配電室免維護膠體蓄電池的使用與維護

于海生

摘 要：介紹高壓配電室免維護膠體蓄電池的原理與安全運行維護。針對我廠各高壓配電室的充電設備和免維護蓄電池在實際運行中出現的問題進行了分析探討，總結出一些運行及維護經驗。

關鍵詞：免維護蓄電池;運行;維護

1 護膠體蓄電池內部結構

膠體蓄電池依其電解液為“膠狀物體”而得名，膠體蓄電池正負極板柵是由鉛、鈣、錫合金澆鑄而成。蓄電池活性物質是由高純度的鉛制成，隔板的主要材料是高分子聚合物，具有良好的耐高溫性能和機械強度，因而對震動和機械碰撞有很強的抵制力。隔板的作用主要是使正負極板之間保持有一定的距離，同時使活性物質完全同膠體電解液發生反應。在隔板不起伏面有一層很薄的超細玻璃纖維，它構成完整膠體隔板的一部分，能使正極板電解液充分的接觸。安全閥安裝在蓄電池上表面，當蓄電池內部壓力達到8.4Kpa時，安全閥自動打開排氣，壓力釋放后自動關閉。

2 膠體電池的優點

1）深度放電后回充性強，甚至在放電后未及時補充電的情況下其容量能100%得到回充。2）適用于高溫環境和電力干線供電不穩的環境。3）電池使用膠體電解液，不會流動，其在電池內部不產生分層現象。4）無需平衡充電，自放電小，內阻低，充電接受能力強，電池內部水份損耗非常小。5）采用厚極板，減小板柵腐蝕，極大提高循環壽命，正常使用壽命達12年。

3 膠體電池的充放電原理

雖然免維護膠體蓄電池相比普通鉛酸蓄電池有很多優點，但它仍是鉛酸蓄電池，充放電過程中的化學反應式如下

膠體蓄電池在充電過程中和充電終止時會出現水被電解的現象，通常情況下，正極出現氧氣，負極出現氫氣。由于電池采用免維護極板，使氫氣析出時電位提高，加上反應區域和反應速度的不同，使正極出現氧氣先于負極出現氫氣。由于膠體蓄電池結構，使電池內部保留一定壓力和氣體，保證上述反應循環進行，與此同時也抑制負極氫氣的析出，控制了電池內水份的消耗，因此電池可以密封運行。

4 影響膠體蓄電池壽命的主要因數：

蓄電池的運行溫度、過度充電、放電以及長期不良的浮充電會對蓄電池的使用壽命產生影響。

1）運行溫度對蓄電池的影響：蓄電池應放置在通風、干燥、遠離熱源處和不易產生火花的地方，安全距離為0.5m以上。在環境溫度以20℃最佳，隨著電池溫度的變化，其放電容量也隨之變化，見下表。

環境溫度過高對蓄電池使用壽命的影響很大。蓄電池的溫度升高時，極板腐蝕將加劇，從而使電池壽命縮短。蓄電池在20℃的環境下可獲得較長的壽命，長期運行溫度若升高10℃，使用壽命約降低一半。

2）過度充電對蓄電池的影響：長期過充電狀態下，正極因析氧反應，水被消耗，氫離子增加，從而導致正極附近酸度增加，板柵腐蝕加速，使板柵變薄加速電池的腐蝕，使電池容量降低;同時因水損耗加劇，將使蓄電池有干涸的危險，從而影響蓄電池壽命。

3）過度放電對蓄電池的影響：蓄電池過度放電主要發生在交流電源停電后，蓄電池長時間為負載供電。當蓄電池被過度放電到其電壓過低甚至為零時，會導致電池內部有大量的硫酸鉛被吸附到蓄電池的陰極表面，在電池的陰極造成“硫酸鹽化”。硫酸鉛是一種絕緣體，它的形成必將對蓄電池的充、放電性能產生很大的負面影響，因此在陰極上形成的硫酸鹽越多，蓄電池的內阻越大，蓄電池的充、放電性能就越差，蓄電池的使用壽命就越短。

4）長期浮充電對蓄電池的影響：充電方法必須采用限流—恒壓方法進行。蓄電池在恒壓充電時電流逐漸減少，并最終趨于穩定，如果放出額定容量的30%左右（以0.1C放電3小時），放電每小時應測一次單體電池及電池組電壓、放電電流、溫度等，放電后應進行均衡充電然后轉浮充進行。充電設備的參數，根據所配蓄電池的參數進行調整正確，一定要保證浮充電壓、均充電壓在合格范圍內，保證蓄電池正常浮充電運行，不至于造成過充、過放電。參數設定好后，如無特殊需要，不要隨意更改。

蓄電池在長期浮充電狀態下，只充電而不放電，勢必會造成蓄電池的陽極極板鈍化，使蓄電池內阻增大，容量大幅下降，從而造成蓄電池使用壽命縮短。、

5 免維護膠體蓄電池的運行與維護

膠體蓄電池為連續浮充電應用設計的，也可用于循環充放電使用。由于膠體蓄電池全密封、無須加水維護，故常冠以“免維護”的稱號?！懊饩S護”這一詞給使用者帶來了認識上的誤區，導致使用者放松了對膠體蓄電池的日常維護和管理。實際上免維護膠體蓄電池僅是不需要維護過程中加水，其它方面的維護是必要的。

1）在運行中，值班員應主要監視蓄電池組的端電壓值，浮充電流值，每只蓄電池的電壓值、蓄電池組及直流母線的對地電阻和絕緣狀態，檢查外觀有無異常變形和發熱，并保持完整運行記錄。2）每月應測一次電池單體電壓及終端電壓，檢查充電設備運行參數是否在合格范圍之內，有無故障告警信號。浮充總電壓應達到蓄電池要求，并保持誤差在1%之內。3）蓄電池運行期間，每半年應檢查一次連接導線，螺栓是否松動或腐蝕污染，松動的螺栓必須及時擰緊，腐蝕污染的接頭應及時清潔處理或更換。電池組在充放電過程中，若連接線發熱或壓降大于10mV以上，應及時對連接線接觸部位進行打磨清潔處理，必要時給予更換，使之保持良好的接觸狀態。4）每年要進行一次容量恢復試驗，讓電池內的活化物質活化，恢復電池的容量。其主要方法是將電池組脫離充電機，在電池組兩端加上可調負載，使電池組的放電電流為額定容量的0.1倍，每半小時記錄一次電池電壓，直到電池電壓下降到1.8V/只（對于2V/只的單體電池）或10.8V/只（對于12V/只的單體電池）后停止放電，并記錄時間。靜置2小時后，再用同樣大小的電流對蓄電池進行恒流充電，使電池電壓上升到2.35V/只或14.1V/只，保護該電壓對電池進行8小時的均衡充電后將恒壓充電電壓改為2.25V/只或13.5V/只，進行浮充充電。上述方法，可以放出蓄電池容量的80%，由于考慮到安全運行，也可以放出蓄電池容量的30～50%左右，這需要查蓄電池的放電曲線來進行。蓄電池組容量均達不到額定容量的80%以上，可認為此組閥控式蓄電池壽命終止，應予以更換。5）正常浮充運行是不需要均衡充電，如發現出現以下情況應進行均衡充電：（1）正常浮充時，蓄電池單體電壓偏差超過0.1V。（2）個別單體電池電壓低于2.18V或13.4V。（3）長期達不到浮充要求，每半年進行一次。（4）放電后24小時之內未及時充電。（5）長期小電流深度放電。（6）過流放電（電流大于規定20%）和過量放電（超過額定容量10%應立即進行均衡充）。（7）蓄電池因單只容量不夠需更換時，只能一次性全部更換，不能僅把性能指標不夠的蓄電池單獨更換下來，否則會因蓄電池的內阻不平衡而影響整組電池的發揮，縮短整組電池的使用壽命。

6 結論

經過幾年的實際運行，我們逐漸摸索出免維護膠體蓄電池及充電設備運行使用維護的一些經驗，對出現的問題能夠進行處理和解決，保證了直流設備的安全運行。完善了運行規程，使運行、檢修人員便于監護、維護蓄電池。

參考文獻

[1]尹立兵，李豐，王志文.電動車用密封式膠體鉛酸蓄電池的原理與維護[J].船電技術，2018，038（006）：23-25.