電力通信中蓄電池的運(yùn)行與維護(hù)研究

海南省儋州市供電局通信班 李敏芳

通信電源是電力系統(tǒng)通信設(shè)備中必不可少的組成部分，它的任務(wù)是安全、穩(wěn)定、可靠、不間斷地為通信設(shè)備供電。在通信電源系統(tǒng)中，蓄電池組是組合通信電源系統(tǒng)的重要組成部分，是保證通信供電系統(tǒng)正常運(yùn)行的最后一道防線。在通信電源系統(tǒng)故障，交流市電失壓或站用電中斷的情況下，蓄電池組便發(fā)揮獨(dú)立電源的作用，向通信設(shè)備提供工作電源。因而加強(qiáng)對蓄電池的管理，改善其使用狀況，從而有效地延長蓄電池的使用壽命，具有重要的意義。

一、電力系統(tǒng)通信電源配套的閥控密封鉛酸蓄電池運(yùn)行現(xiàn)狀

以往固定鉛酸蓄電池分為開口式、防酸式和防酸隔爆式等，它們存在體積大，電解液為液體，運(yùn)行操作復(fù)雜等缺點(diǎn)。目前，電力系統(tǒng)通信直流電源系統(tǒng)廣泛使用的閥控密封鉛酸蓄電池基本上克服了一般鉛酸蓄電池的缺點(diǎn)，逐步取代了其他類型的鉛酸蓄電池。

（一）閥控密封鉛酸蓄電池具有以下特點(diǎn)

1.無需補(bǔ)加水和調(diào)酸的比重等，維護(hù)工作量極小，只需定期檢測電池端電壓和放電容量即可.同時(shí)在使用過程中不漏液，無煙霧，不腐蝕設(shè)備及不傷人，對環(huán)境無污染。

2.內(nèi)阻較小，大電流放電性能優(yōu)良，特別是沖擊放電性能極佳。

3.電池的正負(fù)極板完全被隔離板包圍，有效物質(zhì)不易脫落，使用壽命長。25℃浮充電狀態(tài)使用，蓄電池壽命可達(dá)10-15年。

4.極板柵采用無銻鉛合金，自放電電流小，25℃下每月自放電率2%以下，約為其他鉛酸蓄電池的1/4至1/5。

5.結(jié)構(gòu)緊湊，密封性能好，抗震性能好，電解液象凝膠一樣被吸收在高孔率的隔離板內(nèi)，不會輕易流動，可立式或臥式安裝，與設(shè)備同室使用，電池安裝可采用疊放式電池架，占地面積小，節(jié)約電源系統(tǒng)的投資費(fèi)用。

6.體積比老式電池小，而容量卻比老式敞開型電池高。

（二）閥控密封鉛酸蓄電池運(yùn)行維護(hù)中存在的問題

1.閥控密封鉛酸蓄電池生產(chǎn)廠家多、型號雜、產(chǎn)品質(zhì)量參差不齊，檢修維護(hù)技術(shù)不易掌握。

2.閥控密封鉛酸蓄電池正常運(yùn)行時(shí)，浮充電壓設(shè)置過高或過低。

3.均衡充電頻繁，蓄電池過充電。

4.電力調(diào)度系統(tǒng)有相當(dāng)多通信機(jī)房直流不間斷電源只配置1組48V蓄電池，采用離線放電測試時(shí)，一旦市電中斷，就會立即發(fā)生通信系統(tǒng)中斷的嚴(yán)重事故，存在極大安全隱患。

5.離線放電試驗(yàn)后，電池組間直接存在巨大電壓差，并聯(lián)恢復(fù)時(shí)會產(chǎn)生火花，并聯(lián)恢復(fù)困難。

6.放電充電一個(gè)維護(hù)測試過程需要幾十個(gè)小時(shí)，勞動工作強(qiáng)度大，工作效率低。

7.閥控密封鉛酸蓄電池的最佳運(yùn)行環(huán)境溫度為25℃，部分機(jī)房保溫設(shè)施不完善，直接影響其使用壽命。

二、蓄電池的使用壽命和影響其壽命的因素

根據(jù)電力系統(tǒng)通信設(shè)備的需求，閥控式密封鉛酸蓄電池每節(jié)單體電壓一般有2V、6V和12V三種，一般在樞紐大站，常采用壽命長、可靠性高的2V電池，在小型變電站，根據(jù)安裝要求，可采用其他兩種電池。在使用時(shí)將多節(jié)單體蓄電池串連，組成48V的蓄電池組。在對電源系統(tǒng)可靠性要求較高的場合，一般采用兩組蓄電池并聯(lián)運(yùn)行、浮充方式供電。

蓄電池的壽命可分為循環(huán)壽命、浮充壽命和存放壽命。

蓄電池的容量減小到規(guī)定值以前，蓄電池的充放電循環(huán)次數(shù)稱為循環(huán)壽命。

在正常工作條件下，蓄電池浮充供電的時(shí)間，稱為浮充壽命。通常免維護(hù)電池的浮充壽命可達(dá)到10年以上。

由于自放電作用，存放過程中，免維護(hù)電池的剩余容量將逐淅減少，通常，電池剩余容量下降到50%的時(shí)間，稱為存放壽命。在不同的溫度下，電池的剩余容量與存放時(shí)間有一個(gè)對應(yīng)的關(guān)系。當(dāng)環(huán)境溫為250C時(shí)，存放壽命可達(dá)18個(gè)月。當(dāng)環(huán)境溫度為400C時(shí)，存放壽命只有5個(gè)多月，因此免維護(hù)電池的存放溫度不能太高。

影響蓄電池壽命的主要因素有：

1.放電深度對循環(huán)壽命的影響

閥控式密封鉛酸蓄電池是貧液蓄電池，隨著放電時(shí)間的延長，其內(nèi)阻增長較快，端電壓下降較大。當(dāng)達(dá)到終止電壓，應(yīng)立即終止放電，并按要求充電。否則會導(dǎo)致過放電。當(dāng)放電深度為30%時(shí)，充放電循環(huán)次數(shù)可達(dá)1200次；放電深度為100%時(shí)，循環(huán)壽命僅有200次。因此使用中應(yīng)當(dāng)盡量避免電池深度放電。

2.浮充電對使用壽命的影響

根據(jù)加速壽命試驗(yàn)的結(jié)果，免維護(hù)閥控電池在室溫下，浮充壽命可達(dá)10年以上。

浮充電壓過高，電池將長期處于過充電狀態(tài)，使電池的隔板、極板等由于電解氧化而遭破壞，造成電池板柵腐蝕加速，活性物質(zhì)松動，容量失效。

浮充電壓過低，會使蓄電池欠充電，電池極板硫化而縮短電池壽命。

3.充電設(shè)備對使用壽命的影響

電池使用狀態(tài)的好壞，關(guān)鍵還取決于電池的充電機(jī)設(shè)備，若充電機(jī)紋波系數(shù)超標(biāo)恒壓限流特性不好，就會造成蓄電池過充、欠充、電壓過高、電流過大、電池溫度過高等現(xiàn)象，從而縮短電池的使用壽命。

4.環(huán)境溫度對使用壽命的影響

通常來說，若以25℃為基準(zhǔn)，平時(shí)不能超過+15度～+30度。溫度升高將加速蓄電池內(nèi)部水分的分解，在恒壓充電時(shí)，高的室溫環(huán)境，充電電流將增大，導(dǎo)致過充電。電池長期在超過標(biāo)準(zhǔn)溫度下運(yùn)行，溫度每升高10℃，蓄電池的壽命約降低一半。在低溫充電時(shí)，將產(chǎn)生氫氣，使內(nèi)壓增高，電解液減少，電池壽命縮短。

三、閥控密封蓄電池組的運(yùn)行及維護(hù)

（一）閥控密封蓄電池的運(yùn)行方式及監(jiān)視

蓄電池組在正常運(yùn)行中以浮充方式運(yùn)行，浮充電壓值在環(huán)境溫度25℃時(shí)，宜控制在2.23-2.28V/單體。均衡充電電壓值宜控制在2.30-2.35V/單體。在運(yùn)行中主要監(jiān)視蓄電池組的端電壓值，單體電壓值，浮充電流值，蓄電池室溫度，蓄電池組及直流母線的對地電阻和絕緣狀態(tài)。

（二）蓄電池組的充放電維護(hù)

常用的正常充電法有：恒流充電法、恒壓充電法和分級定流充電法等。

1.恒流限壓充電

先以恒流方式進(jìn)行充電，當(dāng)蓄電池組端電壓上升到限壓值時(shí)，充電裝置自動轉(zhuǎn)換為恒壓充電，至到充電完畢。

采用恒流充電法時(shí)，充電電流始終保持不變。在充電過程中，蓄電池的端電壓逐漸升高，為了保持充電電流穩(wěn)定不變，外電源的電壓必須逐漸升高。采用這種方法，充電時(shí)間較短，但是由于充電末期，大部分充電電流都用來電解水，所以蓄電池中將產(chǎn)生大量的氣泡。這樣不僅浪費(fèi)了電能，而且還會使極板上的活性物質(zhì)脫落，因此這種方法較少采用。

2.恒壓充電

采用恒壓充電法時(shí)，外電源的電壓保持恒定。在整個(gè)充電過程中，由于電源電壓保持不變，所以剛充電時(shí)，充電電流相當(dāng)大，隨著蓄電池端電壓不斷升高，充電電流逐漸減小。因此，采用這種充電方法時(shí)，可以避免蓄電池過量充電，但是由于充電初期，充電電流過大，所以也有可能損壞極板。

3.分級定流充電法

目前比較常用的正常充電法是分級定流充電法。采用這種充電法時(shí)，充電過程一般分為兩個(gè)階段：第一個(gè)階段用I10電流充電，通常需要6-7小時(shí)，單只蓄電池的端電壓可上升到2.4V。第二階段用I20電流充電，直到端電壓為2.6-2.8V連續(xù)兩小時(shí)穩(wěn)定不變?yōu)橹?，這一階段約需要14-17小時(shí)。

4.運(yùn)行中的補(bǔ)充充電

閥控密封鉛酸蓄電池在運(yùn)行中，因浮充電流調(diào)整不當(dāng)，補(bǔ)償不了閥控密封鉛酸蓄電池的自放電、爬電、漏電而造成的蓄電池容量虧損，根據(jù)需要設(shè)定時(shí)間（一般為3個(gè)月）充電裝置將自動或手動進(jìn)行一次恒流限壓充電→恒壓充電→浮充電的充電過程，使蓄電池組隨時(shí)具有滿容量狀態(tài)，確保直流電源運(yùn)行的安全可靠。

（三）閥控密封鉛酸蓄電池的核對性放電

長期浮充電方式運(yùn)行的防酸蓄電池，極板表面將逐漸生產(chǎn)硫酸鉛結(jié)晶體（一般稱之為“硫化”），堵塞極板的微孔，阻礙電解液的滲透，從而增大了蓄電池的內(nèi)電阻，降低了極板中活性物質(zhì)的作用，蓄電池容量大為下降。只有通過核對性放電，可使蓄電池得到活化，容量得到恢復(fù)，使用壽命延長，才能判斷內(nèi)部是否失水或干裂，確保通信電源系統(tǒng)的安全運(yùn)行。

1.通信直流電源系統(tǒng)只有一組閥控密封鉛酸蓄電池的核對性放電

通信-48V直流電源系統(tǒng)只有一組蓄電池組時(shí)，為了確保直流系統(tǒng)運(yùn)行的安全可靠，蓄電池不能退出運(yùn)行，也不能作全核對性放電，只能在充電機(jī)停用后，由蓄電池組向直流負(fù)載和放電電阻供電，用I10電流放出其額定容量的50%。在放電過程中，單體蓄電池電壓還不能低于1.9V。放電后，應(yīng)立即用I10電流進(jìn)行恒流充電，當(dāng)蓄電池組電壓達(dá)到（2.30～2.33）V×N時(shí)轉(zhuǎn)為恒壓充電，當(dāng)充電電流下降到0.1I10電流時(shí)，應(yīng)轉(zhuǎn)為浮充電運(yùn)行，反復(fù)幾次上述放電充電方式后，可認(rèn)為蓄電池組得到了活化，容量得到了恢復(fù)。

2.通信直流電源系統(tǒng)有兩組閥控密封鉛酸蓄電池的核對性放電

通信-48V直流電源系統(tǒng)有兩組蓄電池組時(shí)，則一組運(yùn)行，另一組斷開負(fù)荷，進(jìn)行全核對性放電。放電電流為I10恒流。當(dāng)單體電壓為終止電壓1.8V時(shí)，停止放電，隔1-2h后，再用1.0I10電流進(jìn)行恒流限壓充電→恒壓充電→浮充電。放電過程中，記下蓄電池組的端電壓，每個(gè)蓄電池端電壓，電解液密度。若蓄電池組第一次核對性放電，就放出了額定容量，不再放電，充滿容量后便可投入運(yùn)行。若放充三次均達(dá)不到額定容量的80%，可判此組蓄電池使用年限已到，應(yīng)盡快更換。

3.閥控密封鉛酸蓄電池核對性放電周期

根據(jù)規(guī)程要求，新安裝或大修中更換過電解液的閥控密封鉛酸蓄電池組，應(yīng)進(jìn)行全核對性放電試驗(yàn)，以后每隔2-3年進(jìn)行一次核對性放電；運(yùn)行6年以上的閥控密封鉛酸蓄電池組，每年進(jìn)行一次核對性放電。

四、常見故障及處理

1.蓄電池外殼發(fā)生鼓脹變形現(xiàn)象

由于蓄電池充電電流過大，充電電壓超過2.4V/單體；內(nèi)部有短路、局部放電等造成溫升超標(biāo)；閥控失靈使電池不能實(shí)現(xiàn)高壓排氣，內(nèi)部壓力超標(biāo)等因素都可能導(dǎo)致蓄電池外殼發(fā)生鼓脹變形現(xiàn)象。

當(dāng)蓄電池外殼發(fā)生鼓脹變形現(xiàn)象時(shí)，可對其進(jìn)行核對性放電，容量達(dá)不到額定容量的80%以上的應(yīng)立即更換；在運(yùn)行過程中減小充電電流，降低充電電壓，檢查安全閥體是否堵死。

2.浮充時(shí)，單體電池電壓偏差大（大于平均值±0.05V）

蓄電池制造過程分散性大，存放時(shí)間長，沒有按照規(guī)定補(bǔ)充電。

如是蓄電池質(zhì)量問題，應(yīng)更換不合格產(chǎn)品；如是存放問題，應(yīng)按要求進(jìn)行全容量反復(fù)充放2-3次，使蓄電池恢復(fù)容量，減小電壓偏差值。

3.蓄電池外殼溫度過高

充電電流大，充電電壓高于規(guī)定值；蓄電池內(nèi)部有短路、局部放電現(xiàn)象；螺栓連接不緊固，接頭發(fā)熱；充電機(jī)直流輸出紋波系數(shù)超過1%等均可能造成蓄電池外殼溫度過高。

當(dāng)出現(xiàn)蓄電池外殼溫度過高情況時(shí)，可降低充電電流，使充電電壓保持規(guī)定值；或?qū)l(fā)熱接頭清潔處理并緊固螺栓；或檢查充電機(jī)，加熱濾波裝置，減小交流成分。

4.浮充電壓正常，放電時(shí)，蓄電池電壓很快下降到終止電壓

蓄電池內(nèi)部失水干涸，電解質(zhì)變質(zhì)都可能導(dǎo)致以上現(xiàn)象。最好的處理方法就是盡快更換蓄電池。