提高通信蓄電池容量特性的方法與實踐

于慶新

三河發(fā)電有限責(zé)任公司 河北 三河 065201

摘要：通過多年對2V通信閥控密封鉛酸蓄電池進行核對性放電，結(jié)合閥控蓄電池日常維護工作中積累的經(jīng)驗和數(shù)據(jù)，介紹如何通過科學(xué)的電池充放電方法降低蓄電池劣化趨勢提高電池使用壽命改善通信蓄電池容量特性。

關(guān)鍵詞：蓄電池；核對性放電；降低；劣化趨勢

0.引言

通信蓄電池作為電力通信系統(tǒng)中的直流系統(tǒng)向外供電的唯一設(shè)備，其性能的好壞直接關(guān)系到電力系統(tǒng)和廠站通信系統(tǒng)的安全和可靠。但是由于運行維護不當(dāng)，經(jīng)常會導(dǎo)致蓄電池組中個別蓄電池的早期失效，從而嚴(yán)重影響整個電池組的放電容量，嚴(yán)重者會導(dǎo)致整個供電系統(tǒng)的崩潰。因此必須加強對通信蓄電池的維護和保養(yǎng)提高蓄電池的使用壽命和效率使其處于良好的運行狀態(tài)。

1.閥控式鉛酸蓄電池自放電的原因

電池的自放電是指發(fā)生存儲期間容量降低的現(xiàn)象，電池開路時由于自放電使電池容量損失。自放電通常主要在負(fù)極，因為負(fù)極活性物質(zhì)為較活潑的海綿狀鉛電極，在電解液中其電勢比氫低，可發(fā)生置換反應(yīng)。電極中如存在著析氫過電位低的金屬雜質(zhì)，這些雜質(zhì)和負(fù)極活性物質(zhì)能形成腐蝕微電池，結(jié)果負(fù)極金屬自溶解，并伴有氫氣析出，從而電池容量減少。正級的自放電是由于在放置期間，正極活性物質(zhì)發(fā)生分解，形成硫酸鉛并伴隨著氧氣析出，在電極的上端和下端，以及電極的孔隙和電極的表面處酸的濃度不同，因而電極內(nèi)外和上下形成了濃差電池。處在較稀硫酸區(qū)域的二氧化鉛為負(fù)極，氧化過程析出氧氣；處在較濃硫酸區(qū)域的二氧化鉛為正極，進行還原過程，二氧化鉛還原為硫酸鉛。這種濃差電池在充電終了的正極和放電終了的正極都可形成，因此都有氧析出。但是在電解液濃度趨于均勻后，濃差消失，由此引起的自放電也就停止了。

2.彌補自放電能量損失的措施

為了及時補充因自放電引起的能量損失就必須對蓄電池進行充電。在正常條件下，鉛蓄電池在放電時形成硫酸鉛結(jié)晶，在充電時較容易地還原為鉛。如果電池的使用和維護不當(dāng)，如經(jīng)常處于充電不足或過放電，負(fù)極就會逐漸形成一種粗大堅硬的硫酸鉛，它幾乎不溶解，用常規(guī)方法充電很難使它轉(zhuǎn)化為活性物質(zhì)，從而減少了電池容量，甚至造成蓄電池壽命終止，該現(xiàn)象稱為極板的不可逆硫酸鹽化。為了防止負(fù)極發(fā)生不可逆硫酸鹽化和抵制自放電導(dǎo)致容量減少，必須及時對蓄電池進行充電。

3、科學(xué)地進行蓄電池的日常維護

3.1 兩種蓄電池端電壓測量的方法

蓄電池端電壓測量是為了判斷蓄電池的性能一般通過兩個方法進行（執(zhí)行標(biāo)準(zhǔn)是信息產(chǎn)業(yè)部發(fā)布的《通信用閥控式密封鉛酸蓄電池》（YD/T799-2002）

第一種方法是蓄電池組在浮充狀態(tài)下測量各單體電池的端電壓，要求最大節(jié)電壓與最小節(jié)電壓不得超過90 mV（較低標(biāo)準(zhǔn)）或者計算整組電池的平均值，然后對每支電池的端電壓與平均值進行比較兩者之差不大于50mV（高標(biāo)準(zhǔn)），如果發(fā)現(xiàn)偏差大于50mV則需要進行充放電試驗以提高蓄電池的性能。

第二種方法是開路電壓法，就是將蓄電池與高頻開關(guān)電源斷開靜置1個小時后測量各節(jié)電壓，要求最大節(jié)電壓與最小節(jié)電壓不得超過20 mV。

3.2 日常維護中發(fā)現(xiàn)的問題及整改方法

對三河發(fā)電公司通信用蓄電池多年測量結(jié)果發(fā)現(xiàn)，核對性放電前后蓄電池浮充電節(jié)電壓有明顯的改善，同時有利于改善蓄電池的性能，但是發(fā)現(xiàn)核對性放電前節(jié)電壓與組平均電壓最大差值為120 mV，而放電后差值減少為90 mV，但個別數(shù)據(jù)不能滿足平均值比較方法中要求的差值不大于50 mV的較高標(biāo)準(zhǔn)，這是由于測量人員測量方法、使用的表計以及測量時系統(tǒng)與直流母線并列運行有關(guān)，受高頻開關(guān)電源浮充電流影響測時數(shù)據(jù)不穩(wěn)定將造成端電壓數(shù)據(jù)不能真實反映蓄電池的性能優(yōu)劣，因此自2012年按網(wǎng)調(diào)要求開始使用開路電壓法測量蓄電池端電壓。這種方法可以科學(xué)的反映蓄電池的特性。

4密封蓄電池的核對性放電

4.1核對性放電

核對性放電一般有兩種方式第一是以實際負(fù)荷做核對性容量放電，放出額定容量的30-40%；第二是以10小時率做核對性容量放電，放電深度為100%。目前電力系統(tǒng)通信用蓄電池均備有兩組并列運行，因此一般建議斷開高頻開關(guān)電源由單獨的充放電設(shè)備進行放電。

4.2 標(biāo)示電池的選擇

蓄電池的容量多少取決于整組蓄電池中容量較小的一只單體電池，也就是以電池組中最先達到放電終止電壓的那一只為基準(zhǔn)，在進行日常維護和核對性放電時應(yīng)該著重對其中容量小的蓄電池進行監(jiān)測，選定的這個容量最小的電池就是標(biāo)示電池。

標(biāo)示電池選出后并不一定是固定不變的，過一定時間后應(yīng)重新確認(rèn)，如果在連續(xù)三次放電循環(huán)中一只電池始終是最低的，這可判斷其為落后電池，對整組電池進行均衡充電可以改善落后電池性能，情況嚴(yán)重的在條件允許的情況下則需要對其進行活化。

4.3 補充充電改善蓄電池性能

當(dāng)發(fā)現(xiàn)電池組中存在落后電池時應(yīng)對整組蓄電池進行均衡充電，均充工作按規(guī)定電壓2.35V/節(jié)均充一次，時間為12小時或24小時。核對性放電試驗后發(fā)現(xiàn)存在這種情況應(yīng)首先進行放電再進行放電后的補充電，反復(fù)進行可有效改善電池性能。充電時可采用恒流恒壓的補充充電方法。即將充電電流限制在0.20C10以下（一般用0.1 C10～0.2C10充電），待電池端電壓上升到2.30—2.35V/單體時，在充電電流降到0.1 I10或充電超過10h 后轉(zhuǎn)為浮充。

4.4 通過核對性放電改善容量特性的方法

在連續(xù)多年的蓄電池核對性放電過程中發(fā)現(xiàn)A組蓄電池組2中第3、11、22節(jié)電池節(jié)電壓；A組蓄電池組1第1、19節(jié)電壓始終較組中其它節(jié)電壓低近150 mV之多，并且在整個放電過程中放電至5小時后，電池節(jié)電壓下降有明顯的加速趨勢，整個電池組容量受該電池影響降低，我們?nèi)粘３浞烹姽ぷ鞯闹攸c就是及時發(fā)現(xiàn)這些落后電池，針對這些電池進行活化操作，通過整組電池的核對性放電或者單獨對這一節(jié)電池進行反復(fù)充放電。

為了防止其進一步劣化，2012年10月通信專業(yè)對該電池組進行了連續(xù)3次的均衡充電，對單節(jié)電池進行了活化操作，及時有效的緩解了上述電池的劣化趨勢，有效地提高了蓄電池的使用壽命。

5蓄電池浮充電壓的設(shè)置

閥控鉛酸蓄電池在電力系統(tǒng)的廣泛采用的是浮充運行，浮充運行是在使用中將蓄電池組和整流器設(shè)備并接在負(fù)載回路作為支持負(fù)載工作的唯一后備電源，電池組平時并不放電，負(fù)載的電流全部由整流器供給。只有當(dāng)市電中斷或整流器發(fā)生故障時，蓄電池組才擔(dān)負(fù)對負(fù)載單獨供電任務(wù)，這種工作方式可以起平滑濾波作用這是由于蓄電池對低頻諧波電壓呈現(xiàn)極小電阻，對紋波電壓有明顯的旁路作用，從而保證了負(fù)載設(shè)備對電壓的要求。

浮充電壓的選擇，國外一般選擇稍高的浮充電壓，范圍可達2.25—2.33V，國內(nèi)稍低2.23—2.27V。由于浮充電壓與環(huán)境溫度有密切關(guān)系，通常浮充電壓是指環(huán)境25℃而言，所以當(dāng)環(huán)境溫度變化時，需按溫度系數(shù)補償，調(diào)整浮充電壓。不同廠家電池的溫度補償系數(shù)不一樣，在設(shè)置開關(guān)電源浮充參數(shù)時，應(yīng)根據(jù)說明書上的規(guī)定設(shè)置溫度補償系數(shù)，一般電池的溫度補償系數(shù)為±3.5mV/C。

參考文獻：

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[4]通信用閥控式密封鉛酸蓄電池 YD/T799-2002