變電站閥控式密封鉛酸蓄電池的使用及維護(hù)措施

張素梅

【摘 要】蓄電池是變電站直流系統(tǒng)至關(guān)重要的設(shè)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(shí)不注意維護(hù)，就會(huì)引起容量損失而提前失效，一旦蓄電池容量下降而達(dá)不到預(yù)定的放電時(shí)間，就不能保證變電站直流電源容量要求，造成設(shè)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(hù)蓄電池。

【關(guān)鍵詞】蓄電池；閥控式；維護(hù)

0 引言

隨著經(jīng)濟(jì)發(fā)展，人們對(duì)電力行業(yè)的依賴程度進(jìn)一步加深，對(duì)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(shí)蓄電池處于浮充電狀態(tài)下，由交流電經(jīng)整流設(shè)備變換成直流向負(fù)荷供電，而在交流失電或其它事故狀態(tài)下時(shí)，蓄電池是負(fù)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(shè)備停運(yùn)及重大運(yùn)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(hù)蓄電池），具有不需要加水、不溢酸、酸霧極少等特點(diǎn)，因?yàn)槭侨芊怆姵?，無須加水，這給維護(hù)帶來很多好處，但同時(shí)也給觀測(cè)和維護(hù)帶來困難?！懊饩S護(hù)”這一名詞又給使用者帶來認(rèn)識(shí)上的誤區(qū)，導(dǎo)致使用者放松對(duì)蓄電池的日常維護(hù)管理 。由于閥控蓄電池在我國(guó)問世只有十幾年，運(yùn)行維護(hù)經(jīng)驗(yàn)較少，需要我們正確使用和維護(hù)才能確保其容量滿足運(yùn)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(guó)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(yùn)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(biāo)注為10年、15年，是過分夸大了。無論進(jìn)口、國(guó)產(chǎn)電池，實(shí)際使用后都證實(shí)了這一點(diǎn)。因而在說明書上標(biāo)稱5年比較適當(dāng)，對(duì)于膠體蓄電池，如德國(guó)陽光、銀彬方可用十年以上。另外廠家說明書上標(biāo)注的壽命是有前提的，要在規(guī)定的運(yùn)行溫度，標(biāo)準(zhǔn)的充放電方式[包括負(fù)載大小下運(yùn)行，實(shí)際上這些條件，只有在實(shí)驗(yàn)室才能達(dá)到。國(guó)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(gè)因素：

1.2.1 運(yùn)行溫度

閥控蓄電池壽命對(duì)溫度十分敏感，一般要求電池運(yùn)行環(huán)境溫為15℃-25℃，當(dāng)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(duì)5年期壽命的電池，當(dāng)環(huán)境溫度為35℃時(shí)，實(shí)際壽命只有2.5年，如果再升高10℃達(dá)到45℃時(shí)，其壽命只有約1.25年了。對(duì)于處在西北地區(qū)來說，風(fēng)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(dòng)物入室，門窗都比較封閉，室內(nèi)溫度變化還要大，對(duì)蓄電池的運(yùn)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(fù)載供電期間。當(dāng)蓄電池被過度放電到輸出電壓為零時(shí)，會(huì)導(dǎo)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(duì)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(yīng)，水被消耗，H+增加，從而導(dǎo)致正極附近酸度增高，反柵腐蝕加速，如果電池使用不當(dāng)，長(zhǎng)期處于過充電狀態(tài)，那么電池的柵板就會(huì)變薄，容量降低，會(huì)縮短使用壽命。

1.2.4 浮充電狀態(tài)對(duì)蓄電池使用壽命縮短

目前，蓄電池大多數(shù)都處于長(zhǎng)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(yùn)行統(tǒng)計(jì)資料表明，這樣會(huì)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(shí)際容量（Ah）遠(yuǎn)遠(yuǎn)低于其標(biāo)準(zhǔn)容量，從而導(dǎo)致蓄電池所能提供的實(shí)際后備供電時(shí)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(huì)導(dǎo)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(dǎo)致其使用壽命減少。當(dāng)失水5.5%時(shí)，容量降到75%；失水達(dá)到25%時(shí)，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(duì)蓄電池的使用壽命影響較大，當(dāng)在浮充電狀態(tài)下，充電電壓長(zhǎng)時(shí)間過高時(shí)（過充電），會(huì)使電池液體減少、加速正極板柵腐蝕、縮短壽命；長(zhǎng)時(shí)間偏低時(shí)（充電不足），加速正極板柵腐蝕和負(fù)極活物質(zhì)劣化，縮短壽命，不能滿足負(fù)載的使用要求。

2 閥控式密封鉛酸蓄電池正確的維護(hù)和使用方法

為了保持閥控式鉛酸蓄電池的容量并延長(zhǎng)其使用壽命，根據(jù)實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)總結(jié)出以下維護(hù)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(huì)很高，所以蓄電池應(yīng)放置在通風(fēng)良好的位置，排列不可過于緊密，單體電池之間應(yīng)至少保持10mm間距。多層排列時(shí)，要考慮蓄電池的排列及換氣，以盡量減少多層使用時(shí)上下層的溫度差。

2.2 保持適宜溫度

溫度過高，化學(xué)反應(yīng)加速，鉛、酸的相互作用加強(qiáng)，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(shí)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(jī)架上的灰塵，保持蓄電池的清潔。灰塵積累太多，會(huì)使蓄電池組連接點(diǎn)接觸不良，改變蓄電池充放電時(shí)的電壓值，容易引起故障。擦拭蓄電池時(shí)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(shí)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(shí)進(jìn)行通風(fēng)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(cè)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(shí)，個(gè)別電池會(huì)由于長(zhǎng)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(yīng)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(huì)使電解液溫度升高，溫度升高又會(huì)導(dǎo)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(huì)使蓄電池變形、開裂。注意：在測(cè)試蓄電池的電壓值時(shí)，一定要在電池組兩端點(diǎn)上測(cè)量，如果在其他處測(cè)試，將會(huì)產(chǎn)生電壓降，測(cè)試的結(jié)果不十分準(zhǔn)確。

2.6 每月測(cè)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(zhǎng)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(huì)進(jìn)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(yīng)測(cè)量每個(gè)單體蓄電池的電壓值，對(duì)低于2.2V的蓄電池要進(jìn)行“活化”處理，使其恢復(fù)到完全充電的狀態(tài)，以避免個(gè)別落后電池的失效。

2.7 每半年進(jìn)行一次核對(duì)性充放電試驗(yàn)，這樣有兩個(gè)好處

①可對(duì)蓄電池的容量進(jìn)行檢測(cè)，評(píng)估蓄電池的容量；②可以消除硫酸鹽化。核對(duì)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(yùn)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(jìn)行恒流限壓充電→恒壓充電→浮充電，我們是用備用電池臨時(shí)代用，對(duì)運(yùn)行的電池組進(jìn)行全核對(duì)性充放電。另外針對(duì)220kV變電站兩個(gè)電池組，我們分別進(jìn)行全核對(duì)性充放電，若經(jīng)3次全核對(duì)性充放電，容量達(dá)不到額定容量的80%以上，則認(rèn)為此組電池使用年限已到，要安排更換。

2.8 放電時(shí)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(huì)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(huì)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(shí)應(yīng)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(dāng)?shù)蜁r(shí)，極板也不會(huì)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(huì)產(chǎn)生應(yīng)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?cè)O(shè)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(shí)，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(jié)合越松馳，易于脫落，循環(huán)壽命就會(huì)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?yàn)樵诔潆娺^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?yàn)殚L(zhǎng)期閑置的蓄電池負(fù)極將形成一種粗大的、難以接受充電的PbSO4結(jié)晶，此現(xiàn)象稱為不可逆硫酸鹽化，會(huì)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(yīng)對(duì)變電站直流母線進(jìn)行紋波測(cè)試，對(duì)不符合要求的充電裝置進(jìn)行整改，確保蓄電池浮充電壓合格，延長(zhǎng)蓄電池使用壽命。

2.13 根據(jù)《國(guó)家電網(wǎng)公司十八項(xiàng)反措》要求，110kV及以上變電站使用硅整流充電裝置的應(yīng)及時(shí)進(jìn)行更換。

3 結(jié)束語

VRLA蓄電池是一個(gè)復(fù)雜的電化學(xué)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(jié)構(gòu)，運(yùn)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(hù)領(lǐng)域有許多熱點(diǎn)問題，歸根結(jié)底都是為了延長(zhǎng)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(jìn)行維護(hù)，才能延長(zhǎng)其使用壽命，保證預(yù)期容量，不影響變電站的安全運(yùn)行。

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[責(zé)任編輯：楊玉潔]