淺析泵站閥控式免維護(hù)蓄電池的使用維護(hù)

【摘要】必須在日常工作中注重鉛酸蓄電池的維護(hù)方法，從環(huán)境溫度，放電電流，放電時(shí)間，均充浮充電壓等綜合維護(hù)，才能保證電池容量和使用壽命，避免在電力事故停電時(shí)帶來慘重的經(jīng)濟(jì)損失。

【關(guān)鍵詞】閥控式密封鉛酸蓄電池（VRLAB）維護(hù) 管理 原理 特性

隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，自50年代起，不斷對傳統(tǒng)的鉛酸蓄電池進(jìn)行技術(shù)改造。特別是閥控式密封鉛酸蓄電池（VRLAB）的問世，由于它克服了酸液易于外溢令人頭痛的弊病，以其密封無污染、免維護(hù)、自放電小等特點(diǎn)在電力系統(tǒng)得到廣泛的應(yīng)用，通常又被稱為“免維護(hù)蓄電池”。由于在實(shí)際維護(hù)工作中，名稱的誤導(dǎo)，常常被誤認(rèn)為是不需要維護(hù)的蓄電池，但“免維護(hù)”不是不維護(hù)，它是相對于原有開放型富液鉛酸蓄電池維護(hù)量少而言。因此必須在日常工作中注重鉛酸蓄電池的維護(hù)方法，從環(huán)境溫度，放電電流，放電時(shí)間，均充浮充電壓等綜合維護(hù)，才能保證電池容量和使用壽命，避免在電力事故停電時(shí)帶來慘重的經(jīng)濟(jì)損失。

1、工作原理與優(yōu)良特性

VRLAB的工作原理，基本上仍沿襲傳統(tǒng)的鉛酸蓄電池，它的正極活性物質(zhì)是二氧化鉛（PbO2），負(fù)極活性物質(zhì)是海綿狀金屬鉛（Pb），電解液是稀硫酸（H2SO4），VRLAB在結(jié)構(gòu)、材料上作了重要的改進(jìn)，如圖1所示，正極板采用鉛鈣合金或鉛鎘合金、低銻合金，負(fù)極板采用鉛鈣合金，隔板采用超細(xì)玻纖隔板，并使用緊裝配和貧液設(shè)計(jì)工藝技術(shù)，整個(gè)電池反應(yīng)密封在塑料電池殼內(nèi)，出氣孔上加上單向的安全閥。這種電池結(jié)構(gòu)，在規(guī)定充電電壓下進(jìn)行充電時(shí)，正極析出的氧（O2），可通過隔板通道傳送到負(fù)極板表面，還原為水（H2O）。這是VRLAB特有的內(nèi)部氧循環(huán)反應(yīng)機(jī)理，這種充電過程，電解液中的水幾乎不損失，使電池在使用過程中達(dá)到不需要加水的目的。

由于作了上述重要改進(jìn)，VRLAB具有體積小、重量輕、自放電小、少維護(hù)、壽命長、使用方便、對環(huán)境無腐蝕、無污染等優(yōu)良特性，與傳統(tǒng)的鉛酸蓄電池相比，在使用、維護(hù)和管理上有著明顯的優(yōu)點(diǎn)。

2、影響VRLAB使用壽命的主要因素

影響VRLAB使用壽命的主要因素是熱失控和失水，下面分別討論它們的起因和預(yù)防措施：

2.1 熱失控的產(chǎn)生與預(yù)防

由于充電電壓和電流控制不當(dāng)，在充電后期，會出現(xiàn)一種臨界狀態(tài)，即熱失控。此時(shí)，蓄電池的電流及溫度發(fā)生積累性的相互增強(qiáng)作用，使電池槽殼變形（“鼓肚子”），這是比較嚴(yán)重的故障。應(yīng)該指出，在正常浮充電壓下是不可能產(chǎn)生熱失控的，只有人為操作和設(shè)備失控使電壓過高，或電池組中個(gè)別電池嚴(yán)重故障如短路、反極時(shí)才可能產(chǎn)生。因此，正確選擇浮充電壓和定期檢查每個(gè)電池的“健康情況”是非常重要的，如果環(huán)境溫度變化較大，應(yīng)根據(jù)溫度補(bǔ)償加以校正。

2.2 電池失水與預(yù)防

VRLAB是在“貧液”狀態(tài)下工作的，其氣體復(fù)合效率應(yīng)接近100%。如果制造工藝中，電池處于“富液”狀態(tài)，會使隔板中O2的通道阻塞，氣體復(fù)合效率降低，電池內(nèi)壓力增大，特別是在安全閥性能不良情況下，失水更加嚴(yán)重，經(jīng)過一段時(shí)期后，電池會失水而干涸。當(dāng)然，由于浮充電壓過高，電解水反應(yīng)加劇，析氣速度加快，失水也必然增加。另外，使用環(huán)境溫度過高，未調(diào)整浮充電壓，也同樣會產(chǎn)生失水現(xiàn)象。因此，除了制造商應(yīng)嚴(yán)格控制電池中電解液的數(shù)量以外，用戶應(yīng)創(chuàng)造一個(gè)最佳溫度（20±5℃）使用環(huán)境和嚴(yán)格控制浮充電壓運(yùn)行條件，保證電池組有較長的使用壽命。此外，每只電池浮充電壓一致性不好，也會使個(gè)別高浮充電壓的電池失水，而過早失效。因此，通過維護(hù)手段使電池浮充電壓比較一致，也是延長電池組使用壽命的有效方法。

3、一般維護(hù)管理方法

為了保證電源無故障運(yùn)行，延長電池組使用壽命，這里提出如下運(yùn)行維護(hù)方案：

3.1 充電要求

鉛酸電池放電產(chǎn)物是硫酸鉛，若不及時(shí)轉(zhuǎn)化掉，會使電池處于充電不足狀態(tài)，從而降低電池放電容量和縮短電池使用壽命。因此，必須使電池組處于充足電狀態(tài)。一般采用“恒壓充電制”，對不同情況，可分浮充和均充。

（1）浮充充電

在線式電池組是長期并聯(lián)在充電器和負(fù)載線路上，作為后備電源的工作方式。一般情況下，都采用浮充充電，單體電池電壓控制在2.25V，并定期觀察、記錄浮充電壓變化。如果單體電池電壓偏低，說明電池充電不足，容量不夠，應(yīng)注意跟蹤。

（2）均充充電

如果電池組在浮充過程中存在落后電池（單體電池電壓低于2.20V），或浮充三個(gè)月后，宜進(jìn)行均充過程，其單體電池電壓控制在2.35V，充6～8小時(shí)（注意一次均充時(shí)間不宜太長），然后調(diào)回到浮充電壓值，再觀察落后電池電壓變化，如電壓仍未到位，相隔二周后再均充一次，一般情況下，經(jīng)過3～6個(gè)月浮充，均充后，新電池組的浮充電壓會逐步趨于一致。

（3）溫度補(bǔ)償

雖然電池的工作溫度范圍很寬，可在-15℃～+45℃范圍內(nèi)運(yùn)行，但是電池運(yùn)行最佳環(huán)境溫度為25℃左右，如果環(huán)境溫度變化較大，需用溫度系數(shù)進(jìn)行補(bǔ)償（-3mV/℃）。

3.2 維護(hù)方法

如果在半年內(nèi)，電池組從未放過電，應(yīng)對電池組進(jìn)行一次治療性充放電維護(hù)操作。

（1）放電操作

放電是為了檢查電池容量是否正常，一般采用10小時(shí)率放電，有條件的可用假負(fù)載放電；從用戶方便考慮，也可直接用負(fù)載進(jìn)行放電，即拉掉市電，用電池組供電，考慮到安全性，放電深度控制在30～50%為宜。當(dāng)然，有條件可放電更深一些，容易暴露電池潛在的問題。并且每小時(shí)檢測一次單體電池電壓，通過計(jì)算放出電池容量，判斷電池是否正常。

放出電池容量計(jì)算：

[電流（A）×?xí)r間（h）/電池額定容量（Ah）]×100%

在相應(yīng)放出容量下，其單體電池電壓值應(yīng)等于或大于相應(yīng)電壓值，即電池容量正常，反之電池容量不足。

（2）充電操作

電池組放電后，應(yīng)立即轉(zhuǎn)入充電，開始時(shí)可控制電流不大于0.2C（A）為宜（如200Ah電池，充電電流應(yīng)不大于0.2×200=40A）。當(dāng)電流變小時(shí)，可慢慢提高電池組充電電壓，達(dá)到均充電壓值，再充6小時(shí)，然后再調(diào)回浮充電壓值。

（3）根據(jù)治療性充放電過程，從放電容量和電池電壓值判斷每只電池的“健康情況”，因?yàn)椴煌烹娙萘窟^程中每只電池的電壓變化，就代表了該電池的“健康”狀況，如有不合格電池，應(yīng)采取補(bǔ)救措施。

4、蓄電池管理和維護(hù)的改進(jìn)措施

4.1 過充電對蓄電池使用壽命有很大影響

（1）可用VRLA蓄電池腐蝕模型來解釋：在蓄電池正極電位由于過充電升高到一定電壓時(shí)，正極開始析氧，腐蝕速度急劇增加，鉛版柵開始出現(xiàn)多孔性PbSO4，造成VRLA蓄電池壽命縮短。

（2）VRLA蓄電池浮充電流對溫度極為敏感，溫度每變化10 ℃，電流成倍變化，同一充電電流下，溫度升高，浮充電壓降低。因此如果不進(jìn)行溫度補(bǔ)償可能使控制器過早關(guān)斷而電池實(shí)際未充滿，長期使電池形成記憶效應(yīng)，容量下降；而過充電使蓄電池起了水的電解槽作用，產(chǎn)生過熱和失水，電解液損失，造成蓄電池失效。對蓄電池充電電壓要按照產(chǎn)品說明書進(jìn)行溫度補(bǔ)償，同時(shí)要對過充閥值進(jìn)行溫度補(bǔ)償。

4.2 加強(qiáng)蓄電池的管理進(jìn)行計(jì)算機(jī)數(shù)據(jù)管理

由于電力系統(tǒng)用蓄電池特別是在無人值班站數(shù)量越來越多，同時(shí)由于現(xiàn)場蓄電池廠家、容量 各異，因此有必要加強(qiáng)蓄電池管理，在核容試驗(yàn)時(shí)應(yīng)該及時(shí)檢測各單體電池電壓，防止單體電壓到達(dá)終止電壓后發(fā)生不可逆反應(yīng)，損害電池。同時(shí)記錄整組電池中的情況較差的電池，并定期檢查，如果條件允許，可利用專用蓄電池放電檢測儀器進(jìn)行恒流放電，同時(shí)記錄電池電壓和放電曲線記錄；積累蓄電池性能的原始數(shù)據(jù)。恒流放電儀對蓄電池容量恢復(fù)采用電阻、碳棒放電安全，同時(shí)使蓄電池電化學(xué)反應(yīng)穩(wěn)定。防止電池由于過變流放電產(chǎn)生不正常溫升。

5、結(jié)束語

以上是對電力系統(tǒng)鉛酸蓄電池維護(hù)使用的探討，希望通過加強(qiáng)對電力系統(tǒng)用蓄電池的維護(hù)和研究，增強(qiáng)直流系統(tǒng)的穩(wěn)定性，同時(shí)查找日常維護(hù)中的不足，達(dá)到增強(qiáng)供電可靠性，避免發(fā)生由于直流備用電源引起的供電事故。