閥控式蓄電池的工作原理及其在通信電源中的運用

張建剛　李建豪

摘 要：閥控式蓄電池具有在應用期間無需加水加酸、無液體滲漏與酸霧排除、檢修工作量低等特征，故而在變電站直流系統(tǒng)建設(shè)中有廣泛性應用。但既往大量應用實踐表明，該類電磁在應用期間，對其具備的運行環(huán)境與維護工作提出很多注意事項。以上實踐經(jīng)驗是值得使用者借鑒的。本文主要對閥控式蓄電池在通信電源中的具體應用情況做出較詳細探究。

關(guān)鍵詞：通信電源 閥控式蓄電池 工作原理 應用形式 運行維護

中圖分類號：TM912 文獻標識碼：A 文章編號：1674-098X（2019）04（a）-0108-02

伴隨著供電企業(yè)的壯大發(fā)展，其對供電過程可靠性與安全性提出更高的要求，直流電源系統(tǒng)成為了變電站系統(tǒng)中一、二、三次設(shè)備設(shè)施的主要操作電源，在變電站運行期間占據(jù)重要地位。蓄電池是電源系統(tǒng)的重要構(gòu)成，其重要性也是無可非議的，特別是在220kV及以下的終端變電站。

1 閥控式蓄電池的工作原理分析

和防酸隔爆式蓄電池相比較，閥控式蓄電池就是將運行期間所應用到的電解液，在電池出廠前期就輸注至極板與隔板內(nèi)，而無游離電解液參與產(chǎn)品的生產(chǎn)制作過程，利用負極板的潮濕狀態(tài)去增強自體對氧氣的吸收能力，為預防電解液量降低情況的出現(xiàn)，則需對蓄電池實施全密封措施，在充電過程與沖頂結(jié)束片刻，閥控式蓄電池會形成水被電解的現(xiàn)象，多數(shù)情況下，正極有氧氣形成，而負極有氫氣溢出。因為該類電池生產(chǎn)期間應用了免維護極板，使氧氣析出期間電位有所提升，外加反應區(qū)與反應速率之間的差異性，故而出現(xiàn)了正極氧氣生成時間早于負極氣體出現(xiàn)時間的情況。因為閥控式蓄電池自身結(jié)構(gòu)的特殊性，以致其內(nèi)部在較長時間段中會滯留一定壓力與氣體，維護并促進以上電解反應的發(fā)生與進行，同時對負極氫氣析出過程形成一定抑制作用，降低了電池中水分的耗損量，保證電池長期處于密封式的運行狀態(tài)中。

2 閥控式蓄電池在通信電源中的運用

2.1 適宜環(huán)境

閥控式蓄電池對其安裝環(huán)境提出一定要求，應盡量被安設(shè)在通風換氣條件優(yōu)良的通信機房內(nèi)，且保持機房室內(nèi)溫度≤27℃，機房周邊環(huán)境的最適溫度為11℃～26℃。有研究發(fā)現(xiàn)[1]，閥控式蓄電池溫度與壽命存在明顯的相關(guān)性，例如，但溫度為15℃時，其運行壽命為22年，而溫度為25℃時，運行壽命為20年，但溫度上升至35℃時，其運行壽命減縮至10年。對于閥控式蓄電池的安設(shè)方位，盡量選擇干燥、陰涼處，以防陽光直射，在機房向陽部位應進行擋陽處理。保證閥控式蓄電池組間空間預留的充足性，以為電磁后續(xù)檢修工作的開展創(chuàng)造便利條件。針對UPS應用閥控式蓄電池組的維修通道中，應敷設(shè)具備絕緣性能的膠墊。

2.2 常規(guī)維護工作

閥控式蓄電池在維護進程中，應予以如下幾項問題一定重視：（1）禁止將閥控式蓄電池與防酸式蓄電池安裝在相同的供電系統(tǒng)內(nèi)；新、舊閥控式蓄電池也不能混合應用。（2）針對具有高動力性、環(huán)境集中性的監(jiān)控系統(tǒng)，應加強對以上系統(tǒng)的應用，實現(xiàn)對閥控式蓄電池組的總電壓、電流、溫度等指標的全面檢測，并保證蓄電池組檢測工作定時、定期開展。在電池監(jiān)測裝備的協(xié)助下，能對電池的充、放電過程以運行性能等指標有更全面了解，及時發(fā)現(xiàn)與處理故障問題。

2.3 檢查工作

閥控式蓄電池的檢查工作，主要是對其物理性能的檢測，例如檢查蓄電池內(nèi)部是否存在磨損、變形或腐蝕等現(xiàn)象，蓄電池極柱與連接條的清潔度，蓄電池連接處的緊湊性；閥控式電池極局部位置是否出現(xiàn)爬酸、漏液巔峰問題；蓄電池周邊時候存在酸霧、酸液外溢等情況；蓄電池殼體是否存在滲漏、損傷及變形狀況，連接處溫度的適宜性等。

此外，也要加強對閥控式蓄電池過度放電情況的檢查，蓄電池過度放電情況多出現(xiàn)在交流電源停電后，很可能會造成蓄電池長時間處于負載供電的狀態(tài)中。蓄電池過度放電直至其電壓過低后處于零點時，會造成電池中大量硫酸鉛被吸附至蓄電池陰極柱表層，促進陰極柱“硫酸鹽化”進程。為延長蓄電池的使用年限，規(guī)定在啟動與閉合電源系統(tǒng)時要加強對電池放電狀況的檢查，結(jié)合放電時間與放電電流積分去測算放電容量，當放電容量達到20%時，要在監(jiān)控模塊上詳細記錄相關(guān)信息，在市電正常后要進行均勻充電。

2.4 充放電工作

在閥控式蓄電池應用之前，無需對其進行充電，但應落實補充充電工作準備。結(jié)合閥控式蓄電池說明書中的相關(guān)內(nèi)容，去規(guī)劃補充充電形式及充電期間所用電壓值。多數(shù)情況下，建議采用恒壓限流充電法進行補充充電，其充電電流<0.2C10（C10=電池的額定容量）。當單體電池額定電壓為2V、6V時，單體電池電壓分別為2.30～2.35V、6.90～7.05V，充電時間分別為24h、24h。

放電終止的判斷依據(jù)如下：（1）對電池組定期開展核對性放電試驗，釋放額定容量的30%～40%；（2）針對電池組容量放電試驗，理論上應釋放出80%的額定容量。（3）電池組中所有單體抵達放電終止電壓。針對放電電流≤0.25C10，放電終止電壓可取用1.8V/單體；若放電電流>0.25C10，放電終止電壓可取用1.75V/單體[3]。

3 閥控式蓄電池運行維護中的注意事項

3.1 均浮充電控制

若閥控式蓄電池投入應用日期與出廠日期間隔時間較長，電池歷經(jīng)長期自放電過程，容量損失量將會明顯增加，且單體電池從放電大小存在差異，以致電池的比例、端電壓等喪失均衡性，投入應用前應采用均充電壓進行初充電處理，以實現(xiàn)對電池自放電狀況的有效補充，并強化電池端電壓的均勻性，若不采用以上措施。將會造成部分電池在運行過程中演變成落后電池并降低整組電池的實用性。

3.2 日常維護

應加強單體與電池組浮充電壓，電池外殼與極柱表層溫度的動態(tài)監(jiān)測，以上監(jiān)測通常是在直流高頻開關(guān)電源電池巡檢功能被安置后即可實現(xiàn)，并將其以遙信報警量的形式輸送至SCADA系統(tǒng)內(nèi)。

電池的殼蓋形體變化與滲漏、極柱與安全閥周邊滲液、酸霧溢出情況的檢查，以上兩項任務一個在日常巡檢中完成，以及時發(fā)現(xiàn)與處理安全隱患。

定期（通常是每間隔半年）對蓄電池之間連接條的緊湊性進行檢查1次，若連接條未擰緊，則可能會造成連接端接觸電阻數(shù)值上升，在大電流充、放電期間，可能會造成連接條發(fā)熱，情況嚴重時熔化電池蓋或形成明火。

3.3 定期充放電試驗

每年均需進行1次核對性充放電，放電深度為30%～40%C10。試驗期間要認真、詳細的記錄信息并書寫試驗報告。

針對運行時間超過4～5年的蓄電池，很可能會因為前期運行環(huán)境條件惡劣或參數(shù)設(shè)置不科學而造成電池內(nèi)阻上升。針對以上情況，應對蓄電池進行活化處理，若容量無法有效恢復，則需實施更換措施。

4 結(jié)語

閥控式蓄電池具有體積較小、運行相對封閉、現(xiàn)場可進行組裝、無需專用蓄電池室且應用期間無需加水加酸等優(yōu)勢特征，故而最近幾年中應用范疇有不斷拓展的趨勢。但是影響該類電池運行壽命的因素相對較多，應積極為其創(chuàng)設(shè)良好的運轉(zhuǎn)環(huán)境，加強各種維護、檢修流程的落實，保證日常維護與充放電試驗效率，及時發(fā)現(xiàn)與處理電池內(nèi)存留的缺陷，進而確保其能安全、可靠、長期運行。

參考文獻

[1] 彭莉.電力通信電源系統(tǒng)運行維護需要注意的事項研究[J].電子元器件與信息技術(shù)，2017，1（3）：29-31.

[2] 李俠.分析電力通信電源系統(tǒng)運行維護及注意事項[J].中國新通信，2017，19（3）：32.

[3] 李熙，洪葉，趙世文.電力通信電源系統(tǒng)維護與檢修策略探討[J].通信電源技術(shù)，2016，33（6）：195-196，206.