浅谈变电站蓄电池日常维护及应急处置

李宇村，朱 鹏

（广东电网公司梅州供电局，广东 梅州 514021）

1 概述

近年来，随着科学技术的不断进步，变电站广泛使用阀控铅酸蓄电池。因该蓄电池具有全密封、无需加水维护的特点，也被称为“免维护”蓄电池。但由于工作人员疏于日常规范管理和维护，导致该蓄电池在正常使用中经常出现容量不足或过早失效现象，大大缩短了该蓄电池的正常使用寿命。

以近10年某电网公司的事故案例分析来看，因直流系统故障造成的事故比例不小，所以如何在第一时间正确处理直流系统故障是摆在运维人员面前的一项重要任务，已关系到整个电力系统的稳定运行。

2 阀控铅酸蓄电池简介

2.1 工作原理

阀控铅酸蓄电池由正负板极栅、绝缘隔板、硫酸电解液、塑料外壳及安全阀组成。其正负极一般采用Ph-Ca或Ph-Sb合金，负极板活性物质相对于正极板活性物质过剩，有利于氢氧复合反应，提高析氢过电位；正负极的活性物质与电解质起电化反应，使电池产生电流。

在放电过程中，两极活性物质逐渐消耗，负极活性物质放出电子而被氧化，正极活性物质吸收从外电路流回的电子而被还原，这样负极电位逐渐升高，正极电位逐渐降低，两极间的电位差也逐渐降低。由于电化反应形成新的化合物，增加了电池的内阻，使蓄电池输出的电流逐渐减少，当蓄电池两极间的端电压低于一定限度时，电池终止放电。蓄电池放电后当外接直流电源时，可将形成的新化学物还原成原来的活性物质。蓄电池充电过程中，负极处于不完全充电状态，使氧气的析出先于氢气的析出，而析出的氧在密封条件下能扩散到负极而被铅吸收变成氧化铅，最后和硫酸作用生成硫酸铅和水，负极在充电时硫酸铅又被还原为铅。由此周而复始，完成整个电池的充、放电过程。

2.2 工作环境

阀控铅酸蓄电池正常使用的工作环境如下：

(1)大气压力处于80～110 kPa之间，且处于海拔2 000 m及以下；

(2)在设备运行期间，周围空气温度不高于40 ℃，且不低于-10 ℃；

(3)设备在5 %～95 %湿度运行时，产品内部既不应凝露也不应结冰；

(4)分组蓄电池应分布在不同室内，不具备条件时可在一个室内用防爆墙隔开。室内地板瓷块采用防酸瓷块，使用防爆空调、防爆灯，照明线路采用埋藏安装，控制开关安装在室外。进出门要加装防鼠挡板，整个蓄电池室必须安装排风机，以保持室内空气流通。

3 阀控铅酸蓄电池寿命的影响因素

封闭式阀控铅酸蓄电池正常使用寿命应该在10年以上，但在实际使用过程中往往会出现电量不足或过早失效现象，影响蓄电池的使用寿命。据资料分析，影响蓄电池使用寿命的主要因素有：环境温度、充电过压及过度放电等。

(1)在环境温度25 ℃下，温度每升高10 ℃，蓄电池寿命缩短一半。因此，环境温度对蓄电池寿命的影响大，特别是在蓄电池靠近发热源、通风不好的环境下，还会因高温造成蓄电池鼓胀。

(2)浮充电压设置过高时，由于蓄电池长期处于过充电状态，导致其内部产生的气体量增加；同时因安全阀经常处于开阀状态，引发蓄电池严重失水，使电解液浓度增大，造成蓄电池内部腐蚀加快、容量失效等。

(3)电池过量放电时，由于其内部产生过量的硫酸铅，造成极板体积增大，引起极板弯曲、膨胀，严重时还将导致蓄电池槽胀裂。一旦进入过放电状态，蓄电池端电压会加速下降，极易造成供电中断，还会造成活性物质过度消耗，导致活性物质孔隙和下次充电所预留的反应面积减少，造成蓄电池后续充电及使用维护困难，最终导致蓄电池无法充满电，容量大幅下降。

4 阀控铅酸蓄电池的日常维护

(1)检测蓄电池的电流、充电机的负荷电流与直流母线电压有无异常变化。

(2)专业人员按检查巡视周期，每季度对所属各站直流设备巡视1次。对旧设备、运行不稳定设备和运行年限达6年以上的蓄电池，应根据实际情况缩短巡视周期。

(3)每月定期测量1次单体电压及终端电压。如发现个别电池(2 V系列)浮充电压低于2.18 V/单体时，应对电池组进行人工转换均衡充电。具体方法是：在环境温度25 ℃且充电电压为2.30 V/单体时，充电24 h后转为均充。若仍不能达到正常电压值范围，应报主管班组进行单只电池充放电试验。试验仍不合格的，应使用原厂同型号的蓄电池替换。所以，测量端电压不能在浮充状态下，而应在放电状态下进行，这样测得的数值才是可靠的。

(4)为保证蓄电池在市电事故情况下有足够的能量输出，每年应进行1次核容及测内阻试验，核容的具体方法是：将蓄电池脱离充电状态，转为检修状态。如500 Ah，110 V的蓄电池组，将蓄电池组充满容量后，按规定的恒定电流进行放电，直至其中一个蓄电池放至终止电压时为止，再按下式进行容量计算：

式中：C为蓄电池组容量，Ah；If为恒定放电电流，A；t为放电时间，h。

根据公式计算可知：当调节放电电流为50 A时，其放电时间应为10 h。若放电10 h后，蓄电池的容量为额定容量的80 %以上，即容量≥400 Ah，则说明此组蓄电池容量符合要求。

(5)当蓄电池做核容试验不合格时，若蓄电池容量为额定容量的75 %～79 %，则根据厂家建议，应考虑连续再做2～3个充放电回合，就能达到在短时间内激活蓄电池的活性物质的效果，使蓄电池容量达到额定容量的80 %以上。

5 阀控铅酸蓄电池监测系统

变电站直流操作电源系统母线采用分段运行方式，并在2段直流母线之间配置联络断路器和隔离开关，正常运行时断路器和隔离开关处于断开位置。每段母线应分别用1组独立的蓄电池供电，蓄电池和其充电装置应接在同一段母线上。每台充电装置都配有独立的微机监控装置；每段直流输出母线都配有1套微机绝缘监察装置，以实时监测和显示每回动力，控制输出回路的输出电压、对地电压、绝缘电阻。

每组蓄电池均装有蓄电池巡检仪(或蓄电池在线监测仪)，并通过RS-485通讯网将每只蓄电池的电压、温度、压差等传入微机监控装置进行显示或控制(如压差超标报警等)。2套蓄电装置互为备用，每组均配置额定电压2 V的蓄电池103只(或104只)，其均充电压为242 V，浮充电压为232 V，均在控母电压220×(1±10 %)V范围内，故可不用电压调整单元。

因此，控制母线和合闸母线可合二为一，高频开关电源模块全部为充电模块。充电模块数应根据电池的容量选择，正常情况为N+1组运行。任一组模块发生故障停用时，装置仍能正常运行。

6 阀控铅酸蓄电池故障应急处置

(1)当蓄电池出现漏液、外观变形、发热、壳盖裂开、喷液、起火等情况时，应立即停止运行该组蓄电池。救火时应采用粉末(ABC)灭火器灭火，禁止用泡沫灭火器或水进行灭火。

(2)当直流系统出现接地现象、蓄电池出现异常和定期充放电时，必须把蓄电池退出运行，将其转为检修状态。

7 结束语

虽然阀控铅酸蓄电池比传统的铅酸蓄电池日常维护简单，但决不能疏忽大意。只有做好日常的维护工作，有针对性地开展应急处置演练，才能保证二次系统的心脏——蓄电池健康、稳定运行。

1 GB/T19638.2—2005固定型阀控密封式铅酸蓄电池[S].

2 童松伟，李 民，莫雪梅．变电站阀控式铅酸蓄电池3 h率放电核容方法研究[J]．电力安全技术，2014(2)．