变电站阀控式密封铅酸蓄电池的使用及维护措施

张素梅

【摘 要】蓄电池是变电站直流系统至关重要的设备。蓄电池是有一定使用寿命的，如果不了解蓄电池的放电特性，平时不注意维护，就会引起容量损失而提前失效，一旦蓄电池容量下降而达不到预定的放电时间，就不能保证变电站直流电源容量要求，造成设备事故，本文阐述了蓄电池的充、放电特性及使用中出现问题，因而正确的使用和维护蓄电池。

【关键词】蓄电池；阀控式；维护

0 引言

随着经济发展，人们对电力行业的依赖程度进一步加深，对供电可靠性提出了更高的要求，在电力系统变电站，蓄电池作为备用电源在直流系统中起着及其重要的作用，平时蓄电池处于浮充电状态下，由交流电经整流设备变换成直流向负荷供电，而在交流失电或其它事故状态下时，蓄电池是负荷的唯一电源，一旦出现问题，供电系统将面临瘫痪，造成设备停运及重大运行事故。目前宁夏地区变电站全部使用阀控式密封铅酸蓄电池（VRLA，称免维护蓄电池），具有不需要加水、不溢酸、酸雾极少等特点，因为是全密封电池，无须加水，这给维护带来很多好处，但同时也给观测和维护带来困难。“免维护”这一名词又给使用者带来认识上的误区，导致使用者放松对蓄电池的日常维护管理 。由于阀控蓄电池在我国问世只有十几年，运行维护经验较少，需要我们正确使用和维护才能确保其容量满足运行要求。

1 影响阀控式密封铅酸蓄电池使用寿命的因素

宁夏地区110kV及以上变电站蓄电池多采用国产电池，如：哈尔滨光宇、哈尔滨九州、重庆万里、广东汤浅、武汉712厂电池，从使用情况上看，蓄电池都在运行中出现的问题主要有：电池极柱“硫化”现象较多、漏液、电池电压过低及内阻增大的情况。

1.1 阀控式密封铅酸蓄电池的寿命

很多蓄电池生产厂家说明书将蓄电池的寿命标注为10年、15年，是过分夸大了。无论进口、国产电池，实际使用后都证实了这一点。因而在说明书上标称5年比较适当，对于胶体蓄电池，如德国阳光、银彬方可用十年以上。另外厂家说明书上标注的寿命是有前提的，要在规定的运行温度，标准的充放电方式[包括负载大小下运行，实际上这些条件，只有在实验室才能达到。国产的蓄电池大多在使用5、6年后极柱就出现“硫化”现象。

1.2 影响阀控蓄电池寿命主要有如下几个因素：

1.2.1 运行温度

阀控蓄电池寿命对温度十分敏感，一般要求电池运行环境温为15℃-25℃，当环境温度超过25℃后，每升高10℃电池寿命就要缩短一半。

例如：对5年期寿命的电池，当环境温度为35℃时，实际寿命只有2.5年，如果再升高10℃达到45℃时，其寿命只有约1.25年了。对于处在西北地区来说，风沙较大，全年平均温差也大，加上安装阈控蓄电池的配电室，为防小动物入室，门窗都比较封闭，室内温度变化还要大，对蓄电池的运行极为不利。

1.2.2 过度放电

蓄电池被过度放电是影响蓄电池使用寿命的另一重要因素。这种情况主要发生在交流停电或充电模块损坏、故障后，蓄电池组为负载供电期间。当蓄电池被过度放电到输出电压为零时，会导致电池内部有大量的硫酸铅被吸付到电池的阴极表面，形成电池阴极的“硫酸盐化”。由于硫酸铅本身是一种绝缘体，它的形成必将对电池的充、放电性能产生不好的影响。因此，在阴极板上形成的硫酸盐越多，电池的内阻越大，电池的充、放电性能就越差，其使用寿命就越短。

1.2.3 板栅的腐蚀

板栅腐蚀是影响蓄电池使用寿命的重要原因。在开路状态下，铅合金与活性二氧化铅直接接触，而且共同浸在硫酸溶液中，它们各自与溶液建立不同的平衡电极电位。正极栅板不断溶解，特别是在过充电状态下，正极由于析氧反应，水被消耗，H+增加，从而导致正极附近酸度增高，反栅腐蚀加速，如果电池使用不当，长期处于过充电状态，那么电池的栅板就会变薄，容量降低，会缩短使用寿命。

1.2.4 浮充电状态对蓄电池使用寿命缩短

目前，蓄电池大多数都处于长期的浮充电状态下，只充电，不放电，这种工作状态极不合理。大量运行统计资料表明，这样会造成蓄电池的阳极极板钝化，使蓄电池内阻急剧增大，使蓄电池的实际容量（Ah）远远低于其标准容量，从而导致蓄电池所能提供的实际后备供电时间大大缩短，减少其使用寿命。

1.2.5 失水

蓄电池失水也是影响其使用寿命的因素之一，蓄电池失水会导致电解液比重增加，电池栅板的腐蚀，使蓄电池的活性物质减少，从而使蓄电池的容量降低而导致其使用寿命减少。当失水5.5%时，容量降到75%；失水达到25%时，容量基本消失。

1.2.6 充电装置输出电压质量不好

目前，宁夏地区 110kV及以上变电站部分老站充电装置使用硅整流充电装置以外，其余站均采用充电模块，充电装置输出的直流电压对蓄电池的使用寿命影响较大，当在浮充电状态下，充电电压长时间过高时（过充电），会使电池液体减少、加速正极板栅腐蚀、缩短寿命；长时间偏低时（充电不足），加速正极板栅腐蚀和负极活物质劣化，缩短寿命，不能滿足负载的使用要求。

2 阀控式密封铅酸蓄电池正确的维护和使用方法

为了保持阀控式铅酸蓄电池的容量并延长其使用寿命，根据实践经验总结出以下维护方法：

2.1 保持适宜间距

氧的再化合过程使电池内产生较多的热量，但是排出的气体量少，减少了热量的散失，蓄电池内部温度通常会很高，所以蓄电池应放置在通风良好的位置，排列不可过于紧密，单体电池之间应至少保持10mm间距。多层排列时，要考虑蓄电池的排列及换气，以尽量减少多层使用时上下层的温度差。

2.2 保持适宜温度

温度过高，化学反应加速，铅、酸的相互作用加强，容易产生硫酸化，降低使用寿命；温度过低，硫酸粘稠，电子游离速度慢，电极活性差，电池容量下降。10～30℃是较适宜的温度，根据实际情况可使用各种手段调节温度。

2.3 保持清洁卫

每周定期擦拭蓄电池和机架上的灰尘，保持蓄电池的清洁。灰尘积累太多，会使蓄电池组连接点接触不良，改变蓄电池充放电时的电压值，容易引起故障。擦拭蓄电池时切记要用干布或毛刷，最好使用吸尘器。

2.4 每天巡视一次

每天要定时察看蓄电池，一要闻空气中是否有微酸气味，如果有微酸气味，是蓄电池排出的酸雾，要及时进行通风处理；二要看蓄电池的外形有无变形，蓄电池的端子和安全阀有无渗液，安全阀能否正常开启，但要禁止拆下安全阀和排气栓。

2.5 每周测试电压值

蓄电池的单格浮充电压值为2.23V，不要低于2.16V。电压选择过低时，个别电池会由于长期充电不足造成浮充钝化而失效，电压过高，则气体溢出量增加，气体再化合效率低。蓄电池的均充电压值为2.35V，不應超过2.40V，充电电压过高将引起充电电流过大，产生的热量会使电解液温度升高，温度升高又会导致电池内阻下降，内阻的下降又加大了充电电流，如此循环会使蓄电池变形、开裂。注意：在测试蓄电池的电压值时，一定要在电池组两端点上测量，如果在其他处测试，将会产生电压降，测试的结果不十分准确。

2.6 每月测量单体蓄电池的电压值

较多数目的蓄电池串联使用容易存在电压不均衡的现象，电压长期不均衡就易产生落后电池，落后电池如果充电不完全，在以后的放电中放电深度会进一步加重，在充电后就更加落后。这样，充放电次数越多，不均衡就越突出，致使落后电池失效。所以每月应测量每个单体蓄电池的电压值，对低于2.2V的蓄电池要进行“活化”处理，使其恢复到完全充电的状态，以避免个别落后电池的失效。

2.7 每半年进行一次核对性充放电试验，这样有两个好处

①可对蓄电池的容量进行检测，评估蓄电池的容量；②可以消除硫酸盐化。核对性放电方式有两种：一种是变电站只有一组蓄电池不能退出运行，只能用I10电流恒流放出容量的50%，放电后立即用I10电流进行恒流限压充电→恒压充电→浮充电，我们是用备用电池临时代用，对运行的电池组进行全核对性充放电。另外针对220kV变电站两个电池组，我们分别进行全核对性充放电，若经3次全核对性充放电，容量达不到额定容量的80%以上，则认为此组电池使用年限已到，要安排更换。

2.8 放电时电压不要低于终止电压值

蓄电池放电至终止电压后，电压会急剧下降，如果再继续放电，所获得的电量很少，意义不大，相反会降低蓄电池的使用寿命，所以通过放电使电压降低到终止电压值时应停止放电。不同的放电速率，终止电压值也不同，放电速率大，生成的硫酸铅较少，即使放电到电压相当低时，极板也不会被损坏，放电速率小则硫酸铅量明显增加，并且活性物质膨胀会产生应力，造成极板弯曲或活性物质脱落，影响蓄电池的使用寿命，所以要求取较高的终止电压值，一般我们设定值为在1.80V。

2.9 不要过度放电

阀控式铅酸蓄电池在循环使用时，其寿命主要依赖于放电深度。放电深度越深，PbO2粒子之间的相互结合越松驰，易于脱落，循环寿命就会缩短。

2.10 新旧蓄电池、不同厂家批次的蓄电池尽量不要混用

因为在充电过程中新旧电池特性值不同，新电池电压升得快，容易造成旧电池充不饱，始终处于欠电压工作状态，这样影响整组蓄电池的使用寿命。

2.11 闲置的蓄电池每季度充电一次

因为长期闲置的蓄电池负极将形成一种粗大的、难以接受充电的PbSO4结晶，此现象称为不可逆硫酸盐化，会引起蓄电池过早失效。蓄电池的使用寿命一般在8年左右。

2.12 应对变电站直流母线进行纹波测试，对不符合要求的充电装置进行整改，确保蓄电池浮充电压合格，延长蓄电池使用寿命。

2.13 根据《国家电网公司十八项反措》要求，110kV及以上变电站使用硅整流充电装置的应及时进行更换。

3 结束语

VRLA蓄电池是一个复杂的电化学过程体系，它的性能和寿命取决于制造电极的材料、工艺、活性物质的组成和结构，运行状态和条件等等因素，现在围绕VRLA蓄电池的研究和维护领域有许多热点问题，归根结底都是为了延长VRLA蓄电池的循环使用寿命，我们只有掌握正确的安装、使用方法，很好地进行维护，才能延长其使用寿命，保证预期容量，不影响变电站的安全运行。

【参考文献】

[1]电力系统用蓄电池直流电源装置运行与维护技术规程[M].中国电力出版社， 2000-11-03发布.

[2]直国家电网公司.流电源系统管理规范[M].中国电力出版社，2006，1.

[3]白忠敏，等.现代电力工程技术[M].中国电力出版社，2003，9.

[4]周志敏，等.阀控式密封铅酸蓄电池实用技术[M].中国电力出版社，2004，10.

[责任编辑：杨玉洁]