电力通信系统中蓄电池的作用及维护方法

电力通信系统中蓄电池的作用及维护方法
摘要本文主要介绍了阀控式蓄电池的结构特点，分析了影响蓄电池使用寿命的主要因素和应采取的预防措施，提出了蓄电池的日常维护、使用方法及注意事项。

关键词电力通信系统；蓄电池；维护
蓄电池做为直流系统中的储能元件，是系统可靠运行的核心部件，为电力系统中二次系统负载提供安全、稳定、可靠的电力保障，确保保护设备、通信设备、自动化设备等的正常运行。

因此，如何保证蓄电池组的稳定性和实际容量，是直流系统维护的重要工作。

目前，电力系统通信电源配套的蓄电池大多是先进的阀控式密封铅酸蓄电池，根据变电站的通信设备需求，其每节单体电压一般有2V、6V和12V三种，一般在500kV及以上枢纽站，常采用寿命长、可靠性高的2V 电池，并配置两套独立的通信电源系统，每套电源配置两组蓄电池，两套通信电源系统在物理上应完全隔离。

在小型变电站，根据安装要求，可采用其他两种电池，使用时将多节单体串连，组成48V的蓄电池组。

在对电源系统可靠性要求较高的场合，一般采用两组蓄电池并联运行、浮充供电的方式。

通信电源必须接入通信监控系统，中心站应能监测电源状态信息，并且具备自动声光报警功能。

1结构特点
阀控式密封铅酸蓄电池就是VRLA电池，英文全名：Valve Regulated Lead Acid Battery ，它诞生于20世纪70年代，到1975年时，在一些发达国家已经形成了相当的生产规模并大量投放市场，得到了广泛的应用。

阀控铅蓄电池主要结构为：正、负极板，隔板纸，电解液，电池壳，端子，连接条，安全阀等。

这种电池虽然也是铅酸蓄电池，但是它与原来的铅酸蓄电池相比具有两大特点：
1）密封。

密封是指基本无酸雾排出。

一般情况下阀控铅酸蓄电池在运行（充放电）过程中是“零排放”，只有在充电后期蓄电池内的气体压力超过安全阀的开放压力时才会有少量的氢和氧混合气体排放。

2）干态。

干态是指阀控铅酸蓄电池没有自由流动的电解液，可以任何方向放置，不怕颠簸、碰撞，即使外壳破裂也不会有酸漏出。

正是由于铅酸蓄电池在使用过程中，不断将化学能转换成电能，又将电能转换成化学能，反复循环，对外部环境是“零排放”。

因此近年来，具有容量稳定、体积小、易于安装的铅酸蓄电池在电力系统被广泛应用。

2影响蓄电池寿命主要因素
1）蓄电池的匹配组合：从电池出厂到现场安装有一定时间间隔，蓄电池自放电原因，无论任何厂家的电池质量如何，都无法保证蓄电池单体自放电速度一致。

加上在使用中，用同一个充电电源，又向同一负荷放电，久而久之，个别电池由于特性差别越来越大，因此在投入使用前最好进行一次充分的放电，否则会影响整个装置的性能甚至使用
寿命。

2）蓄电池的工作温度。

工作温度是影响蓄电池使用寿命的一个决定性因素，如图1所示：蓄电池使用寿命和环境温度成反比关系，据有关计算当环境温度超过25℃后，每升高10℃电池寿命几乎就要缩短一半，再加上安装阈控蓄电池的通信电源室内为了防小动物入室，门窗都比较封闭，因此通信电源室必须设置空调设备，室温常年维持在10℃～25℃之间，相对湿度不超过75％。

3）蓄电池的浮充电的工作状态。

这一点也是影响蓄电池使用寿命的一个关键因素。

通常，变电站的市电输入一直处于正常供电，蓄电池大多都处于长期只充电，不放电的工作状态下，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。

因此，要定时进行人为的强制放电工作，这样可以活化电池。

图1
4）蓄电池的过度放电或过度充电。

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后，蓄电池组为负载供电期间。

当蓄电池被过度放电后，会导致电池内部，大量的硫酸铅被吸附到蓄电池的阴极表面，在阴极造成“硫酸盐化”。

作为绝缘体的硫酸铅必然对蓄电池的充、放电性能产生很大的负面影响，因此在阴极上形成的硫酸盐越多，蓄电池内阻就越大，电池充放电性能就越差，使用寿命就会缩短。

如果蓄电池经常长期处于过充电状态下，蓄电池的正极因析氧反应，水被大量消耗，从而导致正极四周的酸度增加，板栅因腐蚀变薄，导致电池的腐蚀加剧，电池的容量随之降低，同时水的大量消耗，使蓄电池有干涸的危险，当失水5.5％时，容量降到75％；失水达到25％时，容量基本消失。

5）小电流放电条件的影响。

蓄电池在小电流放电条件下形成的硫酸铅的尺寸，远比大电流放电条件下的尺寸大，也就是说在大电流条件下，晶体形成的速度要比小电流条件下慢，晶体来不及生长，就很快被氧化还原了，因而颗粒比较小。

而在小电流下，较大的硫酸铅晶体不轻易被还原，如：硫酸铅晶体得不到及时的清理，则蓄电池的使用寿命将会受到较大影响，因此蓄电池在实际放电电流下运行的容量，应有一个比较准确的计算。

3维护（按单体2V电池为例）
到目前为止，国内仍然没有出台该方面的国家标准，因此各个变电站的蓄电池维护只能靠一些简单的章程和各个公司自身的规范来进行。

下面是笔者根据
《江苏电力通信电源系统充放电操作技术规范》的要求，结合平日工作总结的几点。

3.1蓄电池组放电要求
蓄电池放电时，其单体放电终止电压一般不得低于1.80V。

在保证大于通信设备允许的最低工作电压的情况下，也可按蓄电池厂家的技术参数执行。

遇交流停电时电源设备应给出声告警，在有人值班的通信站，值班员应立即测量蓄电池组的端电压，以及每节单体的端电压，间隔15min后再测量一次，并与前次数据进行比对，以便及时发现落后的单体电池。

此后须每隔1h重复测量一次并加以比对分析，防止出现突然失电或蓄电池组过放电的意外情况。

3.2充电要求
蓄电池充电采用与负载并联的恒压充电方式进行。

新安装的蓄电池应按十小时率进行2～3次充放电循环，最后一次放电的实测容量应大于等于100％的额定容量。

充放电过程中，需每隔一小时测量一次蓄电池端电压，记录数据存档备查。

运行中蓄电池工作于浮充状态，单体浮充电压设定在2.25V±1％（也可根据蓄电池厂家技术参数设定）。

遇交流停电蓄电池放电后，应及时进行补充充电。

补充充电采用与负载并联的恒压限流均衡充电方式，单体电压设定在2.30V±1％（也可根据蓄电池技术参数设定，但最高充电电压应小于设备工作电压的上限值），电流限制在0.15C10（或0.15～0.2C10范围内）。

均充时间可根据放电电量来设定，保证充电电量不少于放电电量的120％，同时应避免过度充电。

也可设定当充电电流小于某一设定值时，自动由均充转入浮充来控制充电终止，设定值由蓄电池参数及容量来决定，一般由厂商给出。

采用此种方式时，应确认充电后电池已具备100％的放电容量，必要时应进行核对性放电。

在补充充电完毕转入浮充后，需按第5项的要求做好测试记录。

3.3定期充放电维护
为了保证蓄电池长期处于浮充使用条件下的极板活性，需每两年进行一次全核对性放电试验。

放电前应确认近期电网上无检修任务，停电的可能性不大。

放电结束后须及时按第2项的要求做好补充充电，充电完毕转入浮充。

在放电及充电过程中，需每隔一小时做一次测量记录，以便及时发现可能出现的异常情况。

3.4蓄电池的定期检测
为保证蓄电池及电源设备长期稳定运行，有必要定期进行检测记录，以便对比分析，对可能出现的问题及时发现、及时处理。

对蓄电池及电源设备的定期检测应每月进行一次，有关检测结果存档备查。

3.5蓄电池每月定期检测项目
1）蓄电池单体端电压。

2）蓄电池组总电压。

3）蓄电池室环境温度及湿度。

4）蓄电池外观检查，及时发现有可能出现的漏液现象。

检测后应及时对测量结果进行分析，蓄电池浮充时各单体之间的电压偏差应保持在±0.05V以内，如该偏差过大需及时采取措施。

蓄电池组总电压应与各单体端电压之和相吻合，如差异较大则需进一步检查各单体极柱的连接紧固情况等。

4结束语
通信电源系统在整个通信行业中虽然占的比例比较小，但它是整个通信网络的关键基础设施，是通信网络上一个完整而又不可替代的独立专业，而蓄电池是电力通信电源系统的重要组成部分，是通信设备供电的“最后一道防线”，蓄电池的选用和维护对电力通信就显得更为重要。

因为，由电池故障造成的通信中断事故而引起的损失远比电池本身价值要高得多，所以维护人员必须要了解阀控蓄电池的工作条件，并按照要求从事维护工作，提高维护质量。

参考文献
[1]郑卫东,等.阀控制密封铅酸蓄电池的维护.军民两用技术与产品,2008.
[2]刘霞,等.提高阀控铅酸蓄电池寿命的措施.农村电气化,2005.
[3]杨琦,等.变电站阀控式铅酸蓄电池的维护.湖北电力,2009.。