变电站蓄电池的运行与维护

变电站蓄电池的运行与维护

摘要：该文章从蓄电池的结构、原理出发，及对蓄电池的性能指标、对阀控式密封铅酸蓄电池的运行维护作一介绍，并将这一新技术广泛地应用于电力系统，以确保系统可靠稳定的运行。

关键词：蓄电池；阀控式密封铅酸蓄电池；活性物质

蓄电池是直流系统中不可缺少的设备，这种电源广泛应用于变电站中。正常时直流系统中的蓄电池组处于浮充电备用状态，当交流电失电时，蓄电池迅速向事故性负荷提供能量。如各类直流泵、事故照明、交流不停电电源、事故停电、断路器跳合闸等，同时也必须为事故停电时的控制、信号、自动装置、保护装置及通信等负荷提供电力。显然在交流失电的事故状态下，蓄电池应作为变电站的备用能源。

1 阀控密封式铅酸蓄电池的运行与维护

1.1 阀控密封式铅酸蓄电池与开口式铅酸蓄电池的区别

其区别见表1。

表1 新型阀控式铅酸蓄电池与开口式铅酸蓄电池的区别

1.2 蓄电池运行要求

按照电力系统的有关标准，阀控式铅酸蓄电池的运行要求如下：阀控式密封铅酸蓄电池组在正常运行时以浮充方式运行，浮充电压值一般控制为2.23 v×n，在运行中主要监视蓄电池组的端电压，浮充电流，及每只蓄电池的电压。

1.3 阀控式密封铅酸蓄电池的充放电

1.3.1 核对性充放电

新安装或大修后的阀控蓄电池组，应进行全核对性额定容量放电试验，放电电流不应变动过大，待放电结束后，应立即对蓄电池组进行充电，避免发生电池内部的硫化现象，而导致蓄电池内部短路。此时均采用0.1c10恒流充电，当蓄电池组端电压上升到2.23 v×n时，将会自动或手动转为恒压充电。

1.3.2 恒压充电

在2.35 v×n的恒压充电下，0.1c10的充电电流逐渐减小，当充电电流减小至0.1c10时，充电装置的倒计时开始起动，并维持3 h不变。当整定的倒计时结束时，充电装置自动或手动转为正常的浮充电运行，浮充电压为2.23 v×n。同时在浮充电过程中要进行温度补偿，即对每只单体蓄电池充电电压随环境温度给予一定量的补偿，避免蓄电池因失水干涸而失效。

中心温度、补偿下限、补偿上限、补偿斜率均可根据电池性能灵活设置。

1.3.3 补充充电

为了弥补运行中因浮充电流调整不当，补偿不了电池自放电和爬电漏电所造成蓄电池容量的亏损，设定1～3 个月，自动地进行一次恒流充电-恒压充电-浮充电的补充充电，确保蓄电池组随时都具有额定容量，以保证运行安全可靠。

1.3.4 事故放电和自动充电

当电网解列或故障、交流电源中断时，蓄电池组立即承担起主要负荷和事故照明负荷，若蓄电池组端电压下降到2 v×n时，电网还未恢复送电，应自动或手动断开蓄电池组的供电，以免因蓄电池组过放电而损坏。交流电源恢复送电时，充电装置将自动或手动进入恒流充电-恒压充电-浮充电，并恢复到正常运行状态。

1.4 蓄电池维护

据统计，阀控式铅酸蓄电池的故障，有50%以上是因vrla蓄电池组故障，或因vrla蓄电池维护不当造成的。通常所说的“免维护”即为：在规定条件下使用期间不需维护的一种蓄电池。所谓蓄电池的免维护是相对传统铅酸蓄电池维护而言，仅指使用期间无需加水。在实际工作中，仍需履行维护手续。在电力行业中极为重视蓄电池的维护工作，包括阀控式铅酸蓄电池的运行与维护。一般应做好以下工作

图1 充电程序

图2 温度补偿示意图

经常检查的项目：

•检测蓄电池端电压；

•连接处有无松动；

•极柱、安全阀周围是否有渗酸与酸雾逸出；

•蓄电池壳体有无渗漏和变形。

如有以下情况之一应进行充电（充电程序见图1）：•浮充电压低于21.8 v；

•放出10%以上的额定容量；

•搁置不用时间超过三个月；

•全浮充运行达三个月。

运行中的维护：

•应经常检查蓄电池浮充状态是否正常，蓄电池的浮充电压（25 ℃）应按说明书规定值进行；

•蓄电池端子应用螺栓、螺母连接，蓄电池间的连接电压降δu < 8 mv；

•蓄电池组中各单体蓄电池间的开路电压最高与最低差值不大于20 m v；浮充时单体蓄电池端电压的最大差值应不大于50 mv。

阀控式铅酸蓄电池的电压偏差值及终止电压值：

•标称电压/v：2、6、12；

•阀控式铅酸蓄电池运行中的电压偏差值/v：±0.05、±0.15、±0. 3；

•开路电压最大差值/v：0.03、0.04、0.06；

•放电终止电压/v：1.80、5.25（1.75×3）、10.5（1.75×6）。

2 阀控式铅酸蓄电池使用中应注意事项

应注意铅酸蓄电池在每次放电完后，应及时充电，需充电的时间在1 0 h以上。

应注意不应使蓄电池被过电流或过电压充电。

应注意尽量避免使蓄电池长期搁置不用。

应注意不要使蓄电池长期处于浮充状态而不放电。

应注意不使蓄电池过放电。

阀控式铅酸蓄电池对充电设备及温度等外部环境因素较为敏感。要求充电机有较小的纹波系数，并对电池有温度补偿功能。电池的充电电压应随着温度的上升而下降，一般每升高1 ℃，充电电压下降2～4 mv。温度补偿示意图见图2。

3 常见失效机理及检测

3.1 阀控蓄电池的失效机理

阀控式铅酸蓄电池是一个复杂的电化学体系，蓄电池的性能和寿命取决于电极的材料、工艺、活性物质的组成和结构、及蓄电池运行状态和条件等。它的失效因素也是比较多的，基本上可分为三类。

3.1.1 蓄电池设计结构上的因素

•极板的腐蚀：对浮充电使用的蓄电池，板栅腐蚀是限定电池寿命的重要因素，在电池过充电状态下，负极产生水，降低了酸度，而正极反应产生h＋，加速了正极板栅的腐蚀。

•水损失：由于再化合反应不完全及板栅腐蚀引起水的损失，当每次充电时，由于产生气体的速率大于气体再化合速率，导致一部分气体逸出，造成水的损失。正极栅的腐蚀也是造成水损失的因素之一。•枝状结晶生成：当电池处于放电状态，或长期以放电状态放置，这种情况下，负极ph值增加，极板上生成可溶性铅颗粒，促进板状结晶生成穿透隔膜造成极间短路，使蓄电池失效。

•负极板硫酸盐化：由于自化合反应的发生，无论蓄电池处于充电或放电状态,负极板总有硫酸铅存在，使负极长期处于非完全充电状态，形成不可逆硫酸铅，使电池容量减少，导致电池失效。

•热失控：在充电过程中，电池内的再化合反应将产生大量的热能，由于蓄电池的密封结构使热量不易散出，以及周围环境温度升高，导致浮充电流的增大，进而使浮充电压升高，以致蓄电池温升过高而失效。

3.1.2 电池工艺质量的因素

在实际情况中，由于电池生产工艺质量的问题，如原材料成分不稳定，极板涂膏量不一致，极耳腐蚀断裂，壳体和壳盖间渗透漏液，阀盖开闭不灵等，都造成蓄电池性能离散性大，也是蓄电池早期失效的主要因素。

3.1.3 使用环境因素