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

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。

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

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；

> 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 mV；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10 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

3.1.1 蓄电池设计结构上的因素

> 极板的腐蚀。

> 水损失。

> 枝状结晶生成。

> 负极板硫酸盐化。

> 热失控。

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

由于过充电使产生的气体不可能完全被再化合，从而引起电池内部压力增加。当到一定压力时，安全阀打开，氢气和氧气逸出，同时带出酸雾，消耗了有限的电解液，导致蓄电池容量下降或早期失效。

3.2 蓄电池的检测方法

3.2.1 放电法

将蓄电池组脱离供电系统，以10小时率电流对负荷放电，同时测量每一蓄电池电压，当降到规定值时（单体1.8 V），停止放电，计算时间得出蓄电池组容量。该方法准确，但浪费能量，实施困难。

3.2.2 蓄电池电压巡检

在放电状态下，对VRLA蓄电池组的每只VRLA蓄电池的端电压进行巡回检测，找出端电压下降最快的一只，再对此蓄电池在线放电检测其容量。

3.2.3 测量蓄电池内阻

VRLA蓄电池的故障，如板栅腐蚀和增长、接触不良、活性物质可用量减少等集中表现于蓄电池内阻的增大、电导的减小，因此，电导或电阻的高低可提供反映蓄电池故障和使用程度的有效信息。

4 阀控式密封铅酸蓄电池的发展趋势

提高蓄电池使用寿命，正极活性物质的利用率，比能量，蓄电池产品的均一性，以及减小浮充电流的大小，正成为进入21世纪的智能化第三代VRLA蓄电池的研制方向。

5 结束语

直流电源设备是电力系统发电厂，变（配）电所重要的控制、信号、动力电源，它在电力系统安全运行中起着重要的作用。 为了适应社会需求以及电力系统快速发展和稳定运行的要求，大量可靠性高的现代化电源设备得到广泛应用，并在生产实践中有效的管理与维护，对保证直流系统的可靠运行及电力系统的安全运行有着积极和重要的作用。