淺談電力系統(tǒng)中閥控密封鉛酸蓄電池的應用及維護

1 前言

蓄電池是電力系統(tǒng)中直流供電系統(tǒng)的重要組成部分，為電力系統(tǒng)中二次系統(tǒng)負載提供安全、穩(wěn)定、可靠的電力保障，確保保護設(shè)備、通信設(shè)備、自動裝置在任何情況下都能可靠工作。因此，如何保證蓄電池組的穩(wěn)定性和實際容量，是直流系統(tǒng)維護的重要工作。近年來，隨著制作工藝和技術(shù)的不斷成熟和完善，由于閥控鉛酸蓄電池具有容量穩(wěn)定、體積小、易于安裝、放電特性好等優(yōu)點，被廣泛應用。我廠已在主控樓安裝兩套直流電源系統(tǒng)，第一套已安全運行6年，第二套已安全運行4年。但是近年來經(jīng)過現(xiàn)場使用及對電池的失效成因分析發(fā)現(xiàn)：如果對閥控蓄電池完全不維護，閥控蓄電池會在壽命中期就會出現(xiàn)容量嚴重下降及滲液等不正常狀態(tài)，甚至電池完全失效。因此，日常按時對蓄電池進行維護和檢查是完全必要地。本文就本廠鉛酸蓄電池的使用、維護等幾個方面作一闡述。

2 影響蓄電池容量及壽命的幾個因素

2.1 合理的充電管理制度

精確的充電制度是保證電池優(yōu)秀性能和運行壽命的前提。一般講蓄電池組運行充電方式有兩種：一是浮充充電方式;二是均衡充電方式。

為延長蓄電池的使用壽命，對電池組使用中要定期或者必要時對蓄電池組進行均衡充電，并且定期開直流油泵對電池組放電。

杜絕不合理的充電管理制度導致電池組運行長期虧電、充電不足、容量早期損失。如電池組浮充電壓設(shè)置低，導致電池組浮充充電不足，電池組放電時放不出額定容量，過低導致電池組虧電，不能滿足自放電和氧循環(huán)的需要，過高會使電解液損失，縮短電池壽命。再就是均衡充電制度貫徹沒有得到落實，不論運行實際情況或運行時間長短均采用浮充充電方式，浮充電流小不能完成和滿足電池組放電后的補充電，因而造成電池組充電不足，導致電池組達不到額定容量，使電池負極柵板硫酸化。

2.1.1浮充充電

蓄電池浮充電壓設(shè)定為2.23V/單格(25℃時)(蓄電池正負端子測定值的平均值),充電最大電流設(shè)定為0.10C10A。若電池工作環(huán)境溫度偏移25℃時應對浮充電壓作相應的修正，修正電壓為V修正=V25℃-0.0055V/℃×(T實際-25℃)，即溫度每升高1℃，浮充電壓降低3mV，溫度每降低1℃，浮充電壓升高3mV。

2.1.2均衡充電

蓄電池均充電壓設(shè)定為2.30V/單格(25℃時蓄電池正負端子測定值的平均值)，充電最大電流為0.10C10A，均充時間按下列情況進行設(shè)定：

均充條件均充時間退出均充條件

均充條件		均充時間	退出均充條件
1	蓄電池安裝調(diào)試后投入使用前	1～10h,具體時間根據(jù)退出均充條件	電池組均充電流小于10 mA／Ah 時，自動轉(zhuǎn)入浮充(并聯(lián)時≤10mA／Ah×電池組并聯(lián)數(shù))
2	停電后蓄電池充電電流≥50mA／Ah(并聯(lián)時≥50mA／Ah×電池組并聯(lián)數(shù))
3	蓄電池容量檢測后進行均充電
4	蓄電池在使用過程中單體浮充電壓低于2.18V時應進行均充電	10h	均充時間達到10h后轉(zhuǎn)入浮充
5	機房電池一般為6個月進行一次定期均充

2.2

 

溫度影響電池的容量。一般情況下，溫度越高，放電容量越大。電池放電時，如果溫度不是25℃，則需將實測容量按以下公式換算成25℃基準溫度時實際容量Ct 。

C25= Ct/1+K (t-25)

式中：t 放電時的環(huán)境溫度

K 溫度系數(shù)，10小時率容量實驗時K=0.006/℃

3 小時率容量實驗時K=0.008/℃

1 小時率容量實驗時K=0.01/℃

浮充特性：浮充電壓應選擇制度廠家推薦的電壓值。而且環(huán)境溫度的不同，浮充電壓值也VLRA電池不同溫度時的浮充電壓要做相應的調(diào)整。

VLRA電池不同溫度時的浮充電壓

環(huán)境溫度（℃）	浮充電壓（約V±0.01V/單體）
0～10	2.28
11～15	2.26
16～25	2.23
26～30	2.22
31～40	2.19

電池放電容量與溫度的關(guān)系如圖1所示。工作溫度在25℃左右達到100%額定容量，工作溫度增高至30℃容量超過100%，相反工作溫度降低至-20℃是電池容量減小至60%額定容量。鉛酸蓄電池對周圍環(huán)境和溫度較為敏感，如電池長期在高溫條件下運行，其使用壽命將會大大縮短。一般機房溫度應控制在25℃以下，適時進行維護可使電池使用壽命在10～15年。

 

 

2.3 蓄電池容量與內(nèi)阻的關(guān)系

國內(nèi)外的很多資料表明電池的內(nèi)阻大小與電池所處的狀態(tài)有關(guān)，與電池的剩余容量有關(guān)。電池處于放電狀態(tài)時，隨著剩余容量的減少，電池活性物質(zhì)也在減少，結(jié)果使得電池的內(nèi)阻增加。國內(nèi)外許多研究資料表明，電池內(nèi)阻與電池剩余容量有關(guān)，且與電池剩余容量成反比關(guān)系，如圖2所示。

作為電池組日常維護和檢測，定期準確測量每個電池的內(nèi)阻，并建立每個電池的內(nèi)阻檔案，分析其內(nèi)阻的變化，很容易就可以找出電池組中的落后電池。找出落后電池再進行篩選和核對性容量實驗，最后確定落后電池的去留。

 

 

2.4 溫度對電池壽命的影響

蓄電池的環(huán)境溫度保持在24℃～25℃.蓄電池將有最佳的使用壽命和性能。溫度低于25℃，電池的充電效率和性能會降低。溫度高于25℃，電池的壽命將縮短，參考數(shù)據(jù)如下：

電池平均溫度	壽命降低率（％）
25℃	0
30℃	30
35℃	50
40℃	66
45℃	75
50℃	83

浮充預期壽命在25℃時為10年，如果實際使用的蓄電池平均溫度為35℃，則蓄電池浮充預期壽命僅為5年。

3 蓄電池日常檢查和檢測

3.1 月度保養(yǎng)

每月完成下列檢查：

3.1.1保持電池房清潔衛(wèi)生;

3.1.2測量和記錄電池房內(nèi)環(huán)境溫度;

3.1.3逐個檢查電池的清潔度、端子的損傷及發(fā)熱痕跡、外殼及蓋的損壞或過熱痕跡：

3.1.4測量和記錄電池系統(tǒng)的總電壓、浮充電流。

3.2 季度保養(yǎng)

3.2.1重復各項月度檢查;

3.2.2測量和記錄各在線電池的浮充電壓，若經(jīng)過溫度校正有兩只以上電池電壓低于2.18V，請與廠家聯(lián)系。

3.2.3定期測試蓄電池內(nèi)阻，并進行整組蓄電池內(nèi)阻測試分析，及時發(fā)現(xiàn)“落后”電池。

3.2.4蓄電池運行一個季度時，應采用均衡的方式對電池進行補充充電.。

3.3 年度保養(yǎng)

3.3.1重復季度所有保養(yǎng)、檢查;

3.3.2每年檢查連接部分是否有松動;

3.3.3每年電池組以實際負荷進行一次核對性放電試驗，放出額定容量的30%~40%;

3.3.4每年對電池逐節(jié)進行活化，我廠采用WN2612-100單體電池在線容量活化儀。

3.4 三年保養(yǎng)

每三年進行一次容量試驗，到使用六年后每年做一次，若該組電池實放容量低于額定容量的80%，則認為該電池組壽命終止。

4 蓄電池常測試的項目

4.1 蓄電池內(nèi)阻測量的常見方法

目前測量蓄電池內(nèi)阻的常見方法有：

4.1.1直流放電法

直流放電法就是通過對電池進行瞬間大電流放電，測量電池上的瞬間電壓降，通過歐姆定律計算出電池內(nèi)阻。

4.1.2交流注入法

交流法通過對蓄電池注入一個恒定的交流電流信號，測量出蓄電池兩端的電壓響應信號，以及兩者的相位差，來確定蓄電池的內(nèi)阻。

4.2 蓄電池內(nèi)阻測試的必要性

雖然很多研究人員對采用蓄電池內(nèi)阻估算蓄電池容量存在著不同的看法，但定期進行蓄電池內(nèi)阻測試仍然是蓄電池維護的重要工作，歐姆測試技術(shù)在蓄電池維護方面得到廣泛使用，它能節(jié)省維護成本，并提供更多蓄電池的相關(guān)信息。歐姆測試法已被IEEE列為“鉛酸蓄電池(V R LA)的維護、測試和更換的推薦辦法”中的一個部分?，F(xiàn)在，IEEE已經(jīng)更新其標準1188-1996為11882005，其5.2.2條仍然規(guī)定每個季度測試一次電池/單體的內(nèi)部歐姆值。

4.2.1有助于對蓄電池組中單體蓄電池的橫向比較，目前各種蓄電池內(nèi)阻測試設(shè)備的測試結(jié)果可對該組蓄電池進行單體比較，從而有助于發(fā)現(xiàn)整組蓄電池中的“落后”電池;十幾節(jié)甚至幾十節(jié)串聯(lián)的電池組，只要一節(jié)過早損壞，如不及時發(fā)現(xiàn)，則時間一長，就會導致整個電池組報廢。

4.2.2借助于計算機技術(shù)可實現(xiàn)單體蓄電池不同時期的縱向比較，對測試數(shù)據(jù)發(fā)生突變的單體電池進行重點監(jiān)測，有助于對整組蓄電池的壽命進行客觀評價，從而保證整組蓄電池容量，有效保障設(shè)備安全運行。

4.3蓄電池容量檢測

容量放電前應進行檢均充，當均充轉(zhuǎn)浮充后，浮充電流在1-2mA/Ah,且連續(xù)穩(wěn)定約2-3小時不變，這表明電池已充足電。在確保浮充24小時并斷電1小時后，可以進行容量檢測，檢測方法見下表。

放電率	放電電流A	蓄電池放電單體終止電壓V	容量檢測標準
10h	1.0I10	1.80	≥1.0C10
5h	1.6 I10	1.80	≥0.80 C10
3h	2.5 I10	1.80	≥0.75 C10
1h	5.5 I10	1.75	≥0.55 C10

放電結(jié)束后，必須在8小時內(nèi)進行均衡補充電，均充電壓設(shè)定為2.30V/單格(25℃時蓄電池正負端子測定值的平均值), 充電最大電流設(shè)定為0.10C10A。當均充電流在小于10 mA/Ah時轉(zhuǎn)入浮充，如果浮充電流為1-2mA/Ah且連續(xù)穩(wěn)定約2-3小時不變，這表明電池已充足電，此時進入正常浮充狀態(tài)并保持24小時以上。

5 蓄電池核對性放電

在中華人民共和國電力行業(yè)標準蓄電池直流電源裝置運行與維護技術(shù)規(guī)程中(DL/T 724-2000)明確規(guī)定了對蓄電池要定期進行核對性容量試驗和脫載試驗，核對放電法具有容量測試準確可靠的優(yōu)點，仍是世界上檢測電池性能最可靠的方法，同時對電池起到一定的維護作用，目的就是測知電池組的實際容量，找出落后電池，消除隱患。

蓄電池核對性放電周期是新安裝或大修后的蓄電池組，應進行全核對性放電試驗，以后每隔2～3 年進行1次核對性試驗，運行了6年以后的蓄電池，應每年作1次核對性放電試驗。

目前國內(nèi)很多蓄電池放電設(shè)備能夠完成自動蓄電池核對性放電。這些設(shè)備能夠?qū)崿F(xiàn)按照設(shè)定的電流進行恒流放電，到達設(shè)定時間或者終止電壓能自動停止，避免蓄電池惡性的深度放電。有的設(shè)備在放電過程中還能夠自動監(jiān)測單體電池的電壓等參數(shù)，并通過后臺分析軟件可對采集的數(shù)據(jù)進行綜合分析，可生成、顯示、打印、預覽電壓曲線圖、電流曲線圖、單體曲線圖、容量分析圖、檢測數(shù)據(jù)等圖形和報表。

6 小結(jié)

本文對電力系統(tǒng)直流蓄電池運行及維護進行了探討，通過加強對蓄電池的日常使用和維護，增強直流系統(tǒng)的安全性和穩(wěn)定性，達到增強供電的可靠性，這對全網(wǎng)安全穩(wěn)定運行具有重要意義。

參考文獻

GFM 系列閥控密封鉛酸蓄電池安裝維護手冊 雙登集團

容量與溫度的關(guān)系