龙钢公司随着规模的不断扩大，公司高压变配电站及高压开关室也越来越多，操作和保护所用的直流供电系统越发显得重要。而直流供电系统里的重要元件就是蓄电池，据不完全统计，能源检计量中心的变配电站及高压室共有蓄电池45组约1500块以上。怎样用好和管好这些蓄电池，已成为一个当务之急的关键问题。本文将就蓄电池的维护保养和延长使用寿命做一简单的介绍。

　　蓄电池作为备用的直流供电单元在高压供配电系统中有着非常重要的作用，但如果使用不当或缺乏正确的的维护，常常会缩短它的使用寿命，提前报废。有人认为：公司高压室和变电站所用蓄电池均为全封闭免维护铅酸蓄电池，根本不需要维护。带着这个问题，根据实际情况来简单的探讨一下铅酸蓄电池的工作原理与维修保养。

　　1、铅酸免维蓄电池的工作原理。19世纪中期，铅酸蓄电池的问世解决了部分小用电设备的随机用电问题。但历经100多年的发展，其工作原理基本上没有什么变化，它的正常充放电的化学方程式为：PbO2+2H2SO4+Fb→←PhSO4+2H2O+PbSO4以上正常充放电化学方程式为理想化的原理方程式，似乎只要不受到机械损伤，一块铅酸蓄电池可无休止的使用下去，完成充放电过程。事实上，铅酸蓄电池在充电时会有气体析出，因为在其完成正常充放电过程的同时，伴随着许许多多其他的化学反应，在电解液中含有Ph+、H+、HO-、SO42-等带电荷离子，特别在充电末期，铅酸蓄电池正负极分别还原为PO2和Pb时，部分H+与HO-会在充电状态下产生H2与O2两种气体，其方程式如下：2H++2HO-=2H2↑十O2↓尽管生产厂家采取各种办法极力减少H2与O2两种气体的拆出，使他们尽量消化在电池内部。如让负极板的活性物质过剩吸收部分先行析出的O2，从而有效控制水的电解，减少电解液的消耗。方程式如下：2P+O2+2H2SO4=2PSO4+2H2O，但是，绝对控制H2与O2的析出是不可能的。事实上，电解液仍要少量的消耗，仍会有少量的氢气与氧气析出。从这方面说，全封闭免维铅酸电池不是免维而是少维，因随着科学技术工艺水平的发展。经验的积累，对电解液消耗的控制能力越来越强，从而有效的减少了对铅酸蓄电池的维护量。

　　2、蓄电池的选择Ⅰ

　　高压变配电设备对蓄电池电源的基本要求

　　蓄电池是保障变配电二次设备不间断供电的核心设备，微机综合保护装置对供电质量的要求决定了对蓄电池设备的要求。

　　(1)使用寿命长。从投资经济性考虑，蓄电池的使用寿命必须与变配电二次设备的更新周期相匹配，即12年左右。蓄电池的使用寿命与蓄电池工作环境以双循环充放电的频次有关，充放电频率越高，蓄电池使用寿命越短。

　　(2)安全性高。蓄电池电解质为硫酸溶液，具有强腐蚀性。此外，对于密封蓄电池，蓄电池的电化学过程会产生气体，增加蓄电池内部压力，压力超过一定限度时会造成蓄电池爆裂，释放出有毒、腐蚀性气体或液体，因此蓄电池必须具备忧秀的安全防爆性能。一般密闭蓄电池都设有安全阀和防酸片，自动调节蓄电池内压，防酸片具有阻液和防爆功能。另外，蓄电池还必须具备安装方便、免维护、低内阻等特性。

　　3、蓄电池的选择Ⅱ

　　蓄电池容量的选择要根据供电情况、负荷量的大小及负荷变化的情况等因素来决定。根据以往运行经验，一般普通高压室选用18块12V100AH蓄电池，大型变电站和大型高压室选用18块12V200AH电池即能满足运行需求。但对直流屏交流电源频繁停电(每月停电在10次以，每次停电在2小时以上)的高压室选用蓄电池，则优先选用2V电池(此原则是根据通讯公司对通讯基站选用电池的经验得来)。优先选用12V蓄电池，是因为18块12V电瓶摆放在电池柜里，比108块2V蓄电池摆放在电池柜里有不可比拟的优势:其一是空间大，便于检查维护和散热;另外接点少，减少了故障率;再者蓄电池无论是整组还是单体失效后，可快速更换。

　　4、蓄电池失效原因的分析

　　根据蓄电池实际运行状况以及相关资料介绍情况，分析蓄电池的失效模式大体为以下几种：正极板腐蚀、失水、热失控、硫酸盐化。其中正极板栅腐蚀由于合金工艺技术的提高，腐蚀速度非常慢，一般是10-15年。

　　(1)失水的途径比较多：节流阀设计不合理，频繁开启;电源对蓄电池频繁均充;环境温度过高。其中高温是最主要的因素，高温会加速蓄电池失水速度，电解液饱和度下降(玻璃纤维棉隔膜内电解液减少)，导致蓄电池容量下降。以25℃为基准，当蓄电池运行环境上升10℃，寿命减少50%。

　　(2)热失控是蓄电池在充电过程中产生热量不能及时释放出，温度和化学反应之间形成一个正回馈，出现失控。热失控对蓄电池是毁灭性的，造成蓄电池外壳变形“鼓肚子”，严重的会造成蓄电池爆炸。热失控的原因是环境温度高超过45℃、高温下浮充电压过高(没有温度补偿功能)、充电电流超过设计值(超过2.5C10)。

　　(3)硫酸盐化就是硫酸盐的堆积，即在极板上生成白色坚硬的硫酸铅结晶，颗粒比较大活性低。充电时非常难于转化为活性物质的硫酸铅，导致电池容量下降或功能衰退。硫酸盐化的原因是电池在安装使用前曾长时间搁置储存(超过3个月)、持续过放电或经常过量放电或小电流深放电、环境温度过高或过低、经常充电不足和没有定期执行均充。

　　5、目前高压室中蓄电池设备运行存在问题

　　(1)蓄电池寿命无法达到设计要求

　　(2)对于蓄电池的运行情况不明

　　由于人员以及技术条件的限制，同时缺乏良好的技术手段以及有效管理，蓄电池的使用者对于蓄电池的运行情况缺乏足够的了解，特别是对于蓄电池历史数据的整理以及分析。而这些数据的整理与分析需要较强的专业知识。

　　(3)目前充放电机制急需改进

　　当前高压室蓄电池组的充电机制一致采用高频开关电源完成，但从蓄电池组自身的运行特点而言，目前模块电源对于蓄电池的充放电机制，显然是不完善的，这也是目前蓄电池组提前失效的一个重要原因。如通过脉冲等方式的充电机制，将大大降低蓄电池组过早失效的比例。

　　6、解决方案

　　综上所述，目前车间内蓄电池按性能可分为两类：

　　(1)新投运蓄电池组。运行情况良好，可暂时不做处理。

　　(2)放电时间高于半小时低于两小时以及投运时间超过两年的蓄电池组。需要及时检测和活化，把具有劣化倾向的单只蓄电池选出，进行重新配组。

　　方案Ⅰ：统一各高压室蓄电池型号;(建议选用12V100AH蓄电池，变电站可选用12V200AH)

　　方案Ⅱ：增加维护的专业设备，组织培训一支具有专业水平的维护队伍。解决当前蓄电池问题的方案之一，就是加大对蓄电池维护的投入，通过专业维护人员以及专业设备的投入加大，提高蓄电池设备的管理水平，提高蓄电池维护水平，通过蓄电池活化等专业设备以及技术手段的完善，延长蓄电池使用寿命。通过增加一些专业的检测设备，提高维护人员的专业技术，建立详细的设备管理档案，将以往被动的“头痛医头”模式，改变为积极的主动管理，从而保证蓄电池组的运行情况不会成为高压供电的障碍。

7

　　阀控密封式铅酸蓄电池不用加酸加水维护，并不是不需要管理，为了保证电池使用良好，需要做一些必要的维护工作，需要检查的项目如下：(一般由变电站运维人员进行)

　　(1)、直流屏和蓄电池的卫生情况。

　　(2)、电池外壳和极柱温度(主要是在电池放电时测量)，一般温度升高很快说明该电池内部电阻过高。

　　(3)、极柱、安全阀周围是否有渗液和酸雾溢出，一般是在充电时观察，从化学反应式来看，电池在充电时会产生氧气和氢气。如果充电电流过大时，反应比较剧烈，产生的氧气和氢气来不及复合，达到一定的压力就会从气阀中冲出来，同时可能带出部分酸液。由于水和酸液的损失，影响了电池的容量，需要后期的容量测试跟进，一般容量肯定减少，只是程度不同而已。

　　(4)、电池盖有无变形和渗液(一次/月)，这种现象发生在充电电流过大时，反应比较剧烈，产生的气体来不及复合，达到一定的压力，由于气阀没有及时打开，电池壳变形，甚至把电池壳冲破。

　　8、专业维护

　　蓄电池除了进行日常的检查和维护外，还需进行专业的维护和检查。

　　a.每两个月对各高压室直流屏蓄电池浮充和均充电压进行一次检查.浮充电压：在环境温度25℃情况下的正常的浮充电压为2.23V～2.25V/单体(12V电池为13.6-13.8V)(折算到整组电池是为246-248V,电流为0.10C10)。温度补偿系数为：-3.5mV/℃。当电池浮充运行时，蓄电池单体电压不应低于2.18V(12V电池为12.7V)，如单体电压低于2.18V，则需要进行均衡充电。

　　均衡充电(即均充)：均衡充电是一般采用恒压限流进行充电，充电电压按2.35V/单体(12V电池为14.4-14.8V)(折算到整组电池是为259-266V,电流为0.15C10)(环境温度25℃)。均充一般每六个月进行一次，最佳时机为检修放电至190V后进行。

　　b.蓄电池应每年进行一次均衡的充放电，即利用各配电室每年的春秋检时机关闭直流屏交流电源，由蓄电池对负载进行供电，放出额定容量的30%～40%(10小时率)，同时让检修人员带好万用表和记录表格，在电池电压不是很低的情况下快速测量单体电池电压和总电压，负载电流，并作一份电池的容量测试记录。这种做法即使蓄电池得到一次均衡的充放电机会，同时也得到电池最新的容量情况。实际运行中一般将电池组电压放至185-190V即可。(开关柜综保及分合闸线圈工作电压均在180-240V之间)

　　c.如果有的智能开关电源控制器自带测试软件，可对电池进行核对性放电。它是设定一个比较低的浮充电压，电池电压比整流器高，负载转为电池供电，电源内部有电池容量计算公式，可以计算实际放出容量。如果电池电压下降较快，放出容量倒不多，则说明电池容量不足。另外一些开关电源不带这些功能的，可以手动降低浮充电压，相当于上面的放电方式的手动操作。

　　d.利用检修期间电池放电后，检查连接处有无松动(新装电池半年内需全部紧一次，以后一般一年一次即可)。同时对对蓄电池和直流屏、直流模块进行一次彻底的清扫消缺。(一般每年两次)。

　　e.每3年做一次容量试验，放出额定容量的80%(10小时率)。

　　根据国家有关要求，蓄电池每3年做一次容量试验，放出额定容量的80%(10小时率)，6年以后每年做一次(蓄电池容量满足额定容量的80%表示电池合格，可以正常使用)。现在一般用智能负载测量，自动记录贮存放电数据，自动结束放电，后期通过软件对数据分析。理论测试时间是每次8小时(10小时率)。

　　f.利用春秋检时机检查开关电源中对电池的运行参数的设置。

　　(1)均充电压设置正常的均充电压设置，均充电压的选择一般单体2.35V(12V电池为14.4-14.8V)就够了，如果再高会有气体产生，造成电池的失水。以目前高压室18块12V100AH或108块2V100AH电池组为例，均充电压应调节至259-266V之间，充电电流限制在15A以内。

　　(2)浮充电压设置

　　正常的浮充电压设置，浮充电压的选择单体2.23V～2.25V(12V电池为13.6-13.8V)之间，除了厂家另有具体要求外，新电池的选择单体2.23V充电电压就可以了，而旧电池侧可选用2.25V。以目前高压室18块12V100AH或108块2V100AH电池组为例，浮充电压应调节至246-248V之间，充电电流限制在10A以内。

　　以上分析不难看出，在日常使用中，我们仍须加强全封闭铅酸蓄电池的维护保养。使其经常处于良好状态，从而在关键时刻有效地发挥其重要作用，并延长其使用寿命。(龙钢公司能源检计量中心 王荣伟)