科技搽ｉ 谈变电站蓄电池的运行与维护 李德琼 （福建省漳州电业局福建漳州３６３０００） 摘要：本文阐述了阀控密封式铅酸蓄电池的运行与维护、阀控式铅酸蓄电池使用中应注意事项、常见失效机理及检测、阀控式密 封铅酸蓄电池的发展趋势。 关键词：蓄电池运行维护充放电检测方法 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 １．２．２恒压充电 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， 在２．３５Ｖ Ｘ ｎ的恒压充电下，１ＣＩＯ的充电电流逐渐减小，当充 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 电电流减小至０．１Ｃ１０时，充电装置的倒计时开始起动，并维持３ｈ 流泵、事故照明、交流不停电电源、事故停电、断路器跳合闸等， 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 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 浮充电运行，浮充电压为２．２３Ｖ×ｎ。同时在浮充电过程中要进行 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 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 作为变电站的备用能源。本文从蓄电池的结构、原理出发，及对 的补偿，避免蓄电池因失水干涸而失效。 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 １．２．３补充充电 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 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 定的运行。 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 行一次恒流充电一恒压充电一浮充电的补充充电，确保蓄电池组 １．阀控密封式铅酸蓄电池的运行与维护 随时都具有额定容量，以保证运行安全可靠。 １．１蓄电池运行要求 １．２．４事故放电和自动充电 阀控密封式铅酸蓄电池具有体积小、使用安全性高、放电性 当电网解列或故障、交流电源中断时，蓄电池组立即承担起 能好、维护量小等特点。按照电力系统的有关标准，阀控式铅酸 主要负荷和事故照明负荷，若蓄电池组端电压下降到２Ｖ×ｎ时，电 蓄电池的运行要求如下：阀控密封式铅酸蓄电池组在正常运行时 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 以浮充方式运行，浮充电压值一般控制为２．２３Ｖ Ｘ ｎ，在运行中主 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 要监视蓄电池组的端电压，浮充电流，及每只蓄电池的电压。 手动进入恒流充电一恒压充电一浮充电，并恢复到正常运行状态。 １．２阀控密封式铅酸蓄电池的充放电 １．３蓄电池维护 １．２．１核对性充放电 据统计，阀控密封式铅酸蓄电池的故障，有５０％以上是因蓄 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 电池组故障，或因蓄电池维护不当造成的。通常所说的“免维护” 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 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 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 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 内部短路。此时均采用０．１ｃ１Ｏ恒流充电，当蓄电池组端电压上升 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 到２．２３Ｖ Ｘ ｎ时，将会自动或手动转为恒压充电。 视蓄电池的维护工作，包括阀控式密封铅酸蓄电池的运行与维 在分析该设备的控制要求后，选用三菱ＦＸ ２Ｎ一４８ＭＲ型ＰＬＣ， 在上例中，对于手动操作工作方式，采用了假想状态法，将 设置ＰＬＣ的Ｉ／Ｏ设备和Ｉ／Ｏ点的分配如表ｌ所示。 手动操作工作方式设置为一个状态器￥２０来编程，而将ｍ２、ｍ３两 根据该设备的顺序控制要求，工作状态、转移条件及输出关 台电动机交替运行阶段的相邻数个基本状态采用合成状态法，设 系．按照上述的状态器设置方法，可以绘制出编程用的状态转移 置为一个状态器￥２３，这样可以有效地减少程序的步数和编程时 图如图１所示，编制的相关控制程序（已在ＦＸ ２Ｎ一４８ＭＲ上通过） 问，提高编程效率。 如图２所示。 五、结束语 应用步进指令编制ＰＬＣ步进顺序控制程序时，只要能够正确 Ｉ 地分析被控系统的基本顺序控制过程，正确地设置系统的基本状 态和转移条件，通常可以顺利地编制出符合系统控制要求的步进 程序；如果能够灵活地设置被控系统控制程序中的状态器，正确 处理状态转移条件，就可以快速地编制出更加简洁的顺序控制程 ｆ 序，实现对系统的有效控制。 参考文献： 【１】王也仿主编．可编程控制器应用技术．北京：机械工业出 版社。２００１，９． 【２１廖常初主编．可编程序控制器应用技术（第四版 重庆： 匿 重庆大学出版社，２００２，７．口 图１状态转移图 图２梯 １５２ 现代企业教育 ＭＯＤＥＲＮ ＥＮＴＥＲＰＲＩＳＥ ＥＤＵＣＡＴＩＯＮ ２０１０年・Ｏ４月・下期 护。一般应做好以下工作。 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２．１８Ｖ； 放出１０％以上的额定容量； 搁置不用时问超过三个月； 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 ・・学术・理论 现代衾誊 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 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。为避免产生多余的气体，阀控蓄电池对充电机稳 压、限流精度提出了较高的要求，而现有的可控硅相位控制稳压 的充电机几乎都不能做到。 据资料介绍，当高于２５℃时，每升高６一１０℃，蓄电池寿命 缩短一半。因为过高的温度会导致浮充电流的增加，从而由于过 充电量的累积，而使得电池循环寿命的缩短。浮充电压也应根据 温度进行补偿，一般为一２—４ｍＶ／￣，而现有充电机必须具有此功 能。 ３．２蓄电池的检测方法 ・・・・・・・・ＡＵ＜８ｍＶ； 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２０ｍＶ；浮充时单体蓄电池端电压的最大差值应不大于５０ｍＶ。 阀控式铅酸蓄电池的电压偏差值及终止电压值： ・・为了掌握蓄电池的性能状况，目前有如下几种检测方法。 ３．２．１放电法 标称电压／Ｖ：２、６、１２； ・阀控式密封铅酸蓄电池运行中的电压偏差值／Ｖ：±０．０５、 开路电压最大差值ＩＶ：０．０３、０．０４、０．０６； 放电终止电压，、，：１．８Ｏ、５．２５（１．７５ Ｘ ３）、ｌ０．５（１．７５×６）。 ±０．１５、±０．３； ・将蓄电池组脱离供电系统，以ｌＯ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１．８Ｖ），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，对蓄电池组的每只蓄电池的端电压进行巡回 检测，找出端电压下降最侠的一只，再对此蓄电池在线放电检测 ・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１０ｈ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。 其容量，即代表该组蓄电池的容量。该方法方便可行，但只能判 读已严重失效的蓄电池，不能全面的反映每个单体的情况，且对 性能的差异不能作出反应。 ３．２．３测量蓄电池内阻 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ｌ℃，充 电电压下降２～４ｍＶ。 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。有关标准提供了内阻测试的方法，有关公司测试方法是用交 流发电装置向蓄电池单体或蓄电池组注入一个低频２０—３０Ｈｚ或 ６０Ｈｚ的交流信号，测量通过电池的交流电流和每只蓄电池两端的 交流电压，然后计算出Ｉ／Ｕ或Ｕ ａｃ／Ｉａｃ比率，则得出蓄电池的电导 或电阻值，并显示这个值。如有公司采用了２００Ａ／１０ｓ放电的负载 测试仪（Ｍｉｌｔｏｎ），来测试单只蓄电池的性能。 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 纪的智能化第三代阀控式密封铅酸蓄电池的研制方向，它从制作 材料、制作技术、工艺流程等方面不断更新，克服了以往蓄电池 在使用中的弊端。 ３．常见失效机理及检测 ３．１阀控蓄电池的失效机理 阀控式密封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， ５．结束语 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 直流电源设备是电力系统发电厂，变（配）电所重要的控制、 损失的因素之一。 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 枝状结晶生成：当电池处于放电状态，或长期以放电状态 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 放置，这种情况下，负极ｐＨ值增加，极板上生成可溶性铅颗粒， 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 促进板状结晶生成穿透隔膜造成极间短路，使蓄电池失效。 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 负极板硫酸盐化：由于自化合反应的发生，无论蓄电池处 行有着积极和重要的作用。 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 参考文献： 失效。 【１】电力系统用蓄电池直流电源装置运行与维护技术规程（ＤＬ／ 热失控：在充电过程中，电池内的再化合反应将产生大量 Ｔ７２４－２０００ １ 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 【２】电力用直流电源监控装置（ＤＬ／Ｔ８５６—２００４ｌ 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 【３】蓄电池生产加工新技术新工艺和使用维护、回收环保利用 电池温升过高而失效。 及质量性能试验检测验收标准实用手册．口 ・・・・现代企业教育 ＭＯＤＥＲＮ ＥＮＴＥＲＰＲｌＳＥ ＥＤＵＣＡＴｌＯＮ １５３