變電站蓄電池浮充電運(yùn)行的問題分析與研究

問題的提出：

目前我公司管轄變電站直流系統(tǒng)的蓄電池大多數(shù)都已經(jīng)更新為閥控密封鉛酸蓄電池。影響閥控電池使用有兩個(gè)重要因素：溫度和浮充電壓，溫度和浮充電壓的變化會(huì)給闊控密封電池帶來嚴(yán)重危害，嚴(yán)重影響使用壽命和實(shí)時(shí)容量，目前我們的蓄電池運(yùn)行環(huán)境溫度基本上都不到一個(gè)理想的恒定值，這對(duì)閥控鉛酸蓄電池的安全穩(wěn)定運(yùn)行很不利。

原因分析：

閥控式密封蓄電池的特點(diǎn)： 閥控式密封鉛酸蓄電池采用陰極吸收式的電化學(xué)原理和獨(dú)特結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的材料，保證電池內(nèi)氧氣循環(huán)復(fù)合的建立，氧氣循環(huán)化學(xué)反應(yīng)方程式：

與傳統(tǒng)的防酸隔爆式鉛蓄電池相比，它有以下幾個(gè)特點(diǎn)：
（1）密封設(shè)計(jì)，貧液狀態(tài)下工作，不需添加蒸餾水；

（2）免測(cè)電解液密度；
（3）能在任意方向放置；
（4）基本無有害氣體，對(duì)環(huán)境污染??；
（5）對(duì)環(huán)境溫度要求較高。

一．溫度的影響：

閥控式密封蓄電池浮充電流對(duì)溫度極為敏感，溫度每變化10℃，電流成倍變化，同一充電電流下，溫度升高，浮充電壓降低。因此如果不進(jìn)行溫度補(bǔ)償可能使控制器過早關(guān)斷而電池實(shí)際未充滿，長(zhǎng)期使電池形成記憶效應(yīng)，容量下降；而過充電使蓄電池起了水的電解槽作用，產(chǎn)生過熱和失水，電解液損失，造成蓄電池失效。

閥控式蓄電池在環(huán)境溫度為25℃時(shí)的容量為100％；超過25℃時(shí)，將使電池水份散失，加大了電液濃度；其次，電池溫度高會(huì)加速合金腐蝕速度，長(zhǎng)期處于這一環(huán)境中的電池板柵可因之而穿孔損壞，易使活性物質(zhì)附著減弱而脫落。由此看出，環(huán)境溫度的升高，雖使容量暫時(shí)有所增加，但高溫使電池板柵腐蝕劇增，嚴(yán)重地阻礙著電極反應(yīng)，降低了蓄電池整體容量。以下是深圳華達(dá)閥控蓄電池25℃以下溫度與容量的關(guān)系如表所示：

艾諾斯－華達(dá)電池的設(shè)計(jì)容量隨溫度的變化而變化，溫度下降對(duì)容量影響不小。

以下是山東華日SNS閥控密封蓄電池溫度與容量關(guān)系曲線(浮充電壓取25℃標(biāo)準(zhǔn)值恒定)：

Ce—25℃基準(zhǔn)容量 ； t—放電開始蓄電池溫度；

Ct—實(shí)測(cè)容量 ; K—溫度系數(shù)，10小時(shí)率取K=0.006/℃

艾諾斯－華達(dá)GFM電池的設(shè)計(jì)壽命隨運(yùn)行溫度變化而變化，溫度每升高10℃，浮充電壽命減半，下表顯示了電池的浮充壽命與溫度關(guān)系：

通過此表易知深圳華達(dá)閥控密封鉛酸蓄電池壽命受溫度和浮充電壓影響都較大。

以下是山東華日SNS閥控密封蓄電池溫度與壽命關(guān)系曲線(浮充電壓取25℃標(biāo)準(zhǔn)值恒定)：

此表是山東華日廠的合資企業(yè)日本公司在試驗(yàn)室做得壽命和溫度關(guān)系圖，從中可以看出，在取標(biāo)準(zhǔn)溫度25℃浮充電壓值不變的情況下，溫度上升對(duì)蓄電池的影響：25℃時(shí)使用壽命為設(shè)計(jì)壽命，30℃時(shí)使用壽命為設(shè)計(jì)壽命的75％左右，而35度更是僅為設(shè)計(jì)壽命的55％左右。從以上圖線和表格可以看出，閥控密封鉛酸蓄電池運(yùn)行溫度對(duì)壽命影響之大。

二．浮充電壓的影響 ：

浮充運(yùn)行是蓄電池的最佳運(yùn)行條件，運(yùn)行時(shí)電池一直處于滿荷電狀態(tài)，理論上在此條件下運(yùn)行蓄電池將達(dá)到最長(zhǎng)的使用壽命。浮充電壓的設(shè)置對(duì)蓄電池的壽命具有相當(dāng)重要的影響，浮充電壓產(chǎn)生的電流量應(yīng)達(dá)到補(bǔ)償自放電及電池單體放電電量和維持氧循環(huán)的需要。不合理的浮充電壓主要在兩個(gè)方面影響電池，即正極板柵腐蝕速率和電池內(nèi)氣體的排放。特別是當(dāng)電池的浮充電壓超過一定值時(shí)，板柵腐蝕現(xiàn)象會(huì)進(jìn)一步加劇，電池內(nèi)的氧氣和氫氣產(chǎn)生較高氣壓，通過排氣閥排放，從而造成電池失水，正極腐蝕則意味著電池失水，進(jìn)一步加劇電池劣化、壽命縮短。若將浮充電壓超過一定幅度，增大的浮充電流會(huì)產(chǎn)生更多的盈余氣體，這樣便使氧在負(fù)極復(fù)合受到阻力，從而削弱了氧的循環(huán)機(jī)能，嚴(yán)重降低壽命。以下是美國(guó)GNB閥控密封蓄電池的浮充電壓與壽命試驗(yàn)結(jié)果（此型號(hào)電池25℃時(shí)標(biāo)準(zhǔn)浮充電壓2.27V）：

可以說不合適的浮充電壓值對(duì)閥控密封蓄電池的使用壽命影響是相對(duì)大的。

解決方案：

一． 對(duì)于蓄電池室具備供暖設(shè)施，溫度能夠維持在20℃～25℃之間溫度變化范圍不大影響不大，可以正常運(yùn)行。

二． 對(duì)于蓄電池室沒有供暖設(shè)施，或者溫度達(dá)不到規(guī)程要求的（我處所維護(hù)變電站多數(shù)屬于此情況），采取溫度補(bǔ)償?shù)霓k法進(jìn)行改變浮充電壓。一般的閥控密封鉛酸蓄電池的溫度補(bǔ)償系數(shù)為溫度每升高1度，相應(yīng)的浮充電壓值應(yīng)該下調(diào)3mV，下圖為深圳華達(dá)蓄電池浮充電壓隨溫度變化要求：

如果冬天的溫度達(dá)到0℃，按照這樣一個(gè)溫度補(bǔ)償應(yīng)該提高浮充電壓大約8V，像深圳華達(dá)的閥控蓄電池要求每度補(bǔ)償5mV，這樣需要提高的浮充電壓更是達(dá)到13V之多。目前我們維護(hù)的變電站很多沒有進(jìn)行溫度補(bǔ)償，主要原因有二：首先是有些變電站沒有溫度補(bǔ)償裝置，其次是即使是有溫度補(bǔ)償裝置的站，由于種種原因沒有運(yùn)行。通過前面的分析可以看出危害不小。

解決的方案，一是向廠家提出更加穩(wěn)定的溫度傳感器和相應(yīng)的調(diào)壓控制；二是我們可以增加對(duì)閥控密封鉛酸蓄電池的維護(hù)工作，人為的更改浮充電壓值，可以按季節(jié)進(jìn)行范圍內(nèi)更改，使得浮充電壓偏離標(biāo)準(zhǔn)值較小，在很大程度上也可以有效地抑制浮充電壓偏離實(shí)時(shí)標(biāo)準(zhǔn)值造成的危害。

三．嚴(yán)格執(zhí)行變電站直流巡檢制度，220kV變電站每年巡檢兩次以上，110kV變電站每年巡檢，確保蓄電池浮充電電壓的準(zhǔn)確性。

以上是對(duì)目前變電站閥控密封鉛酸蓄電池浮充電運(yùn)行存在問題的分析，希望能夠?qū)ψ冸娬局绷飨到y(tǒng)的安全穩(wěn)定運(yùn)行提供幫助。其中不當(dāng)之處在所難免，請(qǐng)?zhí)岢雠u(píng)指正，不勝感激。

參考文獻(xiàn)：

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2. 北京電力公司變電站直流系統(tǒng)技術(shù)規(guī)定

3. 山東華日、曲阜圣陽、深圳華達(dá)閥控密封鉛酸蓄電池說明書；

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5. 華北電網(wǎng)有限公司生產(chǎn)技術(shù)部直流系統(tǒng)文件匯編

6. 閥控鉛酸蓄電池實(shí)用技術(shù)問答 中國(guó)電力出版社

7. 閥控鉛酸蓄電池實(shí)用技術(shù) 中國(guó)電力出版社