閥控密封式鉛酸善電池的原理及其運行維護(hù)

3)過度放電或小電流放電
蓄電池過度放電主要發(fā)生在交流電源停電后，蓄電池長時間為負(fù)載供電。當(dāng)蓄電池被過度放電時，會在電池的陰極造成“硫酸鹽化”。因硫酸鉛是一種絕緣體，它的形成必將對蓄電池的充、放電性能產(chǎn)生很大的負(fù)面影響。在陰極上形成的硫酸鹽越多，蓄電池的內(nèi)阻越大，電池的充、放電性能就越差，蓄電池的使用壽命就越短。小電流放電條件下形成的硫酸鉛，要氧化還原是十分困難的，若硫酸鉛晶體長期得不到清理，必然會影響蓄電池的容量和使用壽命。由第4節(jié)可知，過度放電或小電流放電對閥控蓄電池的影響比對常規(guī)蓄電池的影響更大。因此在直流系統(tǒng)交流電源失去后，要嚴(yán)密監(jiān)視蓄電池的電壓和電流，防止閥控蓄電池過度放電。為避免小電流放電，閥控蓄電池不應(yīng)長期退出系統(tǒng)運行。

6 運行維護(hù)
1)核對性充放電
核對性充放電能最直接地反映蓄電池的健康狀態(tài)，需要定期進(jìn)行。
對于閥控蓄電池核對性充放電的周期，不同規(guī)程的規(guī)定也不完全相同。IEEE標(biāo)準(zhǔn)1188―2005(IEEE推薦的對固定使用的閥控蓄電池的維護(hù)、試驗和更換標(biāo)準(zhǔn))規(guī)定“閥控蓄電池的核對性充放電周期不大于2年，當(dāng)達(dá)到85％的設(shè)計壽命或容量小于90％后每年進(jìn)行一次容量測試”。DL／17724―2000(電力系統(tǒng)用蓄電池直流電源裝置運行與維護(hù)技術(shù)規(guī)程)和國家電網(wǎng)公司《直流電源系統(tǒng)管理規(guī)范》規(guī)定“新電池安裝后每2～3年進(jìn)行一次核對性試驗，運行6年以后的，應(yīng)每年進(jìn)行一次”。從筆者對3 000余只閥控蓄電池近8年運行數(shù)據(jù)來看，4年以后容量不滿足要求比率較高，發(fā)生故障的蓄電池中運行4年以上的占80．3％。因此，建議4年內(nèi)每2年進(jìn)行一次核對性充放電，4年后每年進(jìn)行一次核對性充放電；容量小于90％且大于等于80%的蓄電池組應(yīng)每年進(jìn)行一次核對性充放電；容量小于80%的蓄電池組應(yīng)盡快更換，在更換前應(yīng)將核對性充放電周期縮短為3個月至半年。
2)內(nèi)阻測試
蓄電池的內(nèi)阻是反映運行中蓄電池健康狀態(tài)(SOH)的一項重要的參數(shù)，內(nèi)阻值如明顯的變化，表明單體電池的性能也發(fā)生明顯的變化。在運行中應(yīng)定期進(jìn)行測試，測試周期為一季度到一年。不同的內(nèi)阻儀器測試的結(jié)果偏差較大，且同一蓄電池內(nèi)阻進(jìn)行縱向比較才與SOH有較高的相關(guān)性。因此，蓄電池投運6個月性能穩(wěn)定后應(yīng)用內(nèi)阻測試儀記錄蓄電池內(nèi)阻的原始值作為基準(zhǔn)值。在以后的運行中定期測量蓄電池的內(nèi)阻并與值相比較。當(dāng)內(nèi)阻值與基準(zhǔn)值偏差超過30%時就要引起注意，應(yīng)采用容量測試等更精確的措施來確定蓄電池的SOH。
3)均衡充電
頻繁進(jìn)行均衡充電都對蓄電池組不利，具體應(yīng)遵守制造廠的規(guī)定，還需要結(jié)合蓄電池組的運行狀況，對其當(dāng)前狀態(tài)進(jìn)行評估后，確定是否應(yīng)進(jìn)行均衡充電。不建議將直流系統(tǒng)的均衡充電設(shè)置為三個月自動進(jìn)行。
對個別落后的蓄電池，應(yīng)對單電瓶進(jìn)行均衡充電處理，使其恢復(fù)容量，若處理無效，應(yīng)更換。不宜采用對整組蓄電池進(jìn)行均衡充電的方法處理個別落后蓄電池，防止多數(shù)正常電池被過度充電。
4)不一致性及其改善措施
蓄電池的不一致性是指同一規(guī)格型號的單體蓄電池組成電池組后，其電壓、荷電量、容量及其衰退率、內(nèi)阻及其隨時間變化率、壽命、溫度影響、自放電率及其隨時間變化率等參數(shù)存在一定的差別，其對外表現(xiàn)為串聯(lián)使用時的單瓶浮充電壓的差別。蓄電池即使成組前經(jīng)過篩選電池的一致性較好，經(jīng)過一段時間的使用后也會出現(xiàn)差異，其不一致性隨著其單瓶浮充電壓的差別增加而逐漸加重，呈現(xiàn)惡性循環(huán)，從而造成整組蓄電池壽命的下降。造成蓄電池不一致的原因主要由電池及電池組設(shè)計引起的差異、初期性能的差異、使用過程中出現(xiàn)的差異等。
傳統(tǒng)的改善蓄電池一致性的方法是整組均衡充電，這種均衡的代價是對電壓高的蓄電池造成損害，尤其是閥控蓄電池因其貧液結(jié)構(gòu)，易產(chǎn)生失水、熱失控等現(xiàn)象。對均衡充電的改進(jìn)的方法是進(jìn)行單瓶的均衡充電維護(hù)，有一定的效果，但缺點是需要將蓄電池退出系統(tǒng)，操作費時費力且無法根本解決問題。目前解決運行中蓄電池不一致較先進(jìn)的的方法是蓄電池的主動均衡技術(shù)，其原理是在蓄電池組加裝均衡器，通過外回路來強制將單瓶的充電電壓差控制一定范圍內(nèi)，對2V的蓄電池一般控制在lOmV內(nèi)。
5)閥控蓄電池的在線監(jiān)測
由前面的討論可知閥控蓄電池的失效模式比常規(guī)電池多，因此對其進(jìn)行監(jiān)測的必要性也更加迫切。監(jiān)測裝置對閥控蓄電池的溫度、電壓過高，充電電流過大，個別電池短路、深度放電時個別電池電壓過低等重要故障應(yīng)能及時檢測并發(fā)出告警，以便及時采取措施。隨著蓄電池在線維護(hù)技術(shù)的發(fā)展，蓄電池監(jiān)測系統(tǒng)逐漸融合了對蓄電池的維護(hù)功能，例如對蓄電池進(jìn)行容量測試、在線對蓄電池組進(jìn)行單瓶的內(nèi)阻測量、蓄電池的主動均衡等。

7 結(jié)束語
影響閥控蓄電池壽命的因素有很多，主要因素是溫度和充電方式。了解閥控蓄電池失效的原因和影響其壽命的主要因素，便于我們根據(jù)閥控鉛酸蓄電池的特點，針對影響閥控蓄電池使用壽命的主要因素，不斷提高維護(hù)的水平。通過檢測和維護(hù)，早期診斷來預(yù)防閥控蓄電池可能出現(xiàn)的故障，提高變電站直流系統(tǒng)的運行可靠性。