浅谈蓄电池维护管理的几点体会

胡晓霞

摘 要：就目前变电站蓄电池的发展形势展开讨论，总结了蓄电池运行中的常见问题及其原因，并提出了几点加强蓄电池维护与管理的方案，以提高蓄电池的维护水平。

关键词：变电站；直流系统；蓄电池组；维护方案

中图分类号：TM912 文献标识码：A 文章编号：2095-6835（2014）24-0060-02

蓄电池是电力电源系统中不可或缺的一部分，隶属于直流供电系统，是电网的重要设备，也是变电站的重要后备电源。蓄电池的作用是确保电力系统当中二次系统负载的安全性、稳定性、可靠性，为其提供有利的电力条件，保证继电保护、通信设施的正常工作。因此，在放电过程当中，蓄电池的稳定性对电力设备的正常工作有重要作用。

1 蓄电池工作中的常见问题及其原因

1.1 蓄电池工作中的常见问题

1.1.1 蓄电池容量下降

蓄电池组运行不足5年就出现了容量下降的现象，其容量不足额定标称容量的80%.依照《广东电网公司变电站直流电源系统技术规范》要求，除新投产蓄电池必须完成初充电试验外，对于220 V及以上变电站，核容试验为2年一次，110 kV变电站则为3年一次，核容试验容量不应低于80%. 2012-09，深圳供电局有限公司110 kV布吉站#1蓄电池组300 Ah以30 A电流放电，能放电5 h40 min，放电电量182 Ah。《中国南方电网有限责任公司变电站直流电源系统技术规范》规定，站内每组蓄电池容量选取应按全站事故放电不小于2 h计算。在交流失压、事故放电的情况下，直流负荷一般为事故照明负荷（2～5 A）、交流不间断电源负荷（1～5 A）或远动交换机屏负荷（2～5 A），严重时，需放掉20×2=40 Ah电量。在事故放电的情况下，蓄电池可放电4.5 h。另外，110 kV东升站#1、#2蓄电池组在投运5年后，就出现了容量不达标的情况，相关人员怀疑与批次质量有关，特别是#1组。放电之前，#1组的54只电池单体电压如图1所示。

由图1可知，在放电之前，低于2.2 V的电池单体已达12节，高于2.3 V的单体达4节，不合格率为29.6%，电压偏差度为4.5%，高于《技术规范》规定的2.2%；平均电压为2.208 V，整组电压为119.2 V，低于浮充电压121.5 V，均不符合要求。尤其是#37单体2.149 V、#46单体2.151 V、#5电池单体2.174 V，都处于明显的欠充状态，因此，在之后的核容试验中，这些单体都立即下降至终止电压。

110 kV龙岗站#1组500 Ah蓄电池为美国德克生产。核容试验前电压数据如图2 所示。

该蓄电池为107节（已退1节），核容之前无低于2.2 V或高于2.3 V的蓄电池单体。电压偏差度（2.25-2.207）/2.25=1.9%<2.2%，符合要求。但该组电池整组电压偏低，放电之前平均电压为2.238 V，刚刚达到《技术规范》2.23～2.28 V的浮充要求。如果温度超过25 ℃，又无浮充温度补偿措施，则整组蓄电池就会处于欠充状态。

由于运行时间长，核容放电开始后，可能会发生#96单体短路的情况，导致对其他电池形成冲击，加快了整组容量的下降速度。大部分蓄电池容量下降都属于渐变的过程，目前，运行年限超过6年的容量不达标蓄电池的数量高于50%. 可以推断，随着运行年限的增加，设备性能将逐渐降低，容量不达标蓄电池的数量将增加。蓄电池的浮充电压、电流与环境温度密切相关，运行5年以上的蓄电池，室内大多未安装空调或未能开启，缺乏稳定的恒温环境，所以这也是造成蓄电池寿命缩短的原因。另外，充电机的输出特性对蓄电池的影响较大，目前，供电企业对充电机的纹波系数缺乏有效的监测，运行人员很难及时判断充电机输出特性的优劣，进而调整蓄电池的浮充方式。

对于变电站蓄电池组容量不足的问题，我们可以通过容量测试来判断和排除，用内阻在线测试提供辅助参考依据，因为内阻数据的持续增大必将影响蓄电池的性能。

1.1.2 无容量输出

蓄电池组没有容量输出，个体电池处于开路状态。变电站系统故障导致交流电源出现问题后，一旦蓄电池组失去功效，变电站内保护直流就会丧失，高频保护或电流差动保护就会出现误动现象，进而可能导致严重的后果。

1.1.3 浮充

蓄电池总是浮充，时间一长，就会使其出现短路现象，而电池短路会带来热失控现象，致使其在运行中出现故障。

1.2 常见问题的原因

1.2.1 硫酸盐化

一旦电池长期处于充电不足的状态，浮充电压就会比较低。放电之后，如果没有立即补充电，长时间放置的电池或长久不用的电池，其负极就会形成一层硫酸铅。硫酸铅的外在特点是粗大坚硬，内在特点是不易溶解。如果电池失水过多，硫酸浓度就会升高，这样就会促进硫酸铅的形成。盐化会给电池的正常运行带来严重的影响，通常表现为电池容量不够、电池开路等。

电池硫酸盐化的原因为：硫酸盐化的实质是使电池内的热力学平衡受到破坏，使其出现极化现象，一般会出现欧姆极化和浓差极化。充电期间，正负离子会向两极慢慢移动。在离子移动的时候，会有一定的阻力，我们把这些阻力叫作欧姆内阻。硫酸盐化会生成硫酸铅，致使离子移动的阻力加大，这就是欧姆极化现象。欧姆极化会使蓄电池在充电的时候发生散热现象。

浓度极产生的原因是电极外面的生成物与反应物的扩散速度比化学反应速度慢，导致极板周围的电解质溶液浓度有所改变。换句话讲，由电极表面到中间部分的溶液、电解液浓度不一致。硫酸盐化的蓄电池与其浓度极化成正比，严重的时候会造成电极表面电解液的浓度为0. 这也是导致蓄电池开路的主要原因。

1.2.2 电池失水现象的出现

蓄电池失效的原因之一就是电池失水。而电池失水的主要原因包括气体化合效率较低、电池壳体中渗出水、板栅出现腐蚀、自放电等。过充电电流较大、浮充电压太高、环境温度太高、安全阀开阀压力较低等都会促进电池失水速度的加快。目前，不少阀控式密封铅酸蓄电池组容量降低的主要原因就是电池失水。一般情况下，失水率大于15%的时候，电池就会失去功效。

1.2.3 板栅出现侵蚀和变形

板栅侵蚀是造成电池寿命变短的主要原因。对于铅酸蓄电池来说，正极板栅的厚度比负极板栅厚度大，主要是因为蓄电池在充电的过程中，尤其是在过充电的情形下，正极板栅出现腐蚀，渐渐地被氧化，进而丧失板栅的作用。

2 变电站蓄电池的维护方案

2.1 维护建议

维护建议主要有以下几点：①认真做好专业巡视、年度检查、定检作业，对蓄电池单体的电压、内阻进行测试并记录。重点检查内阻突变量超过50%的蓄电池单体，必要时予以活化。而达到内阻基值10倍以上的蓄电池单体，要作为开路电池退出运行。②严格把关蓄电池的整组端电压。如果充电机端口至蓄电池组之间存在电压线损，可适当抬高充电机的浮充电压整定值，避免因机械整定导致蓄电池组因电压线损而欠充。③严格把关蓄电池组的浮充电流。依照深圳供电局电源班组的经验，当300 Ah蓄电池的浮充电流大于1 A，且浮充电流大于2 A时，要判断是否出现蓄电池开路现象。④在新建变电站蓄电池室内安装空调和温度计，将室内温度作为巡视内容进行检查，并对新站的直流系统监控装置的浮充电压温度补充功能进行检验。

2.2 定期测量蓄电池

把蓄电池组与供电系统完全分离，用10 h率电流对负荷进行放电。与此同时，测量每一蓄电池的电压，如果测量的电压与规定值相符（单体1.8 V），就要停止放电，并根据计算时间算出蓄电池组的容量。放电法的主要优点是准确，缺点是能量浪费比较严重、具体的实施程序复杂。

通常情况下，放电的时候，要对VRLA 蓄电池组的每只 VRLA 蓄电池的端电压实施巡回检测，并选出端电压下降速度极快的一个，然后对这个蓄电池实施在线放电检测，测试其容量。这样，就可以得出这一组VRLA 蓄电池的容量。对蓄电池电压实施巡检实际操作起来比较方便，但对于一些严重失效的蓄电池，却无法全面体现每个单体的情况及其性能差异。

2.3 科学设置电源装置的充电参数

要想有效解决浮充电流调整不当的问题，就要科学设置电源装置的充电参数。对于电池自放电和爬电漏电导致的蓄电池容量不足，我们可把充电参数设为1～3 个月。在这期间，可实施一次恒流充电—恒压充电—浮充电的补充充电，以维持蓄电池组的额定容量，保证蓄电池的安全运行。

2.4 全方位检测蓄电池

检查导线的接连处是否有松动现象，检查极柱、安全阀周边有无渗酸和酸雾溢出，检查蓄电池壳体是否有渗漏和变形现象。要对浮充电压低于21.8 V、放出超过10%的额定容量、放置三个月之后的或全浮充工作超过三个月的蓄电池充电一次。

2.5 把握好定期核对性放电试验

定期核对性放电试验主要体现在以下两方面：①全充全放。这个过程就是我们所说的活化处理或理疗性充放电，对电池实施放电和充电过程的循环，使里面的活性物质获得恢复。②针对变电站蓄电池组只有一组配置而不能停止工作的情况，我们可实施半容量核对性试验，主要步骤是放出额定容量的1/2. 然而，在实际操作中，许多工作者错误地认为，1/2容量的放电测试就是0.1C10电流放电需要5 h。其实，在放电测试结束前，我们对电池实际容量是不清楚的，因此，对于1/2容量的放电，我们只能通过蓄电池组放电曲线得出。这样，就可以确定每一次核对性放电1/2容量时的电压值。

核对性充放电对电池性能的检测效果很好，所以我们要创造良好的条件实施全充全放的全容量核对性充放电试验。假如变电站中仅有一组蓄电池工作，我们可选用便携式蓄电池临时代替。核对性充放电时，必须选用专业的智能充放电系统和智能放电负载，这样就可以自动形成核对性充放电报告，并将电压曲线直观地显示出来。将电压曲线与平均值曲线进行对比，就可以看出一些与电压平均值相差很多的蓄电池。智能充放电系统不但提供的数据比较准确，而且还减少了检修人员的工作量。

3 结束语

综上所述，直流电源设备对电力系统的安全工作有着积极意义。要想使得电力系统实现快速、健康的发展，就要对变电站蓄电池有清楚的认知，了解蓄电池常见问题及原因，并对其进行管理和维护，确保直流系统的正常运行。

参考文献

[1]王秀菊，李莉.电力电源中蓄电池失效模式及在线监测[J].电源技术，2004（12）：790-793.

[2]严军华，詹庆元，吕东生，等.VRLA电池高倍率循环失效机理[J].电池，2004（05）：342-343.

[3]黄镇泽，陈红雨，赵剑.阀控式密封铅酸蓄电池的失效与维护[J].电源世界，2004（12）：46-49.

〔编辑：王霞〕

1.2.3 板栅出现侵蚀和变形

板栅侵蚀是造成电池寿命变短的主要原因。对于铅酸蓄电池来说，正极板栅的厚度比负极板栅厚度大，主要是因为蓄电池在充电的过程中，尤其是在过充电的情形下，正极板栅出现腐蚀，渐渐地被氧化，进而丧失板栅的作用。

2 变电站蓄电池的维护方案

2.1 维护建议

维护建议主要有以下几点：①认真做好专业巡视、年度检查、定检作业，对蓄电池单体的电压、内阻进行测试并记录。重点检查内阻突变量超过50%的蓄电池单体，必要时予以活化。而达到内阻基值10倍以上的蓄电池单体，要作为开路电池退出运行。②严格把关蓄电池的整组端电压。如果充电机端口至蓄电池组之间存在电压线损，可适当抬高充电机的浮充电压整定值，避免因机械整定导致蓄电池组因电压线损而欠充。③严格把关蓄电池组的浮充电流。依照深圳供电局电源班组的经验，当300 Ah蓄电池的浮充电流大于1 A，且浮充电流大于2 A时，要判断是否出现蓄电池开路现象。④在新建变电站蓄电池室内安装空调和温度计，将室内温度作为巡视内容进行检查，并对新站的直流系统监控装置的浮充电压温度补充功能进行检验。

2.2 定期测量蓄电池

把蓄电池组与供电系统完全分离，用10 h率电流对负荷进行放电。与此同时，测量每一蓄电池的电压，如果测量的电压与规定值相符（单体1.8 V），就要停止放电，并根据计算时间算出蓄电池组的容量。放电法的主要优点是准确，缺点是能量浪费比较严重、具体的实施程序复杂。

通常情况下，放电的时候，要对VRLA 蓄电池组的每只 VRLA 蓄电池的端电压实施巡回检测，并选出端电压下降速度极快的一个，然后对这个蓄电池实施在线放电检测，测试其容量。这样，就可以得出这一组VRLA 蓄电池的容量。对蓄电池电压实施巡检实际操作起来比较方便，但对于一些严重失效的蓄电池，却无法全面体现每个单体的情况及其性能差异。

2.3 科学设置电源装置的充电参数

要想有效解决浮充电流调整不当的问题，就要科学设置电源装置的充电参数。对于电池自放电和爬电漏电导致的蓄电池容量不足，我们可把充电参数设为1～3 个月。在这期间，可实施一次恒流充电—恒压充电—浮充电的补充充电，以维持蓄电池组的额定容量，保证蓄电池的安全运行。

2.4 全方位检测蓄电池

检查导线的接连处是否有松动现象，检查极柱、安全阀周边有无渗酸和酸雾溢出，检查蓄电池壳体是否有渗漏和变形现象。要对浮充电压低于21.8 V、放出超过10%的额定容量、放置三个月之后的或全浮充工作超过三个月的蓄电池充电一次。

2.5 把握好定期核对性放电试验

定期核对性放电试验主要体现在以下两方面：①全充全放。这个过程就是我们所说的活化处理或理疗性充放电，对电池实施放电和充电过程的循环，使里面的活性物质获得恢复。②针对变电站蓄电池组只有一组配置而不能停止工作的情况，我们可实施半容量核对性试验，主要步骤是放出额定容量的1/2. 然而，在实际操作中，许多工作者错误地认为，1/2容量的放电测试就是0.1C10电流放电需要5 h。其实，在放电测试结束前，我们对电池实际容量是不清楚的，因此，对于1/2容量的放电，我们只能通过蓄电池组放电曲线得出。这样，就可以确定每一次核对性放电1/2容量时的电压值。

核对性充放电对电池性能的检测效果很好，所以我们要创造良好的条件实施全充全放的全容量核对性充放电试验。假如变电站中仅有一组蓄电池工作，我们可选用便携式蓄电池临时代替。核对性充放电时，必须选用专业的智能充放电系统和智能放电负载，这样就可以自动形成核对性充放电报告，并将电压曲线直观地显示出来。将电压曲线与平均值曲线进行对比，就可以看出一些与电压平均值相差很多的蓄电池。智能充放电系统不但提供的数据比较准确，而且还减少了检修人员的工作量。

3 结束语

综上所述，直流电源设备对电力系统的安全工作有着积极意义。要想使得电力系统实现快速、健康的发展，就要对变电站蓄电池有清楚的认知，了解蓄电池常见问题及原因，并对其进行管理和维护，确保直流系统的正常运行。

参考文献

[1]王秀菊，李莉.电力电源中蓄电池失效模式及在线监测[J].电源技术，2004（12）：790-793.

[2]严军华，詹庆元，吕东生，等.VRLA电池高倍率循环失效机理[J].电池，2004（05）：342-343.

[3]黄镇泽，陈红雨，赵剑.阀控式密封铅酸蓄电池的失效与维护[J].电源世界，2004（12）：46-49.

〔编辑：王霞〕

1.2.3 板栅出现侵蚀和变形

板栅侵蚀是造成电池寿命变短的主要原因。对于铅酸蓄电池来说，正极板栅的厚度比负极板栅厚度大，主要是因为蓄电池在充电的过程中，尤其是在过充电的情形下，正极板栅出现腐蚀，渐渐地被氧化，进而丧失板栅的作用。

2 变电站蓄电池的维护方案

2.1 维护建议

维护建议主要有以下几点：①认真做好专业巡视、年度检查、定检作业，对蓄电池单体的电压、内阻进行测试并记录。重点检查内阻突变量超过50%的蓄电池单体，必要时予以活化。而达到内阻基值10倍以上的蓄电池单体，要作为开路电池退出运行。②严格把关蓄电池的整组端电压。如果充电机端口至蓄电池组之间存在电压线损，可适当抬高充电机的浮充电压整定值，避免因机械整定导致蓄电池组因电压线损而欠充。③严格把关蓄电池组的浮充电流。依照深圳供电局电源班组的经验，当300 Ah蓄电池的浮充电流大于1 A，且浮充电流大于2 A时，要判断是否出现蓄电池开路现象。④在新建变电站蓄电池室内安装空调和温度计，将室内温度作为巡视内容进行检查，并对新站的直流系统监控装置的浮充电压温度补充功能进行检验。

2.2 定期测量蓄电池

把蓄电池组与供电系统完全分离，用10 h率电流对负荷进行放电。与此同时，测量每一蓄电池的电压，如果测量的电压与规定值相符（单体1.8 V），就要停止放电，并根据计算时间算出蓄电池组的容量。放电法的主要优点是准确，缺点是能量浪费比较严重、具体的实施程序复杂。

通常情况下，放电的时候，要对VRLA 蓄电池组的每只 VRLA 蓄电池的端电压实施巡回检测，并选出端电压下降速度极快的一个，然后对这个蓄电池实施在线放电检测，测试其容量。这样，就可以得出这一组VRLA 蓄电池的容量。对蓄电池电压实施巡检实际操作起来比较方便，但对于一些严重失效的蓄电池，却无法全面体现每个单体的情况及其性能差异。

2.3 科学设置电源装置的充电参数

要想有效解决浮充电流调整不当的问题，就要科学设置电源装置的充电参数。对于电池自放电和爬电漏电导致的蓄电池容量不足，我们可把充电参数设为1～3 个月。在这期间，可实施一次恒流充电—恒压充电—浮充电的补充充电，以维持蓄电池组的额定容量，保证蓄电池的安全运行。

2.4 全方位检测蓄电池

检查导线的接连处是否有松动现象，检查极柱、安全阀周边有无渗酸和酸雾溢出，检查蓄电池壳体是否有渗漏和变形现象。要对浮充电压低于21.8 V、放出超过10%的额定容量、放置三个月之后的或全浮充工作超过三个月的蓄电池充电一次。

2.5 把握好定期核对性放电试验

定期核对性放电试验主要体现在以下两方面：①全充全放。这个过程就是我们所说的活化处理或理疗性充放电，对电池实施放电和充电过程的循环，使里面的活性物质获得恢复。②针对变电站蓄电池组只有一组配置而不能停止工作的情况，我们可实施半容量核对性试验，主要步骤是放出额定容量的1/2. 然而，在实际操作中，许多工作者错误地认为，1/2容量的放电测试就是0.1C10电流放电需要5 h。其实，在放电测试结束前，我们对电池实际容量是不清楚的，因此，对于1/2容量的放电，我们只能通过蓄电池组放电曲线得出。这样，就可以确定每一次核对性放电1/2容量时的电压值。

核对性充放电对电池性能的检测效果很好，所以我们要创造良好的条件实施全充全放的全容量核对性充放电试验。假如变电站中仅有一组蓄电池工作，我们可选用便携式蓄电池临时代替。核对性充放电时，必须选用专业的智能充放电系统和智能放电负载，这样就可以自动形成核对性充放电报告，并将电压曲线直观地显示出来。将电压曲线与平均值曲线进行对比，就可以看出一些与电压平均值相差很多的蓄电池。智能充放电系统不但提供的数据比较准确，而且还减少了检修人员的工作量。

3 结束语

综上所述，直流电源设备对电力系统的安全工作有着积极意义。要想使得电力系统实现快速、健康的发展，就要对变电站蓄电池有清楚的认知，了解蓄电池常见问题及原因，并对其进行管理和维护，确保直流系统的正常运行。

参考文献

[1]王秀菊，李莉.电力电源中蓄电池失效模式及在线监测[J].电源技术，2004（12）：790-793.

[2]严军华，詹庆元，吕东生，等.VRLA电池高倍率循环失效机理[J].电池，2004（05）：342-343.

[3]黄镇泽，陈红雨，赵剑.阀控式密封铅酸蓄电池的失效与维护[J].电源世界，2004（12）：46-49.

〔编辑：王霞〕