环境对变电站蓄电池质量的影响分析及对策

2015-10-15林立鹏

机电信息 2015年33期

林立鹏

（广东电网有限责任公司佛山供电局，广东佛山528000）

0 引言

蓄电池作为变电站自动化控制、继电保护、监控、操作、照明的重要保证，通常被称为变电站直流系统的“心脏”，在交流失电的情况下，通过直流系统对二次设备进行供电，成为变电站系统电源的最后一道防线。当前，在变电站直流系统中所使用的蓄电池大部分都更新为阀控电池，这种蓄电池拥有良好的密封性和较长的使用寿命。然而，运行结果表明，环境的变化将严重影响蓄电池的运行质量和使用寿命。本文着重分析温湿度、重合闸、备自投、人为操作等因素对变电站蓄电池室环境的影响，并列出相应的应对措施。

1 阀控电池工作原理

阀控式密封铅酸蓄电池采用阴极吸收式的电化学原理和独特结构设计的材料，从而保证电池内的氧气循环复合的建立。其氧气循环化学反应方程为：

过程：

从以上反应原理可以看出，蓄电池在正常充放电时，内部电解液会发生分解—化合循环反应，这样可以保证电解液不会损失。

2 温度对蓄电池的影响

2．1 环境温度和电池容量关系的计算式

依据我国标准，阀控式密封铅酸蓄电池放电时，若温度不是标准温度（25℃），则需将实测电量换算成标准的实际电量Ce，即：

式中，Cr为非标准温度下电池放电量；t为放电的环境温度；K为温度系数。

温度与容量的关系曲线如图1所示，温度越高，容量越高。国内试验数据表明，温度每升高6℃，蓄电池的寿命缩短一半。温度越低，容量越低，当温度为5℃时，蓄电池的容量只有额定容量的70%。

2．2 温度对电池内阻的影响

试验表明，如果环境温度为0～30℃，电池的内阻随温度升高而降低，当电池温度降低时，电池的内阻逐渐增大，电池内阻与温度呈直线变化关系。所以，电池核容工作温度在0～30℃范围内，电解液的导电性好。

图1 温度与容量的关系曲线图

当环境温度降至0℃以下时，由于蓄电池内硫酸溶液黏度变大，硫酸溶液比电阻增大，加重了电极极化影响。数据表明，温度每降低10℃，内阻约增大15%左右，这就使得蓄电池容量明显减小。

2．3 温度对充放电的影响

阀控式密封蓄电池中的浮充电流对温度非常敏感，温度每变化10℃，电流将出现成倍的变化；在同一充电电流之下，浮充电压降低，温度会升高。如果不进行温度调节，会影响电池内阻，而导致电池充电效果下降，让电池长期形成记忆效应，容量也逐步下降。倘若在低温下充电，扩散电流密度明显减小，而交换电流密度减小不多，所以浓差极化加剧，则会引起充电效率的降低。另一方面，上次放电的硫酸铅在低温下的饱和度又使电池充放电反应阻力增加，因而进一步降低了充电效率。倘若电池在10℃以上的环境温度下充电，极化作用会明显减小，硫酸铅溶解速率和溶解度都可提高，加之在较高温度下氧扩散速率也增大，在这些综合因素的影响下电池充放电效率就会提高。

3 影响蓄电池运行环境的因素

3．1 重合闸动作对蓄电池空调的影响

重合闸作为变电站继电保护的一种重要方式，当线路出现故障时会自动跳开断路器，在故障消除后，电源断路器自动重合。

当变电站因为重合闸导致瞬间失电后，站内的空调将失去电源，许多空调设备哪怕是在0．5 s之后恢复电源，也不能重新自动开启，必须通过人工方式开启空调。而当前对于变电站来讲，很多都是无人值守的智能变电站，这就使得空调设备很难及时开启。

3．2 备自投动作对蓄电池空调的影响

备自投是变电站一种备用电源自投方式，当变电站主供电源故障时，备用电源自动投入。对具有备自投的变电站，当主供电源出现故障时，一般在2 s内立即切换到备用电源，但这仍然会使空调设备瞬间失压，影响到变电站无自启动功能的空调，造成室内温度异常。

3．3 蓄电池排放气体对蓄电池环境的影响

蓄电池在运行过程中，会出现排气现象。这些气体主要是氢气，还有一些腐蚀性的气体，将直接导致蓄电池本体受到腐蚀。如果排出的氢气浓度过大，遇到火花还会导致火灾。这个问题对变电站来讲是致命的风险。

3．4 人为操作对蓄电池空调的影响

人为操作包括空调设备电源检修、站用变压器检修、站用电源定期轮换等，这些工作会使空调设备瞬间失去电源。此时需要人工开启空调设备，造成工作量的增加。有些工作人员会忘记开启电源，这也是造成蓄电池环境异常的原因之一。

4 保障变电站蓄电池运行环境质量的措施

第一，针对变电站蓄电池室有制冷和供暖设施的，温度应该保持在20～25℃之间，从而保障蓄电池的正常运行。第二，在蓄电池室安装环境监测控制系统（图2），实现对温度、湿度、氢气的24 h监测、告警。系统可实现数据收集、统计、分析功能。第三，实现来电自启动空调功能，同时系统可恢复空调设备原运行状态。第四，加强对室内蓄电池气体排放的监测。可通过设计自动排气系统的方式，如安装排气扇等，对蓄电池室进行排气，降低气体浓度。第五，加强对室内温度的监控，在室内温度过高的情况下，禁止蓄电池以浮充的方式运行，从而防止蓄电池超温。第六，自动控制空调设备，能根据环境状态实现温度调节、抽湿、加热的自动切换功能，并可进行远方调节。