高压配电室免维护胶体蓄电池的使用与维护

于海生

摘 要：介绍高压配电室免维护胶体蓄电池的原理与安全运行维护。针对我厂各高压配电室的充电设备和免维护蓄电池在实际运行中出现的问题进行了分析探讨，总结出一些运行及维护经验。

关键词：免维护蓄电池;运行;维护

1 护胶体蓄电池内部结构

胶体蓄电池依其电解液为“胶状物体”而得名，胶体蓄电池正负极板栅是由铅、钙、锡合金浇铸而成。蓄电池活性物质是由高纯度的铅制成，隔板的主要材料是高分子聚合物，具有良好的耐高温性能和机械强度，因而对震动和机械碰撞有很强的抵制力。隔板的作用主要是使正负极板之间保持有一定的距离，同时使活性物质完全同胶体电解液发生反应。在隔板不起伏面有一层很薄的超细玻璃纤维，它构成完整胶体隔板的一部分，能使正极板电解液充分的接触。安全阀安装在蓄电池上表面，当蓄电池内部压力达到8.4Kpa时，安全阀自动打开排气，压力释放后自动关闭。

2 胶体电池的优点

1）深度放电后回充性强，甚至在放电后未及时补充电的情况下其容量能100%得到回充。2）适用于高温环境和电力干线供电不稳的环境。3）电池使用胶体电解液，不会流动，其在电池内部不产生分层现象。4）无需平衡充電，自放电小，内阻低，充电接受能力强，电池内部水份损耗非常小。5）采用厚极板，减小板栅腐蚀，极大提高循环寿命，正常使用寿命达12年。

3 胶体电池的充放电原理

虽然免维护胶体蓄电池相比普通铅酸蓄电池有很多优点，但它仍是铅酸蓄电池，充放电过程中的化学反应式如下

胶体蓄电池在充电过程中和充电终止时会出现水被电解的现象，通常情况下，正极出现氧气，负极出现氢气。由于电池采用免维护极板，使氢气析出时电位提高，加上反应区域和反应速度的不同，使正极出现氧气先于负极出现氢气。由于胶体蓄电池结构，使电池内部保留一定压力和气体，保证上述反应循环进行，与此同时也抑制负极氢气的析出，控制了电池内水份的消耗，因此电池可以密封运行。

4 影响胶体蓄电池寿命的主要因数：

蓄电池的运行温度、过度充电、放电以及长期不良的浮充电会对蓄电池的使用寿命产生影响。

1）运行温度对蓄电池的影响：蓄电池应放置在通风、干燥、远离热源处和不易产生火花的地方，安全距离为0.5m以上。在环境温度以20℃最佳，随着电池温度的变化，其放电容量也随之变化，见下表。

环境温度过高对蓄电池使用寿命的影响很大。蓄电池的温度升高时，极板腐蚀将加剧，从而使电池寿命缩短。蓄电池在20℃的环境下可获得较长的寿命，长期运行温度若升高10℃，使用寿命约降低一半。

2）过度充电对蓄电池的影响：长期过充电状态下，正极因析氧反应，水被消耗，氢离子增加，从而导致正极附近酸度增加，板栅腐蚀加速，使板栅变薄加速电池的腐蚀，使电池容量降低;同时因水损耗加剧，将使蓄电池有干涸的危险，从而影响蓄电池寿命。

3）过度放电对蓄电池的影响：蓄电池过度放电主要发生在交流电源停电后，蓄电池长时间为负载供电。当蓄电池被过度放电到其电压过低甚至为零时，会导致电池内部有大量的硫酸铅被吸附到蓄电池的阴极表面，在电池的阴极造成“硫酸盐化”。硫酸铅是一种绝缘体，它的形成必将对蓄电池的充、放电性能产生很大的负面影响，因此在阴极上形成的硫酸盐越多，蓄电池的内阻越大，蓄电池的充、放电性能就越差，蓄电池的使用寿命就越短。

4）长期浮充电对蓄电池的影响：充电方法必须采用限流—恒压方法进行。蓄电池在恒压充电时电流逐渐减少，并最终趋于稳定，如果放出额定容量的30%左右（以0.1C放电3小时），放电每小时应测一次单体电池及电池组电压、放电电流、温度等，放电后应进行均衡充电然后转浮充进行。充电设备的参数，根据所配蓄电池的参数进行调整正确，一定要保证浮充电压、均充电压在合格范围内，保证蓄电池正常浮充电运行，不至于造成过充、过放电。参数设定好后，如无特殊需要，不要随意更改。

蓄电池在长期浮充电状态下，只充电而不放电，势必会造成蓄电池的阳极极板钝化，使蓄电池内阻增大，容量大幅下降，从而造成蓄电池使用寿命缩短。、

5 免维护胶体蓄电池的运行与维护

胶体蓄电池为连续浮充电应用设计的，也可用于循环充放电使用。由于胶体蓄电池全密封、无须加水维护，故常冠以“免维护”的称号。“免维护”这一词给使用者带来了认识上的误区，导致使用者放松了对胶体蓄电池的日常维护和管理。实际上免维护胶体蓄电池仅是不需要维护过程中加水，其它方面的维护是必要的。

1）在运行中，值班员应主要监视蓄电池组的端电压值，浮充电流值，每只蓄电池的电压值、蓄电池组及直流母线的对地电阻和绝缘状态，检查外观有无异常变形和发热，并保持完整运行记录。2）每月应测一次电池单体电压及终端电压，检查充电设备运行参数是否在合格范围之内，有无故障告警信号。浮充总电压应达到蓄电池要求，并保持误差在1%之内。3）蓄电池运行期间，每半年应检查一次连接导线，螺栓是否松动或腐蚀污染，松动的螺栓必须及时拧紧，腐蚀污染的接头应及时清洁处理或更换。电池组在充放电过程中，若连接线发热或压降大于10mV以上，应及时对连接线接触部位进行打磨清洁处理，必要时给予更换，使之保持良好的接触状态。4）每年要进行一次容量恢复试验，让电池内的活化物质活化，恢复电池的容量。其主要方法是将电池组脱离充电机，在电池组两端加上可调负载，使电池组的放电电流为额定容量的0.1倍，每半小时记录一次电池电压，直到电池电压下降到1.8V/只（对于2V/只的单体电池）或10.8V/只（对于12V/只的单体电池）后停止放电，并记录时间。静置2小时后，再用同样大小的电流对蓄电池进行恒流充电，使电池电压上升到2.35V/只或14.1V/只，保护该电压对电池进行8小时的均衡充电后将恒压充电电压改为2.25V/只或13.5V/只，进行浮充充电。上述方法，可以放出蓄电池容量的80%，由于考虑到安全运行，也可以放出蓄电池容量的30～50%左右，这需要查蓄电池的放电曲线来进行。蓄电池组容量均达不到额定容量的80%以上，可认为此组阀控式蓄电池寿命终止，应予以更换。5）正常浮充运行是不需要均衡充电，如发现出现以下情况应进行均衡充电：（1）正常浮充时，蓄电池单体电压偏差超过0.1V。（2）个别单体电池电压低于2.18V或13.4V。（3）长期达不到浮充要求，每半年进行一次。（4）放电后24小时之内未及时充电。（5）长期小电流深度放电。（6）过流放电（电流大于规定20%）和过量放电（超过额定容量10%应立即进行均衡充）。（7）蓄电池因单只容量不够需更换时，只能一次性全部更换，不能仅把性能指标不够的蓄电池单独更换下来，否则会因蓄电池的内阻不平衡而影响整组电池的发挥，缩短整组电池的使用寿命。

6 结论

经过几年的实际运行，我们逐渐摸索出免维护胶体蓄电池及充电设备运行使用维护的一些经验，对出现的问题能够进行处理和解决，保证了直流设备的安全运行。完善了运行规程，使运行、检修人员便于监护、维护蓄电池。

参考文献

[1]尹立兵，李丰，王志文.电动车用密封式胶体铅酸蓄电池的原理与维护[J].船电技术，2018，038（006）：23-25.