维普资讯 http://www.cqvip.com ８４ 卢志海 ，冯迎春 ，刘英萍 ：浅谈阀控式铅酸蓄电池的使用与维护 浅谈阀控式铅酸蓄电池的使用与维护 Ｄｉｓｃｕｓｓｉｏｎ ｏｎ ａｐｐｆｉｃａｔｉｏｎ ａｎｄ ｍａｉｎｔｅｎａｎｃｅ ｏｆ ＶＲＬＡ ｂａｔｔｅｒｙ 卢志海 ，冯迎春 ，刘英萍 １．山东电力超高压公司济南２５００２１ ２．烟台发电厂烟台２６４００２ 【摘要】通过对阀控式铅酸蓄电池特性的分析，讨论了阎控式铅酸蓄电池在电力系统工作中的使用与维护 的方法，对核容试验中发现的失效蓄电池提出了安装注意事项。 【关键词ｌ阀控式铅酸蓄电池；免维护；浮充电；放电 【中途分类号】ＴＭ７２ 【文献标示码】Ｂ １ 引言 随着变电站自动化水平的提高，对直流系统可 阀控式铅酸蓄电池的正极活性物质是二氧化铅 靠性的要求愈来愈高。作为直流系统能量的储备核 心，蓄电池是确保变电站二次设备及交流不停电电 源装置正常运行的最后一道防线。阀控式铅酸蓄电 （ＰｂＯ２），负极活性物质是海绵状金属铅（Ｐｂ），电解液 是稀硫（Ｈ２ｓＯ４）。阀控式铅酸蓄电池的内部氧气循环 的基本原理是将充电时正电极析出的氧气不使其排出 池（简称ＶＲＬＡ电池，Ｖａｌｖｅ Ｒｅｇｕｌａｔｅｄ Ｌｅａｄ Ａｃｉｄ） 以其全密封、体积小、可靠性高、维护量小等特点， 在电力系统中迅速取代了传统的蓄电池。由于阀控 式铅酸蓄电池是密封的，不需要像传统的蓄电池那样 进行繁琐的加水、充液等维护工作，曾被称为“免维 护”电池。 阀控式铅酸蓄电池是一个复杂的电化学体系， 电池的性能取决于制造电极的材料和工艺，活性物 而设法传送到负极板表面，与负极反应产生的氢气反 应还原为水。充电过程中电解液的水几乎不损失，使 电池在使用过程中达到了不需加水的目的，这就是 实际意义上的电池的免维护特性。其反应过程如图 ｌ中的①一④ 质的组成和结构以及电池运行的环境等因素。由于 电池的使用状况、生产工艺、产品质量等方面的原 因，电池失效现象时有发生，乃至电源系统瘫痪时 方发现蓄电池已经报废，因而“免维护”电池并非 不需要维护。随着阀控式铅酸蓄电池的广泛应用， 如何维护好该类蓄电池，提高其使用寿命及直流系 统的安全可靠性已成为一个重要问题。因此，加强对 密封电池使用要求和维护方法的研究，正确理解“免 维护”的含义，对确保直流系统的供电可靠性是非常 有必要的。 阀控式铅酸蓄电池的特点Ｉ， 图１内部氧气循环图 维普资讯 http://www.cqvip.com 山东电力高等专科学校学报 Ｊｏｕｒｎａｌ ｏｆ Ｓｈａｎｄｏｎｇ Ｅｌｅｃｔｒｉｃ Ｐｏｗｅｒ Ｃｏｌｌｅｇｅ ８５ ①：２ＧＯ ０２＋４Ｈ￣＋４ｅ一 ②：２／）／９＋０２ ２／９／）０ ③：２ｐ／￣３＋２Ｈ１Ｓ 一２ＰｂＳＱ＋２ Ｏ ④：２ＰｂＳＯ．＋４Ｈ＋＋４ｅ一一２ｐｂ＋２ Ｓ（）ｄ 由①～④可以看出正极析出的氧气全部参与内 部氧气循环。因此为了防止气体逸出槽外，同时不 允许外部气体进入槽内，必须对槽盖、极柱的密封 采取极为严格的措施，否则会增加水的损耗，影响 电池受命。如果有未完全反应的气体或温度升高会 使电池内部压力增大，有可能造成电池槽膨胀或者 爆炸，因此必须设有排气阀。密封和排气的同时存 在是一个矛盾体，排气阀长期工作在强酸环境中， 而且要求准确迅速关闭、打开，这一对矛盾体增加 了电池的故障机率。 ３、阀控式铅酸蓄电池的使用与维护 ３．１浮充运行方式 在电力系统正常运行情况下蓄电池组长期处于 浮充电状态，充电电流很小。蓄电池作为储能设备， 只有当交流电失电时，蓄电池才向负荷提供能量。 为了使电池获得长寿命和有效的气体再化合特性， 蓄电池的浮充电压不应超过厂家给定的浮充值。因 为当浮宽电电压过高时，长期过充电导致氧扩散不 及无法与负极的铅反应，就会有氧气积聚在蓄电池 内，当压力过大时又通过安全阀释放出去，于是有 了氧的消耗，实际上就是水有了消耗，有资料表明 失水ｌ０％时电池就失效了；当浮充电电压过低时， 就会出现长期欠充电，蓄电池容量就会不足，严重 的还会导致极板硫化，直接影响蓄电池的容量和寿 命。目前国内标准是在一组电池中最大浮充电压的 差异应５０ｍＶ，而发达国家的标准是２０ｍＶ。因此 日常运行维护工作应该测量及记录充电机浮充电电 压和蓄电池电压，特别要注意这些差异变大的电池， 因为差异变大，很可能就形成所谓的落后电池（电 池失效）。 阀控式蓄电池在国际上的大致标准是：在２５℃ 时，电池的容量为ｌＯ０％；在２５℃以上时，每升高 ｌ０℃，电池的容量会减少一半；在２５＂Ｃ以下时，温 度于容量的关系如表ｌ所示【３１ 表ｌ温度与容量的关系 温度℃ 额定容量％ ２５ ｌ００ ２０ ９５ ｌ５ ９０ ｌ０ ８４ ５ ７６ ０ ７ｌ 由表ｌ不难看出，蓄电池的容量随着温度而变 化的，为了保持的电池的可靠性，应该使电池的运 行环境维持２０ ５℃左右。 当运行环境温度变化较大时（超出２０ ５℃），应 该按温度对浮充电压进行补偿。温度每升高ｌ℃浮 充电压应降低的数据各产品相差较大（在２．０—５， ５ｍＹ／Ｉ；之间），有的蓄电池的浮充电压也较高（２５ ℃相当于其他产品的２０℃的电压值）。有关资料表 明补偿的具体方法尚待进一步研究，如果产品说明 书中没有特别标明补偿系数，经验表明一般按３—４ ｍＶ／＇Ｃ来补偿。表２是２０～４０ ｏｃ有无温度补偿对 寿命的影响（以２０￣Ｃ做为标准补偿电压，补偿系数 为４ ｍＶ／＇Ｃ）［２１。 表２阀控式蓄电池使用 温度（０（２） 无实偿（年） 有实偿（年） ● ２０ ｌ０ １０ ２ｌ ９．３ ９．９７ ２２ ８．７ ９．９ ２３ ８．５ ９．７８ ２４ ７．９ ９．６２ ２５ ７．６ ９．４２ ２６ ６．６ ８撂 ２７ ６．２ ８．７４ ２８ ５．７ ８．６２ ２９ ５．３ ８．３ｌ ３０ ５ ８ ３ｌ ４．７ ７．６７ ３２ ４．４ ７．３ｌ ３３ ４．１ ６．９３ ３４ ・ ３．８ ６．５３ 维普资讯 http://www.cqvip.com ８６ 卢志海 ，冯迎春 ，刘英萍：：浅谈阀控式铅酸蓄电池的使用与维护 些电池在放电过程中电压偏低，但是在放电结束一 ３５ ３６ ３．３ ３．１ ６．１ ５．７ｌ 小时后在测量，电压并不偏低多少，这是因为放电 结束后电压高的电池又对它进行了充电，因此在十 小时放电率过程中要每隔一小时测量一次电池电压。 ３７ ２．９ ５．３ｌ 利用历次核容试验过程中纪录的电池的有关数据进 表２进一步．【兑明蓄电池的运行环境应该征２０± ５℃之间，如果暂时无法满足此运行条件，应该注意 行比较，这是分析电池接近寿命终期的依据，因此 核容试验过程中必须对每只电池的各种数据纪录 蓄电池的浮充电压要随着温度的变化随时补偿。 阀控武铅酸蓄电池失效，主要表现在极柱腐蚀 断裂、极板硫化、极柱渗液或漏液、外壳鼓胀、内 部短路爆炸等，我公司变电站的蓄电池出现过外壳 鼓胀裂开现象。因此我们更要加强蓄电池的维护工 作，以便尽早发现问题和尽快解决问题。运行中定 期测量并记录单体蓄电池电压、整组蓄电池电压、 蓄电池组浮充电电流、环境温度和电池温度；电池 的电极温度、电池外观检查、连接线检查等。对于 发现蓄电池电压异常，蓄电池壳体鼓胀、破裂、电 解液渗漏，温度异常等情况，应及时查明原因并更 换有故障的蓄电池。 ３．２核容试验 阀控式蓄电池由于结构上的特点，对蓄电池组 的容量状况和性能好坏，只能从蓄电池端电压高低， 浮充电流大小以及蓄电池外壳温度是否正常来进行 大概的了解。要真实考核容量就要对蔷电池组进行 放电试验。核容试验是验证电池是否正常，决定什 么时候更换新电池的最有效办法。正常情况下每只 的电池电压与平均电压偏差是很小的（一般小于 ５ｍＶ），如果核容过程中电压偏低的电池，表明该电 池的“健康”状况有了问题，电压低的电池容量就 低，电池组中只要有一只电池降得快，就了整 组电池的放电。在核容试验前，必须先测量电池组 的开路电压、每只电池的端电压、温度，特别是电 池的端电压，因为如果电池电压太低，电池的容量 已基本耗尽了，此时电池已基本成为了一个负载， 在放电过程中电池温度升高，导致热失控现象的发 生，甚至发生蓄电池爆炸。电池在放电过程中以及 恢复充电过程中电压、温度变化，是分析每只电池 是否正常，是否需要重点继续观察的依据，特别要 把在放电过程中电压比平均电压稍低但又不影响正 常运行的蓄电池（也就是在合格电压的下限的蓄电 池），要给予特殊的“关照”，因为这些蓄电池出现 容量不足的概率远远大于其他电压较高的电池。这 保存。对于新投运变电站的蓄电池的每只蓄电池的 电压、直阻等相关参数应该要求厂家和基建单位提 供给运行单位，因为这是历次电池核容试验过程中 最原始的数据，也是最有说服力的数据，如果在运 行过程中电池的参数与原始参数相比较有较大的出 入，则电池的“健康”问题应该是出现了问题。 电池放电过程中，电池放电终止电压一般按照 十小时放电率来设定，也就是每只电池的放电终止 电压应大干１．８Ｖ，当任一只电池的电压低于此值时， 应该结束放电，计算电池容量。放电过程中还应注 意小电流放电条件下形成的硫酸铅，要氧化还原是 十分困难的，若硫酸铅晶体长期得不到清理，必然 会影响蓄电池的容量和使用寿命。 ３．３电池更换 对于在核容试验中发现的失效蓄电池应该及时 更换新的蓄电池，新更换的蓄电池与原有的蓄电池 必须是型号完全相同。严禁电压和容量不同的蓄电 池在同一电池组使用。蓄电池储存的时间越短越好， 应该放在温度尽可能低和避免阳光照射的地方。 ３．３．１安全注意事项【 ｌ 在拆除和安装蓄电池时应该注意以下安全事项： （１）在蓄电池室内严禁烟火 （２）操作所用的工具要带有绝缘手柄，决不允许 把工具放在电池上，以免造成电池短路 （３）搬运电池只能从底部搬起，决不允许借助于 极柱吊起电池，避免震动 （４）决不允许使用合成纤维织物或海绵擦拭电 池壳； （５）维护操作时，必须随时都要带好手套。 ３．３．２蓄电池的安装 （１）当电池置于金属柜中或架上时，必须避免 极柱接触到周围的金属件 （２）安装操作一定要使用绝缘工具，应戴好绝 缘手套，并取下手臂上所有的金属物件 （３）用硅酮基脂适当润滑极柱和连接条，不能使 维普资讯 http://www.cqvip.com 山东电力高等专科学校学报 Ｊｏｕｒｎａｌ ｏｆ Ｓｈａｎｄｏｎｇ Ｅｌｅｃｔｒｉｃ Ｐｏｗｅｒ Ｃｏｌｌｅｇｅ ８７ 用石油基的润滑脂。 （４）要注意连接条与电池极柱之间的吻合，小 ４、结束语 心将不平的连接条整平。在紧固极桩时，所用的力 量要合适。如力量太大，会使极柱内的铜套溢扣，力 量太小又会造成连接条与极柱接触不良，因此安装 中最好采用厂家提供的有过力脱扣的扳手，或按照 目前阀控式铅酸蔷电池已在电力系统得到普遍 的应用，并显示了较好的充、放电特性，为电力系 统安全运行提供了可靠的保障，做到了相对的“免 维护”。但实践证明，阀控式电池并不是真正的“完 厂家提供的参考公斤力，使用相应公斤的扳手。 （５）检查整组电池电压应该与串联电池的只数 相一致，千万不要忘记给电池补充充电。 ３．４电池定期维护 通常电池在不低于８０％放电容量下，使用寿命 长达１Ｏ年。为避免电池提早失效，充分发挥电池 效能，我们必须进行电池的维护保养，周期及方法 如下： ３．４．１月度保养 （１）测量和记录电池房内环境温度，电池外壳温 度和极柱温度。 （２）测量和记录电池系统总电压、浮充电流。 （３）检查电池清洁度、端子的损伤及发热痕迹、 外壳和盖的损坏或过热痕、安全阀是否酸雾溢出等。 电池的塑料部件，特别是电池槽，只能用不含任何 添ＪＪｗ￣，ｌ的清水清洗。 ３．４．２年度保养 （１）重复月度所有保养、检查。 （２）检查连接件是否有松动。 （３）安全阀检查是否旋紧（不要卸下安全阀）。 （４）每年以实际负荷进行一次核对性放电试验， 放出额定容量３０％～４０％，放电期间应每小时测量 一次端电压和充电电流。 （５）三年保养每三年进行一次容量试验（１ ０ ｈ 率），使用六年后每年做一次。若电池实放容量低于 额定容量的８０％，则认为该电池寿命终．Ｉ｝：。 全免维护”。相反，它更需要对其从原理、性能到安 装、使用维护都应该有充分的认识和正确的操作。 在日常的维护实践中，针对不同厂家蓄电池的特点 和性能制订相应的维护措施，不断提高维护水平， 使阀控式铅酸蓄电池充分发挥其性能。 参考文献 【１】邓听聪．阀控式铅酸蓄电池的特点及监控要求 （一）．【Ｊ】蓄电池，１９９８，（１）：３２—３５ 【２】邓听聪，阀控式铅酸蓄电池的特点及监控要求 （二）．【Ｊ】蓄电池．１９９８，（２）：２４—２９ ［３】陈敬海，阀控式铅酸蓄电池的维护．［Ｊ】天津通 信技术．２００３，（６）：２１—２３ ［４】潘莹玉，杨洪斌，胡斌．ＶＲＬＡ电池的使用与 维护．［Ｊ】电力系统通信．２００４，（５）：６１—６４ Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｔｈｅ ｐａｐｅｒ ａｎａｌｙｓｅｓ ｔｈｅ ｃｈａｒａｃｔｅｒｉｓｔｉｃｓ ｏｆ ｔｈｅ Ｖａｌｕｅ Ｒｅｇｕｌａｔｅｄ Ｌｅａｄ Ａｃｉｄ Ｂａｔ￣ｒｙ， ｔｈｅ ｗｒｉｔｅｒ ｄｉｓｃｕｓｓｅｓ ｔｈｅ ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ ａｎｄ ｍａｉｎｔｅｎａｎｃｅ ｏｆ ｔｈｅ ｂａｔｔｅｒｙ ｉｎ ｐｏｗｅｒ ｓｙｓｔｅｍ，ａｎｄ ｉｎｔｒｏｄｕｃｅｓ ｔｈｅ ｉｎｓｔａｌｌａｔｉｏｎ ｍｅｔｈｏｄｓ ０ｆ ｔｈｅ ｆａｉｌｕｒｅ ｂａｔｔｅｒｉｅｓ ｂｙ ｃｈｅｃｋｉｎｇ ｔｈｅ ｃａｐａｃｉｔｙ ｅｘｐｅｒｉｍｅｎｔ． Ｋｅｙ ｗｏｒｄｓ：Ｖａｌｖｅ Ｒｅｇｕｌａｔｅｄ Ｌｅａｄ Ａｃｉｄ Ｂａｔｔｅｒｙ； ａｖｏｉｄｉｎｇ ｍａｉｎｔｅｎａｎｃｅ；ｆｌｏａｔｉｎｇ ｃｈａｒｇｅ； ｄｉｓｃｈａｒｇｅ．
