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1、原创】浅析直流系统中蓄电池的使用蓄电池是直流系统中不可缺少的设备，这种电源广泛应 用于变电站中。正常时直流系统中的蓄电池组处于浮充电备 用状态，当交流电失电时，蓄电池迅速向事故性负荷提供能 量。如各类直流泵、 事故照明、 交流不停电电源、 事故停电、 断路器跳合闸等，同时也必须为事故停电时的控制、信号、 自动装置、保护装置及通信等负荷提供电力。显然在交流失 电的事故状态下，蓄电池应作为变电站的备用能源。一、阀 控密封式铅酸蓄电池的运行与维护 1.1 直流屏作用及蓄电池 运行要求 直流屏采用 2V 规格电池，串成 220V ，需 要110只，但2V规格的电池，其电压一般都高于 2V，在2.2V
2、甚至更高，所以电池组的正负两端的电压会达到或超过240V ;直流屏的输出有二路，一路 240V，一路220V。240V 的输出直接来自电池组的正负两端，供给装置时需要降压硅 链降压到220V，这一路输出为控制母线电压。而能够承受 高电压的电磁操作机构可以需要 240V 电压称为合母电压。 按照电力系统的有关标准，阀控式铅酸蓄电池的运行要求如 下：阀控式密封铅酸蓄电池组在正常运行时以浮充方式运 行，浮充电压值一般控制为 2.23 V X n,在运行中主要监视蓄 电池组的端电压，浮充电流，及每只蓄电池的电压。 1.2 阀 控式密封铅酸蓄电池的充放电 1.2.1 核对性充放电新安装或大修后的阀控蓄电
3、池组，应进行全核对性额定容量 放电试验，放电电流不应变动过大，待放电结束后，应立即 对蓄电池组进行充电，避免发生电池内部的硫化现象，而导 致蓄电池内部短路。 此时均采用 0.1C10 恒流充电， 当蓄电池 组端电压上升到2.23V x n时，将会自动或手动转为恒压充 电。1.2.2恒压充电在2.35V x n的恒压充电下，0.1C10的充电电流逐渐减小，当充电电流减小至 0.1C10时，充电装置的倒计时开始起动，并维持3h 不变。当整定的倒计时结束时，充电装置自动或手动转为正常的浮充电运行， 浮充电压为2.23V x n。同时在浮充电过程中要进行温度补 偿，即对每只单体蓄电池充电电压随环境温度
4、给予一定量的 补偿，避免蓄电池因失水干涸而失效。中心温度、补偿下限、 补偿上限、 补偿斜率均可根据电池性能灵活设置。 1.2.3 补充充电为了弥补运行中因浮充电流调整不当，补偿不了电池自放电和爬电漏电所造成蓄电池容量的亏 损，设定13个月，自动地进行一次恒流充电 -恒压充电- 浮充电的补充充电，确保蓄电池组随时都具有额定容量，以 保证运行安全可靠。 1.2.4 事故放电和自动充电当电网解列或故障、交流电源中断时，蓄电池组立即承担起主 要负荷和事故照明负荷，若蓄电池组端电压下降到 2Vx n 时，电网还未恢复送电， 应自动或手动断开蓄电池组的供电， 以免因蓄电池组过放电而损坏。交流电源恢复送电时
5、，充电装置将自动或手动进入恒流充电 -恒压充电 -浮充电，并恢复到正常运行状态。 1.3 蓄电池维护 据统计，阀控式 铅酸蓄电池的故障，有 50%以上是因 VRLA 蓄电池组故障， 或因 VRLA 蓄电池维护不当造成的。通常所说的“免维护” 即为：在规定条件下使用期间不需维护的一种蓄电池。所谓 蓄电池的免维护是相对传统铅酸蓄电池维护而言，仅指使用 期间无需加水。在实际工作中，仍需履行维护手续。在电力 行业中极为重视蓄电池的维护工作，包括阀控式铅酸蓄电池 的运行与维护。一般应做好以下工作。经常检查的项 目：检测蓄电池端电压；连接处有无松动；极柱、安全阀周围是否有渗酸与酸雾逸出；蓄电池壳体有无渗漏
6、和变形。图 1 充电程序如有以下情况之一应进行充电 （充电程序见图 1）：浮充电压低于 21.8V ；放出 10%以上的额定容量；搁置不用时间超过三个月；全浮充运行达三个月。运行中的维护：应经常检查蓄电池浮充状态是否正常，蓄电池的浮充电压（25C）应按说明书规定值进行；蓄电池端子应用螺栓、螺母连接，蓄电池间的连接电压降U蓄电池组中各单体蓄电池间的开路电压最高与最低差值不大于 20mV ；浮充时单体蓄电池端 电压的最大差值应不大于 50mV 。阀控式铅酸蓄电池的电压 偏差值及终止电压值：标称电压 /V： 2、 6、 12；阀控式铅酸蓄电池运行中的电压偏差值/V ： 0.05、 0.15、 0.3
7、;开路电压最大差值/V : 0.03、0.04、0.06;放电终止电压 /V : 1.80、5.25 (1.75X 3)、10.5 (1.75X 6)。二、 阀控式铅酸蓄电池使用中应注意事项 2.1 应注意铅酸蓄电池 在每次放电完后，应及时充电，需充电的时间在10h 以上。2.2 应注意不应使蓄电池被过电流或过电压充电。2.3 应注意尽量避免使蓄电池长期搁置不用。 2.4 应注意不要使蓄电池 长期处于浮充状态而不放电。 2.5 应注意不使蓄电池过放电。2.6 阀控式铅酸蓄电池对充电设备及温度等外部环境因素较 为敏感。要求充电机有较小的纹波系数，并对电池有温度补 偿功能。电池的充电电压应随着温度
8、的上升而下降，一般每 升高1C,充电电压下降 24mV。温度补偿示意图见图 2。 图 2 温度补偿示意图三、 常见失效机理及检测 3.1 阀控蓄电 池的失效机理阀控式铅酸蓄电池是一个复杂的电化学体系，蓄电池的性能和寿命取决于电极的材料、工艺、活 性物质的组成和结构、及蓄电池运行状态和条件等。它的失 效因素也是比较多的，基本上可分为三类。 3.1.1 蓄电池设 计结构上的因素极板的腐蚀：对浮充电使用的蓄电池，板栅腐蚀是限定电池寿命的重要因素，在电池过充电状态 下，负极产生水，降低了酸度，而正极反应产生 H ，加速 了正极板栅的腐蚀。水损失：由于再化合反应不完全 及板栅腐蚀引起水的损失，当每次充电
9、时，由于产生气体的 速率大于气体再化合速率，导致一部分气体逸出，造成水的损失。正极栅的腐蚀也是造成水损失的因素之一。枝状结晶生成： 当电池处于放电状态， 或长期以放电状态放置， 这种情况下，负极 pH 值增加，极板上生成可溶性铅颗粒， 促进板状结晶生成穿透隔膜造成极间短路，使蓄电池失 效。 负极板硫酸盐化：由于自化合反应的发生，无论 蓄电池处于充电或放电状态 ,负极板总有硫酸铅存在， 使负极 长期处于非完全充电状态，形成不可逆硫酸铅，使电池容量 减少，导致电池失效。热失控：在充电过程中，电池内的再化合反应将产生大量的热能，由于蓄电池的密封结构 使热量不易散出，以及周围环境温度升高，导致浮充电流
10、的 增大，进而使浮充电压升高，以致蓄电池温升过高而失效。3.1.2 电池工艺质量的因素在实际情况中，由于电池生产工艺质量的问题，如原材料成分不稳定，极板涂膏量 不一致，极耳腐蚀断裂，壳体和壳盖间渗透漏液，阀盖开闭 不灵等，都造成蓄电池性能离散性大，也是蓄电池早期失效 的主要因素。 3.1.3 使用环境因素由于过充电使产生的气体不可能完全被再化合，从而引起电池内部压力增 加。当到一定压力时，安全阀打开，氢气和氧气逸出，同时 带出酸雾，消耗了有限的电解液，导致蓄电池容量下降或早 期失效。 为避免产生多余的气体， 阀控蓄电池对充电机稳压、 限流精度提出了较高的要求，而现有的可控硅相位控制稳压的充电机
11、几乎都不能做到。 据国外资料介绍，当高 于25C时，每升高610C,蓄电池寿命缩短一半。因为过 高的温度会导致浮充电流的增加，从而由于过充电量的累 积，而使得电池循环寿命的缩短。浮充电压也应根据温度进 行补偿，一般为-24mV/C,而现有充电机必须具有此功能。 VRLA 蓄电池温度与寿命关系曲线见图3。图 3 VRLA 蓄电池温度与寿命关系曲线 3.2 蓄电池的检测 方法为了掌握蓄电池的性能状况，目前有如下几种检测方法。 3.2.1 放电法将蓄电池组脱离供电系统，以10小时率电流对负荷放电，同时测量每一蓄电池电压， 当降到规定值时（单体 1.8V），停止放电，计算时间得出蓄 电池组容量。 该方
12、法准确， 但浪费能量， 实施困难。 3.2.2 蓄 电池电压巡检在放电状态下， 对 VRLA 蓄电池组的每只 VRLA 蓄电池的端电压进行巡回检测， 找出端电压下降 最快的一只，再对此蓄电池在线放电检测其容量，即代表该 组 VRLA 蓄电池的容量。 该方法方便可行， 但只能判读已严 重失效的蓄电池，不能全面的反映每个单体的情况，且对性 能的差异不能作出反应。 3.2.3 测量蓄电池内阻 VRLA 蓄电池的故障，如板栅腐蚀和增长、接触不良、活性 物质可用量减少等集中表现于蓄电池内阻的增大、电导的减 小，因此，电导或电阻的高低可提供反映蓄电池故障和使用 程度的有效信息。有关标准提供了内阻测试的方法
13、，国外已有交流内阻和直流内阻测试的报道。有关公司测试方法是用 交流发电装置向蓄电池单体或蓄电池组注入一个低频2030Hz 或 60Hz 的交流信号， 测量通过电池的交流电流和每只 蓄电池两端的交流电压，然后计算出I/U或U ac/lac比率，则得出蓄电池的电导或电阻值，并显示这个值。如有公司采 用了 200A/10s 放电的负载测试仪（ Milton ），来测试单只蓄 电池的性能。四、阀控式密封铅酸蓄电池的发展趋势 提高蓄电池使用寿命，正极活性物质的利用率，比能量，蓄 电池产品的均一性，以及减小浮充电流的大小，正成为进入 21 世纪的智能化第三代 VRLA 蓄电池的研制方向，它从制 作材料、制作技术、工艺流程等方面不断更新，克服了以往 蓄电池在使用中的弊端。五、 结束语直流电源设备是电力系统发电厂，变（配）电所重要的控制、信号、动 力电源，它在电力系统安全运行中起着重要的作用。 为了 适应社会需求以及电力系统快速发展和稳定运行的要求，大 量可靠性高的现代化电源设备得到广泛应用，并在生产实践 中有效的管理与维护，对保证直流系统的可靠运行及电力系 统的安全运行有着积极和重要的作用。 （本文为当凯电力高 工原创，转载请注明出处）猜您喜欢【技术规范】配电箱、 柜体加工定货技术要求【视频】低压配电柜的认识与操作 开关柜及相应电气元器件知识汇总分享共赢电气圈，一个有态度的圈子