賈玉君 武存林 山西電力公司
摘 要：本文主要總結(jié)了貧液式閥控鉛酸電池在我地區(qū)主要各變電站多年運(yùn)行和維護(hù)中所積累的經(jīng)驗(yàn)和教訓(xùn)，并在此基礎(chǔ)上對(duì)該種電池的基本原理進(jìn)行分析和討論，根據(jù)各變電站直流充配電設(shè)備及其它環(huán)境因素民，提出了該種電池在運(yùn)行中需要注意的重點(diǎn)問(wèn)題。
關(guān)鍵詞：閥控電池 使用情況 理論分析 參數(shù)調(diào)整
由于閥控式密封鉛酸蓄電池（簡(jiǎn)稱閥控電池）具有在運(yùn)行中少維護(hù)、安裝占地面積小、無(wú)污染等優(yōu)點(diǎn)，故近幾年來(lái)在電力系統(tǒng)中的發(fā)電廠和變電站得到廣泛的應(yīng)用。但它與電力系統(tǒng)中傳統(tǒng)使用的鉛酸電池（多液開放式、半開放式、隔酸防爆式鉛酸電池等）相比畢竟生產(chǎn)歷史短，運(yùn)行經(jīng)驗(yàn)較少；加之在我們地區(qū)主網(wǎng)各變電站所使用的閥控式電池生產(chǎn)廠家分散,而各廠家的產(chǎn)品規(guī)格、性能參數(shù)、運(yùn)行業(yè)績(jī)相差又很大，給運(yùn)行及維護(hù)工作帶來(lái)不少困難。故為保證各站直流電源系統(tǒng)能安全可靠供電，就要求電站運(yùn)行人員與直流專責(zé)維護(hù)人員應(yīng)注意對(duì)閥控電池加強(qiáng)研究，不斷積累經(jīng)驗(yàn)，掌握其特點(diǎn)。
目前，在我地區(qū)主網(wǎng)站中，35kV和110kV變電站使用閥控電池共15組，220kV變電站使用閥控電池2組；其中有國(guó)產(chǎn)的及日本、德國(guó)、英國(guó)等進(jìn)口的。以單體標(biāo)準(zhǔn)電壓2V計(jì)有2V1節(jié)的，也有6V、12V等組合式。電解液配置大多為貧流式配置。從幾年來(lái)的運(yùn)行情況看，將各電池進(jìn)行比較，其產(chǎn)品質(zhì)量、運(yùn)行業(yè)績(jī)方面的差別是很大的。僅從外部看運(yùn)行中出現(xiàn)爬液、電極嚴(yán)重腐蝕、電液干涸，各節(jié)電壓和內(nèi)阻不平衡度超標(biāo)、容量不達(dá)標(biāo)現(xiàn)象較為普遍，實(shí)質(zhì)上反應(yīng)了電池生產(chǎn)工藝帶來(lái)的缺陷如密封性能、防酸霧性能以及所用材料的化學(xué)和電氣指標(biāo)均存在不少問(wèn)題。只有極少數(shù)廠家的電池如湯淺、霍克、圣陽(yáng)比較理想。當(dāng)然，引起上述問(wèn)題的原因與運(yùn)行操作及日常維護(hù)不當(dāng)有關(guān)�；谏鲜銮闆r，我們?cè)谑褂秘氁菏介y控電池時(shí)特別要注意：
- 定購(gòu)電池時(shí)應(yīng)加強(qiáng)技術(shù)考察，嚴(yán)把質(zhì)量關(guān)；
- 進(jìn)行閥控電池知識(shí)的培訓(xùn)，提高運(yùn)行和維護(hù)水平；
- 嚴(yán)格執(zhí)行電池組的運(yùn)行規(guī)程；
- 配置各項(xiàng)技術(shù)指標(biāo)符合電池長(zhǎng)期浮充運(yùn)行要求的充電裝置。
為使我地區(qū)主網(wǎng)各站的閥控式電池組能運(yùn)行在最佳狀態(tài)，從電池安裝投運(yùn)時(shí)起就應(yīng)做好下面幾項(xiàng)工作。
新安裝的蓄電池組或大修中更換后的電池組第一次充電稱為初充電。充電程序和方法應(yīng)嚴(yán)格按照產(chǎn)品說(shuō)明或有關(guān)規(guī)程執(zhí)行。按我們電力系統(tǒng)要求，初充電電流應(yīng)1I10A.對(duì)于貧液式電池的充電特別要注意過(guò)充的危害。因?yàn)榇朔N電池在使用過(guò)程中不能補(bǔ)水，保持電池中的水分含量是保證電池容量和使用壽命的關(guān)鍵。
利用補(bǔ)充電測(cè)定電池的容量。需要說(shuō)明的是對(duì)于密封電池，有些生產(chǎn)廠方經(jīng)常注明不用全充全放即可投入運(yùn)行，但從我們多年的考察證明這樣的注明往往是不符合現(xiàn)場(chǎng)的實(shí)際情況的。新電池投運(yùn)前可不可以不經(jīng)過(guò)全充放，這還要看電池的閑置時(shí)間與它的容量保存率如何。所以我們規(guī)定必須進(jìn)行全充放試驗(yàn)。
在電站，閥控電池一般采用浮充電方式運(yùn)行。貧液式電池應(yīng)采用恒壓限流進(jìn)行浮充而不宜采取恒流浮充。從電池的結(jié)構(gòu)原理上講，鉛酸閥控式電池的過(guò)充、過(guò)放承受能力要低。故而對(duì)充電裝置各項(xiàng)技術(shù)指標(biāo)的要求也較高，這自然就要求：
- 在運(yùn)行中注意監(jiān)視充電裝置的穩(wěn)壓穩(wěn)流精度、紋波系數(shù)等指標(biāo)是否符合要求嚴(yán)禁長(zhǎng)時(shí)期過(guò)充、欠充現(xiàn)象的發(fā)生。
�。�2）重視溫度對(duì)電池容量及使用壽命的影響。在環(huán)境溫度-40~40℃范圍內(nèi)蓄電池放電容量隨溫度的升高而增加，因?yàn)樵谳^高溫度條件下放電，電液粘度下降，濃差極化影響減少，導(dǎo)電性能提高，使放電容量增加。但隨溫度的提高，浮充電壓應(yīng)降低，否則，電池易過(guò)充。溫度對(duì)電池壽命的影響也較大。在25℃條件下，如預(yù)期浮充壽命為20年，而長(zhǎng)期在35℃下浮充壽命為10年左右，因此要求我們對(duì)電池的運(yùn)行環(huán)境采取措施，特別是隨著溫度的變化必須調(diào)整浮充電壓的數(shù)值。但目前在各主網(wǎng)站的充電裝置還不具備這樣的功能，以致使不少變電站的閥控電池經(jīng)常發(fā)生過(guò)充與欠充，運(yùn)行不到三年甚至一年左右就出現(xiàn)容量快速下降，嚴(yán)重危及電站的安全運(yùn)行。對(duì)此，我們必須專門研究，給出有效的對(duì)策。
均衡充電是保證電池有足夠的容量，同時(shí)對(duì)電池出現(xiàn)電壓不平衡、一部分故障如個(gè)別電池硫化或電解液密度下降、同一節(jié)電池內(nèi)電解液上下層密度不一致、充電電源中斷，放電容量超過(guò)規(guī)定（5%~10%）C10時(shí)進(jìn)行修復(fù)的一種較為常用的方法。對(duì)閥控式電池一般要求三個(gè)月進(jìn)行一次均充。但對(duì)貧液式全密封電池應(yīng)盡量少均充，以避免水分的損失。在我地區(qū)各主要變電站，近幾年采用的微機(jī)控制充電裝置其浮充轉(zhuǎn)均充的判斷大多采用時(shí)間來(lái)整定，而不管電池的實(shí)際放電深度如何，也不管電池電壓的不平衡程度是否需要，造成過(guò)多的均充，對(duì)閥控式電池非常不利。按目前所配設(shè)備功能只能是要求變電站的運(yùn)行人員提高責(zé)任心，加強(qiáng)監(jiān)視，根據(jù)電池實(shí)際情況進(jìn)行人工切換。
- 熟悉閥控式鉛酸電池實(shí)際情況的基本結(jié)構(gòu)及其內(nèi)部的化學(xué)反應(yīng)過(guò)程
閥控電池，不管是膠體電解液式還是玻璃纖維板吸附式，按基本結(jié)構(gòu)特點(diǎn)都是：
- 電解液處于不流動(dòng)狀態(tài)，貧液；
- 具有用于壓力控制的自動(dòng)開啟、關(guān)閉的安全閥；
- 為避免水份損耗，析出氣的再化合
以上述三個(gè)特點(diǎn)來(lái)看，避免或最大限度地減少水份損耗是貧液式電池的一個(gè)非常重要的課題�，F(xiàn)在就來(lái)簡(jiǎn)要分析閥控電池在運(yùn)行過(guò)程中正、負(fù)極板的反應(yīng)過(guò)程和氧氣的再化合機(jī)理。
首先看在充電時(shí)，在正、負(fù)極板上發(fā)生的化學(xué)反應(yīng)如下：
正極 PbSo4+2H2O→PbO2+H2SO4+2H++2e-
H2O→2H++1/2O2+e-
負(fù)極 PbSO4+2H++2e-→Pb+H2SO4
2H++2e-→H2
同時(shí)還伴隨著海綿狀鉛的氧化反應(yīng)
Pb+1/2O2→PbO
PbO+H2SO4→PbSO4H2O
尤其要注意到鉛酸電池在長(zhǎng)期擱置狀態(tài)下，也將產(chǎn)生氧氣。
從以上分析，電池中必然要產(chǎn)生水分損耗。我們知道，電池析出氣體主要是在充電過(guò)程中，為此，貧液式閥控電池采用了負(fù)極活性物質(zhì)過(guò)量的設(shè)計(jì)，當(dāng)接電池充電時(shí)，正極充足100%后，負(fù)極尚未充到90%，這樣在電池內(nèi)只有正極產(chǎn)生的氧氣而不存在負(fù)極產(chǎn)生的難以復(fù)合的氫氣，另一方面隔板采用超細(xì)環(huán)境纖維制作，解決了氧的傳輸問(wèn)題幫助氧的再化合，從而避免了水的損失，運(yùn)行中不需要加熱，大大減少了維護(hù)的工作量。
- 實(shí)施充電的判斷發(fā)光電過(guò)程中各參數(shù)調(diào)整
閥控電池?zé)o論是初充、均充還是浮充運(yùn)行中的電壓電流等參數(shù)，一般說(shuō)來(lái)都都應(yīng)按其廠家說(shuō)明進(jìn)行設(shè)置。但在說(shuō)明書不詳或有誤、或與現(xiàn)場(chǎng)情況不符、或電池長(zhǎng)期運(yùn)行中調(diào)整，則必需由維護(hù)人員根據(jù)電池實(shí)際狀況來(lái)確定。
1、在投運(yùn)前，對(duì)電池進(jìn)行初充電，先用恒流為1I10充電。當(dāng)單體電池電壓上升至2.4V時(shí)轉(zhuǎn)為恒壓充電，此時(shí)電流減少，即可轉(zhuǎn)為正常的浮充運(yùn)行，恒壓值宜取2.35V，恒壓時(shí)間應(yīng)考慮電池成品后的放置時(shí)間及電池充電所放出的容量或施電深度。對(duì)電池的均充可參照上述方法進(jìn)行。
- 浮充的主要目的是補(bǔ)充的自放電和外殼表面臟污等因素所產(chǎn)生的爬電損失，據(jù)此，運(yùn)行人員要對(duì)浮充電壓、電流進(jìn)行設(shè)定。單體電池浮充電壓值范圍為：2.20-2.27V之間；浮充電流為0.3~2mA/h。
下邊給出密封式閥控電池組在運(yùn)行中各節(jié)電池不平衡度的標(biāo)準(zhǔn)及對(duì)各種形式充電裝置輸出指標(biāo)的要求。
閥控蓄電池在運(yùn)行中電壓偏差及放電終止電壓值應(yīng)符合下表的規(guī)定
閥控式密封鉛酸蓄電池運(yùn)行中的電壓偏差值開路電壓最大最小差值放電終止電壓值
不同類型充電裝置的精度、紋波因素、效率、噪聲和均流不平衡度的運(yùn)行控制值如下表：
充電裝置名稱磁放大型充電裝置相控型充電裝置高頻開關(guān)電源型充電裝置
通用的電池輸出保險(xiǎn)配置原則可按下述兩條中的一條計(jì)算即：
對(duì)于貧液式閥控電池應(yīng)按1h率放電電流I1=5.5I10A計(jì)算。
式中I1——蓄電池1小時(shí)率放電電流，I1=0.55C10
I10——蓄電池10小時(shí)率放電電流，I10=0.1C10
C10——蓄電池10小時(shí)率放電容量
