变电站 VRLA电池的运行与维护探讨

张宏伟 郑耀

摘要：蓄电池是非常重要的电源系统．它是一个独立的电源，具有重量轻、结构紧凑、放电低、大电流放电能力强等方面的优点。因此，在变电站的直流系统中得到广泛应用。由于直流系统在二次系统中的重要地位，蓄电池供电的可靠性和安全性直接影响到供电的可靠性和安全性。

关键词：阀控式铅酸蓄电池；浮充；电压；温度；落后；电池；

阀控式铅酸蓄电池简称V R L A电池,维护量小,在变电站直流系统广泛应用。然而V R L A电池应用中,有许多容易被忽视而有可能导致严重后果的问题,对整组电池放电、过充电的传统方法处理落后电池将损害非落后电池.比较理想的方法是落后电池脱离电池组进行单独放电、充电恢复容量。

一、准确的浮充电压设置和影响

当前变电站V R L A电池运行方式采用浮充电运行方式,即充电装置的直流输出端始终并接着蓄电池和负载,以恒压充电方式工作。浮充电压是长期恒定的,电压选择对电池性能有直接影响。浮充电压设置过高时,电池将长期处于过充状态,电能作用于电解水,正极板气体不能很好地复合,使电池内产生的气体量增加,控制阀经常处于开启状态,从而造成电池严重失水,电解液浓度增大,电池内部腐蚀加快,导致电池容量丧失。反之,浮充电压设置过低时,V R L A电池长期处于欠充电状态,负极板小颗粒P bS O 4形成PbS O 4晶体,进而生成不可逆的非活性P b S O 4,此即发生了负极硫酸盐化。此时在活性物质与栅板之间形成高电阻层,使电池内阻增大,容量下降。可见,浮充电压过高或过低,都将影响电池性能,加速电池失效。运行中应深入理解浮充电压、准确设置浮充电压。《电力系统用蓄电池直流电源装置运行与维护技术规程》(D L/72 4一2 00)中规定,V R L A电池浮充电压宜控制为单体.2 2 3一2.2 8 V(此处以电池单体标称电压Zv来论述,以下一样)。没有规定浮充电压单一数值,因为根据蓄电池化学特性,浮充电压是基于环境温度前提条件的。准确的浮充电压必须随环境温度的变化适时调整,浮充电压的温度系数约为一3一s m V/℃,也就是说温度每升高l℃,单体电池的浮充电压应当下降3一s m V。变电站直流系统微机监控单元具有自动温度补偿功能,一般以2 5℃为基堆温度(额定温度)。运行中应选择投人自动温度补偿功能。运行中常设置浮充电压为单体2.2 5 V。由于国内外电池厂家执行标准不同、产品性能差异。例如,美国G N B电池Absolyte。系列建议浮充电压2.2 5 V是基于环境温度2 5℃,而德国S o n n e n s e h e in(国内称阳光)A 600系列建议浮充电压2.2 5 V是基于环境温度20℃。准确的浮充电压设置,应依据蓄电池制造厂家提供的参数或特性曲线。《阀控式密封铅酸蓄电池订货技术条件》(DL/ 637一1997)规定,蓄电池制造厂家应提供相关资料即包括浮充电压与温度关系曲线。运行单位应加强资料的收集和合理运用。浮充电压设定除了准确的计算外,还要求现场有足够精确度的试验仪表。有关规程规定直流系统试验中,测量电压用的仪表准确级别为不劣于0.5级。变电站直流监控系统测量电压准确级不够,有时误差较大,现场要利用电压表进一步修正,使实际浮充电压与计算值一致。

二、环境温度对蓄电池影响

1.工作温度对蓄电池的影响往往不被我们觉察。大多使用的V R L A电池属于贫液设计,采用紧装配结构,环境温度不仅影响蓄电池浮充电压设置,还直接影响放电容量。相同的电池,以相同的放电速率,在一定环境温度范围(1 0℃-4 5℃)放电时,放电容量随温度升高而增加,随温度降低而减小。因为在较高温度条件下放电,电解液粘度下降,浓差极化影响减小,导电性能提高,使放电容量提高。如果超过温度范围,如在4 5℃一5 0℃条件下放电,则电池容量明显减小。《阀控式密封铅酸蓄电池订货技术条件》(D U 6 3 7一199 7)推荐实测容量Ct换算成2 5℃基准温度容量C e换算公式: ,式中t:开始放电时温度,K温度系数,10h放电率时取K=.0 00 6/℃,l h放电率时取K=.0 0 1/℃。同一组蓄电池,3 5℃条件下电池放电容量约比5℃条件下多约2 0%。若不进行容量换算,可能一组蓄电池夏天核容合格,而在冬天核容试验不合格。环境温度对蓄电池容量产生影响,而于蓄电池寿命影响则可能是致命的。一般而言,在特定使用条件下,V R L A电池的有效寿命期限称为使用寿命。电池内部电解液干涸或发生内部短路、损坏而不能使用,以及容量达不到要求,蓄电池使用失效,这时蓄电池使用寿命终止。电池失效主要模式有:电池失水、正极板腐蚀、热失控、负极板硫酸盐化等。高温对蓄电池失水干涸、正极板腐蚀、热失控都有加速作用。低温对蓄电池伤害不如高温那么显著,但也会加速负极板硫酸盐化。蓄电池运行最适宜的环境温度是2 0℃一2 5℃。有资料提供了蓄电池寿命与温度关系曲线,并指出:在2 5℃条件,如预期浮充寿命为2 0年,而在温度升高1 0℃条件下,其预期寿命减少一半,约为1 0年。极端情况下,过高的工作温度,甚至短时内可使蓄电池永久性失效。可见温度对电池寿命影响之大。

2.蓄电池应安装在淆洁、阴凉、干燥的地方。现在大多数变电站蓄电池安装在有空调的控制室,温度条件比较好。但笔者曾参观某局2 2 0 k V变电站,两组V R L A电池安装在独立封闭的电池室里。电池室狭小装空调比较困难,当时也没有安装空调。在华南地区变电站,这种工程设计漏洞源于对V R L A电池性能了解不足,终将给运行带来不便。

三、蓄电池性能判断及查找落后电池

1.蓄电池核容试验是公认判别电池失效的唯一方法,但核容试验工作量大,在日常维护中,可以从三方面简易判断蓄电池使用性能及寿命:内阻、工作温度和工作电压。内阻增加是由于活性材料损耗导致容量减小,蓄电池寿命终了是内阻增加显著。可以通过测量内阻或电导来确定电池的状况。常用测量工具是电池电导仪或内阻仪。某局使用的Alber公司的C L C一2 00内阻测试仪,测试结果找出落后电池与核容试验结果有很好的一致性。V R L A电池寿命极大地依赖其工作温度,有电池厂家忠告,运行中电池表面温度相差超过5℃,即有可能电池至少出现暂时性失效。因此运行中对蓄电池温度异常应有足够认识。诊断蓄电池最通常的方法是测量电池组浮充电压。规程规定,浮充运行3一6个月,蓄电池端电压的偏差应不大于.0 0 5 v。浮充电压能反应电池内部短路、密封破坏等异常状况。浮充电压过高或过低都属干不正常。

2.落后电池的处理。一组蓄电池,发现二、三只落后电池电压偏低(小于2.18 V/只)或内阻过大时,通常进行治疗性均衡充电,若仍不能达到治疗效果,通常要进行3 0%一4 0%容量的深度放电,再进行充电。此种传统方法在电池的运行中弊大于利。因为均充电压较高,对于正常的电池来说无疑是进行了过充电,使正常的电池失水加重,电解液浓度过高。比较理想的方法是将落后电池脱离蓄电池组(此时在直流监控系统按电池实际数量设置浮充电压、均充电电压、报警电压等参数。为不影响直流系统正常供电,每次只能脱离1一2只电池),用一单独的充电机和放电器对落后电池进行充放电,恢复落后电池。某局使用A l b e r公司的S C T--2 0 0电池活化仪,使用该仪器首先按编程进行恒流容量或预置单电池放电,然后再按编程进行限流恒压充电。仪器设有自动操作以及安全电路可让用户对设备进行编程并启动测试,而无需对测试系统值守。给单体电池活化带来极大方面。

总之，若落后电池仍不能恢复正常,就要考虑更换落后电池,在更换落后电池过程中,应注意要更换同一厂家、同一型号的电池,以便与原来的电池在性能及指标等方面一致,使全组电池运行不受影响。

参考文献：

[1]王乐友.V R L A电池的失效模式和维护.2018.

[2]田浩.浅谈变电站VRLA电池的运行与维护探讨.2019.