淺談蓄電池維護管理的幾點體會

胡曉霞

摘 要：就目前變電站蓄電池的發展形勢展開討論，總結了蓄電池運行中的常見問題及其原因，并提出了幾點加強蓄電池維護與管理的方案，以提高蓄電池的維護水平。

關鍵詞：變電站；直流系統；蓄電池組；維護方案

中圖分類號：TM912 文獻標識碼：A 文章編號：2095-6835（2014）24-0060-02

蓄電池是電力電源系統中不可或缺的一部分，隸屬于直流供電系統，是電網的重要設備，也是變電站的重要后備電源。蓄電池的作用是確保電力系統當中二次系統負載的安全性、穩定性、可靠性，為其提供有利的電力條件，保證繼電保護、通信設施的正常工作。因此，在放電過程當中，蓄電池的穩定性對電力設備的正常工作有重要作用。

1 蓄電池工作中的常見問題及其原因

1.1 蓄電池工作中的常見問題

1.1.1 蓄電池容量下降

蓄電池組運行不足5年就出現了容量下降的現象，其容量不足額定標稱容量的80%.依照《廣東電網公司變電站直流電源系統技術規范》要求，除新投產蓄電池必須完成初充電試驗外，對于220 V及以上變電站，核容試驗為2年一次，110 kV變電站則為3年一次，核容試驗容量不應低于80%. 2012-09，深圳供電局有限公司110 kV布吉站#1蓄電池組300 Ah以30 A電流放電，能放電5 h40 min，放電電量182 Ah。《中國南方電網有限責任公司變電站直流電源系統技術規范》規定，站內每組蓄電池容量選取應按全站事故放電不小于2 h計算。在交流失壓、事故放電的情況下，直流負荷一般為事故照明負荷（2～5 A）、交流不間斷電源負荷（1～5 A）或遠動交換機屏負荷（2～5 A），嚴重時，需放掉20×2=40 Ah電量。在事故放電的情況下，蓄電池可放電4.5 h。另外，110 kV東升站#1、#2蓄電池組在投運5年后，就出現了容量不達標的情況，相關人員懷疑與批次質量有關，特別是#1組。放電之前，#1組的54只電池單體電壓如圖1所示。

由圖1可知，在放電之前，低于2.2 V的電池單體已達12節，高于2.3 V的單體達4節，不合格率為29.6%，電壓偏差度為4.5%，高于《技術規范》規定的2.2%；平均電壓為2.208 V，整組電壓為119.2 V，低于浮充電壓121.5 V，均不符合要求。尤其是#37單體2.149 V、#46單體2.151 V、#5電池單體2.174 V，都處于明顯的欠充狀態，因此，在之后的核容試驗中，這些單體都立即下降至終止電壓。

110 kV龍崗站#1組500 Ah蓄電池為美國德克生產。核容試驗前電壓數據如圖2 所示。

該蓄電池為107節（已退1節），核容之前無低于2.2 V或高于2.3 V的蓄電池單體。電壓偏差度（2.25-2.207）/2.25=1.9%<2.2%，符合要求。但該組電池整組電壓偏低，放電之前平均電壓為2.238 V，剛剛達到《技術規范》2.23～2.28 V的浮充要求。如果溫度超過25 ℃，又無浮充溫度補償措施，則整組蓄電池就會處于欠充狀態。

由于運行時間長，核容放電開始后，可能會發生#96單體短路的情況，導致對其他電池形成沖擊，加快了整組容量的下降速度。大部分蓄電池容量下降都屬于漸變的過程，目前，運行年限超過6年的容量不達標蓄電池的數量高于50%. 可以推斷，隨著運行年限的增加，設備性能將逐漸降低，容量不達標蓄電池的數量將增加。蓄電池的浮充電壓、電流與環境溫度密切相關，運行5年以上的蓄電池，室內大多未安裝空調或未能開啟，缺乏穩定的恒溫環境，所以這也是造成蓄電池壽命縮短的原因。另外，充電機的輸出特性對蓄電池的影響較大，目前，供電企業對充電機的紋波系數缺乏有效的監測，運行人員很難及時判斷充電機輸出特性的優劣，進而調整蓄電池的浮充方式。

對于變電站蓄電池組容量不足的問題，我們可以通過容量測試來判斷和排除，用內阻在線測試提供輔助參考依據，因為內阻數據的持續增大必將影響蓄電池的性能。

1.1.2 無容量輸出

蓄電池組沒有容量輸出，個體電池處于開路狀態。變電站系統故障導致交流電源出現問題后，一旦蓄電池組失去功效，變電站內保護直流就會喪失，高頻保護或電流差動保護就會出現誤動現象，進而可能導致嚴重的后果。

1.1.3 浮充

蓄電池總是浮充，時間一長，就會使其出現短路現象，而電池短路會帶來熱失控現象，致使其在運行中出現故障。

1.2 常見問題的原因

1.2.1 硫酸鹽化

一旦電池長期處于充電不足的狀態，浮充電壓就會比較低。放電之后，如果沒有立即補充電，長時間放置的電池或長久不用的電池，其負極就會形成一層硫酸鉛。硫酸鉛的外在特點是粗大堅硬，內在特點是不易溶解。如果電池失水過多，硫酸濃度就會升高，這樣就會促進硫酸鉛的形成。鹽化會給電池的正常運行帶來嚴重的影響，通常表現為電池容量不夠、電池開路等。

電池硫酸鹽化的原因為：硫酸鹽化的實質是使電池內的熱力學平衡受到破壞，使其出現極化現象，一般會出現歐姆極化和濃差極化。充電期間，正負離子會向兩極慢慢移動。在離子移動的時候，會有一定的阻力，我們把這些阻力叫作歐姆內阻。硫酸鹽化會生成硫酸鉛，致使離子移動的阻力加大，這就是歐姆極化現象。歐姆極化會使蓄電池在充電的時候發生散熱現象。

濃度極產生的原因是電極外面的生成物與反應物的擴散速度比化學反應速度慢，導致極板周圍的電解質溶液濃度有所改變。換句話講，由電極表面到中間部分的溶液、電解液濃度不一致。硫酸鹽化的蓄電池與其濃度極化成正比，嚴重的時候會造成電極表面電解液的濃度為0. 這也是導致蓄電池開路的主要原因。

1.2.2 電池失水現象的出現

蓄電池失效的原因之一就是電池失水。而電池失水的主要原因包括氣體化合效率較低、電池殼體中滲出水、板柵出現腐蝕、自放電等。過充電電流較大、浮充電壓太高、環境溫度太高、安全閥開閥壓力較低等都會促進電池失水速度的加快。目前，不少閥控式密封鉛酸蓄電池組容量降低的主要原因就是電池失水。一般情況下，失水率大于15%的時候，電池就會失去功效。

1.2.3 板柵出現侵蝕和變形

板柵侵蝕是造成電池壽命變短的主要原因。對于鉛酸蓄電池來說，正極板柵的厚度比負極板柵厚度大，主要是因為蓄電池在充電的過程中，尤其是在過充電的情形下，正極板柵出現腐蝕，漸漸地被氧化，進而喪失板柵的作用。

2 變電站蓄電池的維護方案

2.1 維護建議

維護建議主要有以下幾點：①認真做好專業巡視、年度檢查、定檢作業，對蓄電池單體的電壓、內阻進行測試并記錄。重點檢查內阻突變量超過50%的蓄電池單體，必要時予以活化。而達到內阻基值10倍以上的蓄電池單體，要作為開路電池退出運行。②嚴格把關蓄電池的整組端電壓。如果充電機端口至蓄電池組之間存在電壓線損，可適當抬高充電機的浮充電壓整定值，避免因機械整定導致蓄電池組因電壓線損而欠充。③嚴格把關蓄電池組的浮充電流。依照深圳供電局電源班組的經驗，當300 Ah蓄電池的浮充電流大于1 A，且浮充電流大于2 A時，要判斷是否出現蓄電池開路現象。④在新建變電站蓄電池室內安裝空調和溫度計，將室內溫度作為巡視內容進行檢查，并對新站的直流系統監控裝置的浮充電壓溫度補充功能進行檢驗。

2.2 定期測量蓄電池

把蓄電池組與供電系統完全分離，用10 h率電流對負荷進行放電。與此同時，測量每一蓄電池的電壓，如果測量的電壓與規定值相符（單體1.8 V），就要停止放電，并根據計算時間算出蓄電池組的容量。放電法的主要優點是準確，缺點是能量浪費比較嚴重、具體的實施程序復雜。

通常情況下，放電的時候，要對VRLA 蓄電池組的每只 VRLA 蓄電池的端電壓實施巡回檢測，并選出端電壓下降速度極快的一個，然后對這個蓄電池實施在線放電檢測，測試其容量。這樣，就可以得出這一組VRLA 蓄電池的容量。對蓄電池電壓實施巡檢實際操作起來比較方便，但對于一些嚴重失效的蓄電池，卻無法全面體現每個單體的情況及其性能差異。

2.3 科學設置電源裝置的充電參數

要想有效解決浮充電流調整不當的問題，就要科學設置電源裝置的充電參數。對于電池自放電和爬電漏電導致的蓄電池容量不足，我們可把充電參數設為1～3 個月。在這期間，可實施一次恒流充電—恒壓充電—浮充電的補充充電，以維持蓄電池組的額定容量，保證蓄電池的安全運行。

2.4 全方位檢測蓄電池

檢查導線的接連處是否有松動現象，檢查極柱、安全閥周邊有無滲酸和酸霧溢出，檢查蓄電池殼體是否有滲漏和變形現象。要對浮充電壓低于21.8 V、放出超過10%的額定容量、放置三個月之后的或全浮充工作超過三個月的蓄電池充電一次。

2.5 把握好定期核對性放電試驗

定期核對性放電試驗主要體現在以下兩方面：①全充全放。這個過程就是我們所說的活化處理或理療性充放電，對電池實施放電和充電過程的循環，使里面的活性物質獲得恢復。②針對變電站蓄電池組只有一組配置而不能停止工作的情況，我們可實施半容量核對性試驗，主要步驟是放出額定容量的1/2. 然而，在實際操作中，許多工作者錯誤地認為，1/2容量的放電測試就是0.1C10電流放電需要5 h。其實，在放電測試結束前，我們對電池實際容量是不清楚的，因此，對于1/2容量的放電，我們只能通過蓄電池組放電曲線得出。這樣，就可以確定每一次核對性放電1/2容量時的電壓值。

核對性充放電對電池性能的檢測效果很好，所以我們要創造良好的條件實施全充全放的全容量核對性充放電試驗。假如變電站中僅有一組蓄電池工作，我們可選用便攜式蓄電池臨時代替。核對性充放電時，必須選用專業的智能充放電系統和智能放電負載，這樣就可以自動形成核對性充放電報告，并將電壓曲線直觀地顯示出來。將電壓曲線與平均值曲線進行對比，就可以看出一些與電壓平均值相差很多的蓄電池。智能充放電系統不但提供的數據比較準確，而且還減少了檢修人員的工作量。

3 結束語

綜上所述，直流電源設備對電力系統的安全工作有著積極意義。要想使得電力系統實現快速、健康的發展，就要對變電站蓄電池有清楚的認知，了解蓄電池常見問題及原因，并對其進行管理和維護，確保直流系統的正常運行。

參考文獻

[1]王秀菊，李莉.電力電源中蓄電池失效模式及在線監測[J].電源技術，2004（12）：790-793.

[2]嚴軍華，詹慶元，呂東生，等.VRLA電池高倍率循環失效機理[J].電池，2004（05）：342-343.

[3]黃鎮澤，陳紅雨，趙劍.閥控式密封鉛酸蓄電池的失效與維護[J].電源世界，2004（12）：46-49.

〔編輯：王霞〕

1.2.3 板柵出現侵蝕和變形

板柵侵蝕是造成電池壽命變短的主要原因。對于鉛酸蓄電池來說，正極板柵的厚度比負極板柵厚度大，主要是因為蓄電池在充電的過程中，尤其是在過充電的情形下，正極板柵出現腐蝕，漸漸地被氧化，進而喪失板柵的作用。

2 變電站蓄電池的維護方案

2.1 維護建議

維護建議主要有以下幾點：①認真做好專業巡視、年度檢查、定檢作業，對蓄電池單體的電壓、內阻進行測試并記錄。重點檢查內阻突變量超過50%的蓄電池單體，必要時予以活化。而達到內阻基值10倍以上的蓄電池單體，要作為開路電池退出運行。②嚴格把關蓄電池的整組端電壓。如果充電機端口至蓄電池組之間存在電壓線損，可適當抬高充電機的浮充電壓整定值，避免因機械整定導致蓄電池組因電壓線損而欠充。③嚴格把關蓄電池組的浮充電流。依照深圳供電局電源班組的經驗，當300 Ah蓄電池的浮充電流大于1 A，且浮充電流大于2 A時，要判斷是否出現蓄電池開路現象。④在新建變電站蓄電池室內安裝空調和溫度計，將室內溫度作為巡視內容進行檢查，并對新站的直流系統監控裝置的浮充電壓溫度補充功能進行檢驗。

2.2 定期測量蓄電池

把蓄電池組與供電系統完全分離，用10 h率電流對負荷進行放電。與此同時，測量每一蓄電池的電壓，如果測量的電壓與規定值相符（單體1.8 V），就要停止放電，并根據計算時間算出蓄電池組的容量。放電法的主要優點是準確，缺點是能量浪費比較嚴重、具體的實施程序復雜。

通常情況下，放電的時候，要對VRLA 蓄電池組的每只 VRLA 蓄電池的端電壓實施巡回檢測，并選出端電壓下降速度極快的一個，然后對這個蓄電池實施在線放電檢測，測試其容量。這樣，就可以得出這一組VRLA 蓄電池的容量。對蓄電池電壓實施巡檢實際操作起來比較方便，但對于一些嚴重失效的蓄電池，卻無法全面體現每個單體的情況及其性能差異。

2.3 科學設置電源裝置的充電參數

要想有效解決浮充電流調整不當的問題，就要科學設置電源裝置的充電參數。對于電池自放電和爬電漏電導致的蓄電池容量不足，我們可把充電參數設為1～3 個月。在這期間，可實施一次恒流充電—恒壓充電—浮充電的補充充電，以維持蓄電池組的額定容量，保證蓄電池的安全運行。

2.4 全方位檢測蓄電池

檢查導線的接連處是否有松動現象，檢查極柱、安全閥周邊有無滲酸和酸霧溢出，檢查蓄電池殼體是否有滲漏和變形現象。要對浮充電壓低于21.8 V、放出超過10%的額定容量、放置三個月之后的或全浮充工作超過三個月的蓄電池充電一次。

2.5 把握好定期核對性放電試驗

定期核對性放電試驗主要體現在以下兩方面：①全充全放。這個過程就是我們所說的活化處理或理療性充放電，對電池實施放電和充電過程的循環，使里面的活性物質獲得恢復。②針對變電站蓄電池組只有一組配置而不能停止工作的情況，我們可實施半容量核對性試驗，主要步驟是放出額定容量的1/2. 然而，在實際操作中，許多工作者錯誤地認為，1/2容量的放電測試就是0.1C10電流放電需要5 h。其實，在放電測試結束前，我們對電池實際容量是不清楚的，因此，對于1/2容量的放電，我們只能通過蓄電池組放電曲線得出。這樣，就可以確定每一次核對性放電1/2容量時的電壓值。

核對性充放電對電池性能的檢測效果很好，所以我們要創造良好的條件實施全充全放的全容量核對性充放電試驗。假如變電站中僅有一組蓄電池工作，我們可選用便攜式蓄電池臨時代替。核對性充放電時，必須選用專業的智能充放電系統和智能放電負載，這樣就可以自動形成核對性充放電報告，并將電壓曲線直觀地顯示出來。將電壓曲線與平均值曲線進行對比，就可以看出一些與電壓平均值相差很多的蓄電池。智能充放電系統不但提供的數據比較準確，而且還減少了檢修人員的工作量。

3 結束語

綜上所述，直流電源設備對電力系統的安全工作有著積極意義。要想使得電力系統實現快速、健康的發展，就要對變電站蓄電池有清楚的認知，了解蓄電池常見問題及原因，并對其進行管理和維護，確保直流系統的正常運行。

參考文獻

[1]王秀菊，李莉.電力電源中蓄電池失效模式及在線監測[J].電源技術，2004（12）：790-793.

[2]嚴軍華，詹慶元，呂東生，等.VRLA電池高倍率循環失效機理[J].電池，2004（05）：342-343.

[3]黃鎮澤，陳紅雨，趙劍.閥控式密封鉛酸蓄電池的失效與維護[J].電源世界，2004（12）：46-49.

〔編輯：王霞〕

1.2.3 板柵出現侵蝕和變形

板柵侵蝕是造成電池壽命變短的主要原因。對于鉛酸蓄電池來說，正極板柵的厚度比負極板柵厚度大，主要是因為蓄電池在充電的過程中，尤其是在過充電的情形下，正極板柵出現腐蝕，漸漸地被氧化，進而喪失板柵的作用。

2 變電站蓄電池的維護方案

2.1 維護建議

維護建議主要有以下幾點：①認真做好專業巡視、年度檢查、定檢作業，對蓄電池單體的電壓、內阻進行測試并記錄。重點檢查內阻突變量超過50%的蓄電池單體，必要時予以活化。而達到內阻基值10倍以上的蓄電池單體，要作為開路電池退出運行。②嚴格把關蓄電池的整組端電壓。如果充電機端口至蓄電池組之間存在電壓線損，可適當抬高充電機的浮充電壓整定值，避免因機械整定導致蓄電池組因電壓線損而欠充。③嚴格把關蓄電池組的浮充電流。依照深圳供電局電源班組的經驗，當300 Ah蓄電池的浮充電流大于1 A，且浮充電流大于2 A時，要判斷是否出現蓄電池開路現象。④在新建變電站蓄電池室內安裝空調和溫度計，將室內溫度作為巡視內容進行檢查，并對新站的直流系統監控裝置的浮充電壓溫度補充功能進行檢驗。

2.2 定期測量蓄電池

把蓄電池組與供電系統完全分離，用10 h率電流對負荷進行放電。與此同時，測量每一蓄電池的電壓，如果測量的電壓與規定值相符（單體1.8 V），就要停止放電，并根據計算時間算出蓄電池組的容量。放電法的主要優點是準確，缺點是能量浪費比較嚴重、具體的實施程序復雜。

通常情況下，放電的時候，要對VRLA 蓄電池組的每只 VRLA 蓄電池的端電壓實施巡回檢測，并選出端電壓下降速度極快的一個，然后對這個蓄電池實施在線放電檢測，測試其容量。這樣，就可以得出這一組VRLA 蓄電池的容量。對蓄電池電壓實施巡檢實際操作起來比較方便，但對于一些嚴重失效的蓄電池，卻無法全面體現每個單體的情況及其性能差異。

2.3 科學設置電源裝置的充電參數

要想有效解決浮充電流調整不當的問題，就要科學設置電源裝置的充電參數。對于電池自放電和爬電漏電導致的蓄電池容量不足，我們可把充電參數設為1～3 個月。在這期間，可實施一次恒流充電—恒壓充電—浮充電的補充充電，以維持蓄電池組的額定容量，保證蓄電池的安全運行。

2.4 全方位檢測蓄電池

檢查導線的接連處是否有松動現象，檢查極柱、安全閥周邊有無滲酸和酸霧溢出，檢查蓄電池殼體是否有滲漏和變形現象。要對浮充電壓低于21.8 V、放出超過10%的額定容量、放置三個月之后的或全浮充工作超過三個月的蓄電池充電一次。

2.5 把握好定期核對性放電試驗

定期核對性放電試驗主要體現在以下兩方面：①全充全放。這個過程就是我們所說的活化處理或理療性充放電，對電池實施放電和充電過程的循環，使里面的活性物質獲得恢復。②針對變電站蓄電池組只有一組配置而不能停止工作的情況，我們可實施半容量核對性試驗，主要步驟是放出額定容量的1/2. 然而，在實際操作中，許多工作者錯誤地認為，1/2容量的放電測試就是0.1C10電流放電需要5 h。其實，在放電測試結束前，我們對電池實際容量是不清楚的，因此，對于1/2容量的放電，我們只能通過蓄電池組放電曲線得出。這樣，就可以確定每一次核對性放電1/2容量時的電壓值。

核對性充放電對電池性能的檢測效果很好，所以我們要創造良好的條件實施全充全放的全容量核對性充放電試驗。假如變電站中僅有一組蓄電池工作，我們可選用便攜式蓄電池臨時代替。核對性充放電時，必須選用專業的智能充放電系統和智能放電負載，這樣就可以自動形成核對性充放電報告，并將電壓曲線直觀地顯示出來。將電壓曲線與平均值曲線進行對比，就可以看出一些與電壓平均值相差很多的蓄電池。智能充放電系統不但提供的數據比較準確，而且還減少了檢修人員的工作量。

3 結束語

綜上所述，直流電源設備對電力系統的安全工作有著積極意義。要想使得電力系統實現快速、健康的發展，就要對變電站蓄電池有清楚的認知，了解蓄電池常見問題及原因，并對其進行管理和維護，確保直流系統的正常運行。

參考文獻

[1]王秀菊，李莉.電力電源中蓄電池失效模式及在線監測[J].電源技術，2004（12）：790-793.

[2]嚴軍華，詹慶元，呂東生，等.VRLA電池高倍率循環失效機理[J].電池，2004（05）：342-343.

[3]黃鎮澤，陳紅雨，趙劍.閥控式密封鉛酸蓄電池的失效與維護[J].電源世界，2004（12）：46-49.

〔編輯：王霞〕