蓄電池達(dá)不到預(yù)期使用壽命的原因分析及解決方法

黃劍　徐沁

摘 要：電力系統(tǒng)中蓄電池組可在交流停電的情況下為各種重要設(shè)備提供不間斷的直流電源，按照目前的維護(hù)方式，蓄電池平均使用壽命只有6年，而蓄電池生產(chǎn)廠家提供的蓄電池預(yù)期使用壽命通常可達(dá)到8～10年。該文主要從蓄電池的原理及目前所采取的維護(hù)方式出發(fā)，分析了導(dǎo)致蓄電池使用壽命不及預(yù)期的原因，并針對(duì)以上原因提出了相應(yīng)的解決方法。

關(guān)鍵詞：蓄電池 預(yù)期 使用壽命

中圖分類號(hào)：TM72 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1674-098X（2016）11（c）-0054-02

電力系統(tǒng)中，變電站內(nèi)直流系統(tǒng)主要由充電裝置、蓄電池組和直流饋電柜三大部分組成。蓄電池組能夠在交流停電情況下保證直流系統(tǒng)繼續(xù)為變電站的合閘、繼電保護(hù)、自動(dòng)裝置、信號(hào)裝置等提供操作電源及事故照明和控制用直流電源。

蓄電池組由若干只蓄電池串聯(lián)而成，而蓄電池是一種化學(xué)能源，它能把電能轉(zhuǎn)變?yōu)榛瘜W(xué)能儲(chǔ)存起來(lái)，當(dāng)需要提供電源時(shí)，又能把化學(xué)能轉(zhuǎn)變?yōu)殡娔茚尫懦鰜?lái)，蓄電池內(nèi)部的化學(xué)反應(yīng)方程式如下：

蓄電池的壽命不僅與產(chǎn)品的質(zhì)量有關(guān)，而且還與技術(shù)管理、使用方法、運(yùn)行維護(hù)方式等因素有關(guān)。目前，蓄電池生產(chǎn)的技術(shù)工藝水平已經(jīng)非常成熟，且出廠前都要經(jīng)過(guò)檢驗(yàn)，因此質(zhì)量都能得到保障；而電力系統(tǒng)中對(duì)蓄電池的技術(shù)管理、使用方法也有相關(guān)的規(guī)范標(biāo)準(zhǔn)，因此該文主要從蓄電池的運(yùn)行維護(hù)方式出發(fā)來(lái)分析其對(duì)蓄電池使用壽命的影響。

1 蓄電池的運(yùn)行維護(hù)方式

新安裝的蓄電池在驗(yàn)收時(shí)需要進(jìn)行全容量試驗(yàn)，以判斷蓄電池各項(xiàng)數(shù)據(jù)是否合格。以后每2年進(jìn)行一次核對(duì)性充放電試驗(yàn)，運(yùn)行5年以后每年需進(jìn)行一次核對(duì)性充放電試驗(yàn)。若變電所只有一組蓄電池組，則進(jìn)行半容量充放電試驗(yàn)，若兩組，則進(jìn)行全容量充放電試驗(yàn)。

蓄電池的放電主要通過(guò)專用的放電儀以電流放電。

蓄電池的充電主要包括2個(gè)階段，第一個(gè)階段是恒流限壓充電，采用電流進(jìn)行恒流充電，當(dāng)蓄電池組端電壓上升到2.35 V×N限壓值時(shí)轉(zhuǎn)為恒壓充電；第二個(gè)階段是恒壓充電，當(dāng)充電電流減少至0.1電流時(shí)，充電裝置倒計(jì)時(shí)開(kāi)始啟動(dòng)，倒計(jì)時(shí)結(jié)束后充電裝置轉(zhuǎn)為正常的浮充電方式運(yùn)行，浮充電電壓為2.25 V×N。

另外，系統(tǒng)還會(huì)以3個(gè)月為周期，定期對(duì)蓄電池組進(jìn)行一次充電過(guò)程。

2 現(xiàn)象及影響

通過(guò)以上運(yùn)行維護(hù)方式對(duì)蓄電池組進(jìn)行充放電，通常在第4年就會(huì)出現(xiàn)如圖1所示現(xiàn)象。

規(guī)程中，蓄電池的浮充運(yùn)行電壓設(shè)定值為2.25 V，運(yùn)行中允許的電壓偏差值是±0.05 V，而上述的蓄電池浮充運(yùn)行電壓嚴(yán)重偏離規(guī)定運(yùn)行值。

單體蓄電池的浮充電壓如果長(zhǎng)期偏低，再加上自放電，其正、負(fù)極板上的有效活性物質(zhì)將會(huì)減少，若長(zhǎng)時(shí)間得不到處理會(huì)使正極板上的有效活性物質(zhì)鈍化，負(fù)極板上的有效物質(zhì)硫酸鹽化，從而造成蓄電池容量迅速下降。

單體蓄電池的浮充電壓如果長(zhǎng)期偏高，則會(huì)加劇正極板柵的腐蝕，且板柵的腐蝕速度與浮充電壓成正比，過(guò)高的浮充電壓也會(huì)使蓄電池內(nèi)盈余氣體增多，影響氧的再化合效率，使板柵腐蝕加劇，從而使電池提前損壞。

3 原因分析

蓄電池組由多只蓄電池串聯(lián)組成，由電工學(xué)理論可知，在串聯(lián)電路中通過(guò)每只電池的電流是完全相同的，這些電能在充電時(shí)大部分使蓄電池有效物質(zhì)還原；另一部分則在電池內(nèi)部變成熱能被消耗掉。因?yàn)槊恐恍铍姵貎?nèi)部的自放電和內(nèi)阻不可能完全一致，經(jīng)過(guò)一段時(shí)間的浮充電或儲(chǔ)存，或經(jīng)過(guò)停電后由電池單獨(dú)放電，會(huì)使每只電池的充電效率不可能完全一致，就會(huì)出現(xiàn)部分電池充電不足，電池兩端浮充電壓偏低，而蓄電池組端電壓又是不變的，那么勢(shì)必會(huì)引起其他的電池兩端浮充電壓偏高，引起過(guò)充電。

4 解決方法

根據(jù)以上分析，蓄電池的浮充電壓只有在長(zhǎng)期處于偏高或偏低時(shí)才會(huì)對(duì)蓄電池的極板造成不可逆的損壞，因此我們可以考慮在蓄電池的巡檢設(shè)備上加裝一套蓄電池電壓在線均衡設(shè)備，這套設(shè)備要具有對(duì)每只電池電壓進(jìn)行檢測(cè)比對(duì)并進(jìn)行自動(dòng)充放電的功能模塊，即對(duì)檢測(cè)到的電壓偏高的蓄電池進(jìn)行單獨(dú)放電，對(duì)電壓偏低的蓄電池進(jìn)行單獨(dú)充電，直到達(dá)到規(guī)定值以內(nèi)停止。

除此之外，還應(yīng)在蓄電池電壓在線均衡設(shè)備上增加充電裝置狀態(tài)檢測(cè)單元，即系統(tǒng)只有處在正常浮充狀態(tài)下才可對(duì)蓄電池進(jìn)行獨(dú)立均衡操作。在線均衡設(shè)備對(duì)蓄電池的電壓均衡精度要求不能過(guò)高，在1%以內(nèi)即可，過(guò)高的設(shè)定值會(huì)使設(shè)備運(yùn)行時(shí)間太長(zhǎng)，從而增加不必要的損耗。

通過(guò)人為方式進(jìn)行電壓均衡的結(jié)果，如圖2所示。

5 結(jié)語(yǔ)

如果在蓄電池巡檢儀上加裝蓄電池電壓在線均衡模塊，那么蓄電池的電壓將被實(shí)時(shí)監(jiān)控并有效控制在2.230～2.270 V，比規(guī)程中規(guī)定的2.200～2.300 V范圍還小，且更接近于電池的理想運(yùn)行電壓2.25 V，更好地避免了電池因過(guò)充或欠充而導(dǎo)致的電池使用壽命縮短的情況出現(xiàn)。

如果均衡后電池的平均使用壽命可以達(dá)到9年，那么就在原來(lái)的基礎(chǔ)上延長(zhǎng)了3年的使用壽命，這樣的話可以為公司節(jié)省一筆不小的開(kāi)支。

參考文獻(xiàn)

[1] 國(guó)家電網(wǎng)公司人力資源部直流設(shè)備檢修[M].中國(guó)電力出版社，2010