淺析泵站閥控式免維護蓄電池的使用維護

【摘要】必須在日常工作中注重鉛酸蓄電池的維護方法，從環境溫度，放電電流，放電時間，均充浮充電壓等綜合維護，才能保證電池容量和使用壽命，避免在電力事故停電時帶來慘重的經濟損失。

【關鍵詞】閥控式密封鉛酸蓄電池（VRLAB）維護 管理 原理 特性

隨著科學技術的發展，自50年代起，不斷對傳統的鉛酸蓄電池進行技術改造。特別是閥控式密封鉛酸蓄電池（VRLAB）的問世，由于它克服了酸液易于外溢令人頭痛的弊病，以其密封無污染、免維護、自放電小等特點在電力系統得到廣泛的應用，通常又被稱為“免維護蓄電池”。由于在實際維護工作中，名稱的誤導，常常被誤認為是不需要維護的蓄電池，但“免維護”不是不維護，它是相對于原有開放型富液鉛酸蓄電池維護量少而言。因此必須在日常工作中注重鉛酸蓄電池的維護方法，從環境溫度，放電電流，放電時間，均充浮充電壓等綜合維護，才能保證電池容量和使用壽命，避免在電力事故停電時帶來慘重的經濟損失。

1、工作原理與優良特性

VRLAB的工作原理，基本上仍沿襲傳統的鉛酸蓄電池，它的正極活性物質是二氧化鉛（PbO2），負極活性物質是海綿狀金屬鉛（Pb），電解液是稀硫酸（H2SO4），VRLAB在結構、材料上作了重要的改進，如圖1所示，正極板采用鉛鈣合金或鉛鎘合金、低銻合金，負極板采用鉛鈣合金，隔板采用超細玻纖隔板，并使用緊裝配和貧液設計工藝技術，整個電池反應密封在塑料電池殼內，出氣孔上加上單向的安全閥。這種電池結構，在規定充電電壓下進行充電時，正極析出的氧（O2），可通過隔板通道傳送到負極板表面，還原為水（H2O）。這是VRLAB特有的內部氧循環反應機理，這種充電過程，電解液中的水幾乎不損失，使電池在使用過程中達到不需要加水的目的。

由于作了上述重要改進，VRLAB具有體積小、重量輕、自放電小、少維護、壽命長、使用方便、對環境無腐蝕、無污染等優良特性，與傳統的鉛酸蓄電池相比，在使用、維護和管理上有著明顯的優點。

2、影響VRLAB使用壽命的主要因素

影響VRLAB使用壽命的主要因素是熱失控和失水，下面分別討論它們的起因和預防措施：

2.1 熱失控的產生與預防

由于充電電壓和電流控制不當，在充電后期，會出現一種臨界狀態，即熱失控。此時，蓄電池的電流及溫度發生積累性的相互增強作用，使電池槽殼變形（“鼓肚子”），這是比較嚴重的故障。應該指出，在正常浮充電壓下是不可能產生熱失控的，只有人為操作和設備失控使電壓過高，或電池組中個別電池嚴重故障如短路、反極時才可能產生。因此，正確選擇浮充電壓和定期檢查每個電池的“健康情況”是非常重要的，如果環境溫度變化較大，應根據溫度補償加以校正。

2.2 電池失水與預防

VRLAB是在“貧液”狀態下工作的，其氣體復合效率應接近100%。如果制造工藝中，電池處于“富液”狀態，會使隔板中O2的通道阻塞，氣體復合效率降低，電池內壓力增大，特別是在安全閥性能不良情況下，失水更加嚴重，經過一段時期后，電池會失水而干涸。當然，由于浮充電壓過高，電解水反應加劇，析氣速度加快，失水也必然增加。另外，使用環境溫度過高，未調整浮充電壓，也同樣會產生失水現象。因此，除了制造商應嚴格控制電池中電解液的數量以外，用戶應創造一個最佳溫度（20±5℃）使用環境和嚴格控制浮充電壓運行條件，保證電池組有較長的使用壽命。此外，每只電池浮充電壓一致性不好，也會使個別高浮充電壓的電池失水，而過早失效。因此，通過維護手段使電池浮充電壓比較一致，也是延長電池組使用壽命的有效方法。

3、一般維護管理方法

為了保證電源無故障運行，延長電池組使用壽命，這里提出如下運行維護方案：

3.1 充電要求

鉛酸電池放電產物是硫酸鉛，若不及時轉化掉，會使電池處于充電不足狀態，從而降低電池放電容量和縮短電池使用壽命。因此，必須使電池組處于充足電狀態。一般采用“恒壓充電制”，對不同情況，可分浮充和均充。

（1）浮充充電

在線式電池組是長期并聯在充電器和負載線路上，作為后備電源的工作方式。一般情況下，都采用浮充充電，單體電池電壓控制在2.25V，并定期觀察、記錄浮充電壓變化。如果單體電池電壓偏低，說明電池充電不足，容量不夠，應注意跟蹤。

（2）均充充電

如果電池組在浮充過程中存在落后電池（單體電池電壓低于2.20V），或浮充三個月后，宜進行均充過程，其單體電池電壓控制在2.35V，充6～8小時（注意一次均充時間不宜太長），然后調回到浮充電壓值，再觀察落后電池電壓變化，如電壓仍未到位，相隔二周后再均充一次，一般情況下，經過3～6個月浮充，均充后，新電池組的浮充電壓會逐步趨于一致。

（3）溫度補償

雖然電池的工作溫度范圍很寬，可在-15℃～+45℃范圍內運行，但是電池運行最佳環境溫度為25℃左右，如果環境溫度變化較大，需用溫度系數進行補償（-3mV/℃）。

3.2 維護方法

如果在半年內，電池組從未放過電，應對電池組進行一次治療性充放電維護操作。

（1）放電操作

放電是為了檢查電池容量是否正常，一般采用10小時率放電，有條件的可用假負載放電；從用戶方便考慮，也可直接用負載進行放電，即拉掉市電，用電池組供電，考慮到安全性，放電深度控制在30～50%為宜。當然，有條件可放電更深一些，容易暴露電池潛在的問題。并且每小時檢測一次單體電池電壓，通過計算放出電池容量，判斷電池是否正常。

放出電池容量計算：

[電流（A）×時間（h）/電池額定容量（Ah）]×100%

在相應放出容量下，其單體電池電壓值應等于或大于相應電壓值，即電池容量正常，反之電池容量不足。

（2）充電操作

電池組放電后，應立即轉入充電，開始時可控制電流不大于0.2C（A）為宜（如200Ah電池，充電電流應不大于0.2×200=40A）。當電流變小時，可慢慢提高電池組充電電壓，達到均充電壓值，再充6小時，然后再調回浮充電壓值。

（3）根據治療性充放電過程，從放電容量和電池電壓值判斷每只電池的“健康情況”，因為不同放電容量過程中每只電池的電壓變化，就代表了該電池的“健康”狀況，如有不合格電池，應采取補救措施。

4、蓄電池管理和維護的改進措施

4.1 過充電對蓄電池使用壽命有很大影響

（1）可用VRLA蓄電池腐蝕模型來解釋：在蓄電池正極電位由于過充電升高到一定電壓時，正極開始析氧，腐蝕速度急劇增加，鉛版柵開始出現多孔性PbSO4，造成VRLA蓄電池壽命縮短。

（2）VRLA蓄電池浮充電流對溫度極為敏感，溫度每變化10 ℃，電流成倍變化，同一充電電流下，溫度升高，浮充電壓降低。因此如果不進行溫度補償可能使控制器過早關斷而電池實際未充滿，長期使電池形成記憶效應，容量下降；而過充電使蓄電池起了水的電解槽作用，產生過熱和失水，電解液損失，造成蓄電池失效。對蓄電池充電電壓要按照產品說明書進行溫度補償，同時要對過充閥值進行溫度補償。

4.2 加強蓄電池的管理進行計算機數據管理

由于電力系統用蓄電池特別是在無人值班站數量越來越多，同時由于現場蓄電池廠家、容量 各異，因此有必要加強蓄電池管理，在核容試驗時應該及時檢測各單體電池電壓，防止單體電壓到達終止電壓后發生不可逆反應，損害電池。同時記錄整組電池中的情況較差的電池，并定期檢查，如果條件允許，可利用專用蓄電池放電檢測儀器進行恒流放電，同時記錄電池電壓和放電曲線記錄；積累蓄電池性能的原始數據。恒流放電儀對蓄電池容量恢復采用電阻、碳棒放電安全，同時使蓄電池電化學反應穩定。防止電池由于過變流放電產生不正常溫升。

5、結束語

以上是對電力系統鉛酸蓄電池維護使用的探討，希望通過加強對電力系統用蓄電池的維護和研究，增強直流系統的穩定性，同時查找日常維護中的不足，達到增強供電可靠性，避免發生由于直流備用電源引起的供電事故。