高壓配電室免維護(hù)膠體蓄電池的使用與維護(hù)

于海生

摘 要：介紹高壓配電室免維護(hù)膠體蓄電池的原理與安全運行維護(hù)。針對我廠各高壓配電室的充電設(shè)備和免維護(hù)蓄電池在實際運行中出現(xiàn)的問題進(jìn)行了分析探討，總結(jié)出一些運行及維護(hù)經(jīng)驗。

關(guān)鍵詞：免維護(hù)蓄電池;運行;維護(hù)

1 護(hù)膠體蓄電池內(nèi)部結(jié)構(gòu)

膠體蓄電池依其電解液為“膠狀物體”而得名，膠體蓄電池正負(fù)極板柵是由鉛、鈣、錫合金澆鑄而成。蓄電池活性物質(zhì)是由高純度的鉛制成，隔板的主要材料是高分子聚合物，具有良好的耐高溫性能和機(jī)械強(qiáng)度，因而對震動和機(jī)械碰撞有很強(qiáng)的抵制力。隔板的作用主要是使正負(fù)極板之間保持有一定的距離，同時使活性物質(zhì)完全同膠體電解液發(fā)生反應(yīng)。在隔板不起伏面有一層很薄的超細(xì)玻璃纖維，它構(gòu)成完整膠體隔板的一部分，能使正極板電解液充分的接觸。安全閥安裝在蓄電池上表面，當(dāng)蓄電池內(nèi)部壓力達(dá)到8.4Kpa時，安全閥自動打開排氣，壓力釋放后自動關(guān)閉。

2 膠體電池的優(yōu)點

1）深度放電后回充性強(qiáng)，甚至在放電后未及時補(bǔ)充電的情況下其容量能100%得到回充。2）適用于高溫環(huán)境和電力干線供電不穩(wěn)的環(huán)境。3）電池使用膠體電解液，不會流動，其在電池內(nèi)部不產(chǎn)生分層現(xiàn)象。4）無需平衡充電，自放電小，內(nèi)阻低，充電接受能力強(qiáng)，電池內(nèi)部水份損耗非常小。5）采用厚極板，減小板柵腐蝕，極大提高循環(huán)壽命，正常使用壽命達(dá)12年。

3 膠體電池的充放電原理

雖然免維護(hù)膠體蓄電池相比普通鉛酸蓄電池有很多優(yōu)點，但它仍是鉛酸蓄電池，充放電過程中的化學(xué)反應(yīng)式如下

膠體蓄電池在充電過程中和充電終止時會出現(xiàn)水被電解的現(xiàn)象，通常情況下，正極出現(xiàn)氧氣，負(fù)極出現(xiàn)氫氣。由于電池采用免維護(hù)極板，使氫氣析出時電位提高，加上反應(yīng)區(qū)域和反應(yīng)速度的不同，使正極出現(xiàn)氧氣先于負(fù)極出現(xiàn)氫氣。由于膠體蓄電池結(jié)構(gòu)，使電池內(nèi)部保留一定壓力和氣體，保證上述反應(yīng)循環(huán)進(jìn)行，與此同時也抑制負(fù)極氫氣的析出，控制了電池內(nèi)水份的消耗，因此電池可以密封運行。

4 影響膠體蓄電池壽命的主要因數(shù)：

蓄電池的運行溫度、過度充電、放電以及長期不良的浮充電會對蓄電池的使用壽命產(chǎn)生影響。

1）運行溫度對蓄電池的影響：蓄電池應(yīng)放置在通風(fēng)、干燥、遠(yuǎn)離熱源處和不易產(chǎn)生火花的地方，安全距離為0.5m以上。在環(huán)境溫度以20℃最佳，隨著電池溫度的變化，其放電容量也隨之變化，見下表。

環(huán)境溫度過高對蓄電池使用壽命的影響很大。蓄電池的溫度升高時，極板腐蝕將加劇，從而使電池壽命縮短。蓄電池在20℃的環(huán)境下可獲得較長的壽命，長期運行溫度若升高10℃，使用壽命約降低一半。

2）過度充電對蓄電池的影響：長期過充電狀態(tài)下，正極因析氧反應(yīng)，水被消耗，氫離子增加，從而導(dǎo)致正極附近酸度增加，板柵腐蝕加速，使板柵變薄加速電池的腐蝕，使電池容量降低;同時因水損耗加劇，將使蓄電池有干涸的危險，從而影響蓄電池壽命。

3）過度放電對蓄電池的影響：蓄電池過度放電主要發(fā)生在交流電源停電后，蓄電池長時間為負(fù)載供電。當(dāng)蓄電池被過度放電到其電壓過低甚至為零時，會導(dǎo)致電池內(nèi)部有大量的硫酸鉛被吸附到蓄電池的陰極表面，在電池的陰極造成“硫酸鹽化”。硫酸鉛是一種絕緣體，它的形成必將對蓄電池的充、放電性能產(chǎn)生很大的負(fù)面影響，因此在陰極上形成的硫酸鹽越多，蓄電池的內(nèi)阻越大，蓄電池的充、放電性能就越差，蓄電池的使用壽命就越短。

4）長期浮充電對蓄電池的影響：充電方法必須采用限流—恒壓方法進(jìn)行。蓄電池在恒壓充電時電流逐漸減少，并最終趨于穩(wěn)定，如果放出額定容量的30%左右（以0.1C放電3小時），放電每小時應(yīng)測一次單體電池及電池組電壓、放電電流、溫度等，放電后應(yīng)進(jìn)行均衡充電然后轉(zhuǎn)浮充進(jìn)行。充電設(shè)備的參數(shù)，根據(jù)所配蓄電池的參數(shù)進(jìn)行調(diào)整正確，一定要保證浮充電壓、均充電壓在合格范圍內(nèi)，保證蓄電池正常浮充電運行，不至于造成過充、過放電。參數(shù)設(shè)定好后，如無特殊需要，不要隨意更改。

蓄電池在長期浮充電狀態(tài)下，只充電而不放電，勢必會造成蓄電池的陽極極板鈍化，使蓄電池內(nèi)阻增大，容量大幅下降，從而造成蓄電池使用壽命縮短。、

5 免維護(hù)膠體蓄電池的運行與維護(hù)

膠體蓄電池為連續(xù)浮充電應(yīng)用設(shè)計的，也可用于循環(huán)充放電使用。由于膠體蓄電池全密封、無須加水維護(hù)，故常冠以“免維護(hù)”的稱號?！懊饩S護(hù)”這一詞給使用者帶來了認(rèn)識上的誤區(qū)，導(dǎo)致使用者放松了對膠體蓄電池的日常維護(hù)和管理。實際上免維護(hù)膠體蓄電池僅是不需要維護(hù)過程中加水，其它方面的維護(hù)是必要的。

1）在運行中，值班員應(yīng)主要監(jiān)視蓄電池組的端電壓值，浮充電流值，每只蓄電池的電壓值、蓄電池組及直流母線的對地電阻和絕緣狀態(tài)，檢查外觀有無異常變形和發(fā)熱，并保持完整運行記錄。2）每月應(yīng)測一次電池單體電壓及終端電壓，檢查充電設(shè)備運行參數(shù)是否在合格范圍之內(nèi)，有無故障告警信號。浮充總電壓應(yīng)達(dá)到蓄電池要求，并保持誤差在1%之內(nèi)。3）蓄電池運行期間，每半年應(yīng)檢查一次連接導(dǎo)線，螺栓是否松動或腐蝕污染，松動的螺栓必須及時擰緊，腐蝕污染的接頭應(yīng)及時清潔處理或更換。電池組在充放電過程中，若連接線發(fā)熱或壓降大于10mV以上，應(yīng)及時對連接線接觸部位進(jìn)行打磨清潔處理，必要時給予更換，使之保持良好的接觸狀態(tài)。4）每年要進(jìn)行一次容量恢復(fù)試驗，讓電池內(nèi)的活化物質(zhì)活化，恢復(fù)電池的容量。其主要方法是將電池組脫離充電機(jī)，在電池組兩端加上可調(diào)負(fù)載，使電池組的放電電流為額定容量的0.1倍，每半小時記錄一次電池電壓，直到電池電壓下降到1.8V/只（對于2V/只的單體電池）或10.8V/只（對于12V/只的單體電池）后停止放電，并記錄時間。靜置2小時后，再用同樣大小的電流對蓄電池進(jìn)行恒流充電，使電池電壓上升到2.35V/只或14.1V/只，保護(hù)該電壓對電池進(jìn)行8小時的均衡充電后將恒壓充電電壓改為2.25V/只或13.5V/只，進(jìn)行浮充充電。上述方法，可以放出蓄電池容量的80%，由于考慮到安全運行，也可以放出蓄電池容量的30～50%左右，這需要查蓄電池的放電曲線來進(jìn)行。蓄電池組容量均達(dá)不到額定容量的80%以上，可認(rèn)為此組閥控式蓄電池壽命終止，應(yīng)予以更換。5）正常浮充運行是不需要均衡充電，如發(fā)現(xiàn)出現(xiàn)以下情況應(yīng)進(jìn)行均衡充電：（1）正常浮充時，蓄電池單體電壓偏差超過0.1V。（2）個別單體電池電壓低于2.18V或13.4V。（3）長期達(dá)不到浮充要求，每半年進(jìn)行一次。（4）放電后24小時之內(nèi)未及時充電。（5）長期小電流深度放電。（6）過流放電（電流大于規(guī)定20%）和過量放電（超過額定容量10%應(yīng)立即進(jìn)行均衡充）。（7）蓄電池因單只容量不夠需更換時，只能一次性全部更換，不能僅把性能指標(biāo)不夠的蓄電池單獨更換下來，否則會因蓄電池的內(nèi)阻不平衡而影響整組電池的發(fā)揮，縮短整組電池的使用壽命。

6 結(jié)論

經(jīng)過幾年的實際運行，我們逐漸摸索出免維護(hù)膠體蓄電池及充電設(shè)備運行使用維護(hù)的一些經(jīng)驗，對出現(xiàn)的問題能夠進(jìn)行處理和解決，保證了直流設(shè)備的安全運行。完善了運行規(guī)程，使運行、檢修人員便于監(jiān)護(hù)、維護(hù)蓄電池。

參考文獻(xiàn)

[1]尹立兵，李豐，王志文.電動車用密封式膠體鉛酸蓄電池的原理與維護(hù)[J].船電技術(shù)，2018，038（006）：23-25.