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摘要：直流蓄电池在全厂交流失电和其它事故停电状态下对二次保护、控制、监控、测量、信号电源回路及事故照明提供应急备用电源。本文结合阀控式胶体蓄电池在官地电厂的应用，介绍了蓄电池的工作原理、运行方式和维护方法，为提高水电站蓄电池的运维技术水平，提供了一些借鉴和参考。
关键字：蓄电池；充电方式；运行与维护；故障处理
0概述
直流阀控式胶体蓄电池是官地电厂直流系统的重要组成部分，主要应用于一副厂房、二副厂房、开关站、大坝220V直流系统及一副厂房、开关站48V直流通信电源系统。对于交流供电系统而言，直流蓄电池在全厂交流失电和其它事故停电状态下对二次保护、控制、监控、测量、信号电源回路及事故照明提供应急备用电源。因此，全面了解阀控式胶体蓄电池的工作原理和运行与维护知识就显得十分重要。
1 官地电厂阀控式胶体蓄电池工作原理
1.1 胶体电解质特性
官地电厂阀控式胶体蓄电池采用的是与普通阀控铅酸蓄电池不同的胶体电解质，该电解质由二氧化硅颗粒和一定浓度的硫酸溶液按比例混合，使其具有触变特性，胶体静止不动时，状态如固体。但胶体被触动时，状态恢复液体，再次静置时又重新凝固。胶体蓄电池和传统的阀控蓄电池相比，具有较强的浮充和循环使用寿命，大电流充电时，胶体蓄电池无明显的温升，高温循环使用有较高的可靠性，具有很高的充电效率，同时也解决了部分蓄电池使用一段时间后有酸雾溢出和接口腐蚀等环境污染的问题。
1.2 蓄电池充放电工作原理
由于蓄电池胶体电解质特性，胶体硅粒相互粘结所形成的三维多孔网状结构，使较小的孔隙因强烈的毛细现象，吸附大量的电解液。较大的孔隙形成空隙，构成氧气扩散通道，从正极产生的氧气，通过电解质的空隙渗透到负极，被负极吸收生成氧化铅。再与硫酸反应生成硫酸铅和水，形成氧气循环。氧循环原理图如图1所示：
蓄电池充电时将电能转化为化学能储存起来，放电时又将化学能转化为电能释放出去。放电时正负极板有效物质变成硫酸铅，使电池内硫酸含量减少；充电时正负极板又分别转化成氧化铅和海绵状金属铅，释放出硫酸，使电池内硫酸含量增加。
蓄电池在充电后期和过充电情况下会进行电解水反应，正极析出氧气，负极析出氢气，由于负极采用高纯度的无锑铅钙合金板栅，提高了氢气的析出电位，抑制了氢气的析出，使它们尽量消化在电池内部，从而有效控制水的电解，减少电解液水分的消耗。
2 阀控式胶体蓄电池的运行与维护
2.1 阀控式胶体蓄电池的运行方式
2.1.1 浮充电方式
阀控式胶体蓄电池在正常情况下以浮充电方式运行。所谓浮充电，是指正常运行时充电装置在承担经常性负荷的同时向蓄电池补充充电，以补偿蓄电池的自放电，使蓄电池以满容量始终处于备用状态。浮充电的优点是可以减少蓄电池电解液中氢和氧的析出，防止过充电。缺点是存在个别蓄电池单体充电不足，造成蓄电池电压不均匀。浮充电压一般控制为2. 23 V ×n（n代表蓄电池单体个数），在运行中主要监视蓄电池组端电压，浮充电流以及单体蓄电池电压。
2.1.2 均衡充电方式
蓄电池均衡充电，是为了补偿蓄电池在使用过程中产生的电压不均现象，导致蓄电池容量的亏损，使其恢复到正常容量范围内而进行的充电。均衡充电根据恒定电压或电流的不同方式，又分为恒压均充和恒流均充。恒压均充由于要求电压恒定不变，在充电开始时充电电流一般较大，随着蓄电池端电压的升高，充电电流逐渐减小。恒流均充又称为等流均充，在充电过程中由于蓄电池端电压的升高，充电电流逐渐下降，所以充电过程中必须逐渐升高充电装置输出电压，以维持充电电流恒定不变。官地电厂目前采用的是恒压均充方式，直流系统蓄电池充电装置一般设定90天自动地进行一次均衡充电，确保蓄电池随时都具有额定容量，以保证其运行的安全可靠。
2.2 阀控式胶体蓄电池的维护
2.2.1 蓄电池日常性检查
日常性的巡检项目主要包括：检查蓄电池连接部件有无松动，蓄电池外壳有无发热、开裂、变形和漏液现象，检查正负极柱、安全阀周围是否有渗液、酸雾逸出或腐蚀现象。由于官地电厂蓄电池单体电压、电流的测量采用的是自动化程度较高的蓄电池在线监测系统，该系统可以对每节电池电压或整组电池电压、电流、电池温度进行自动监测。日常通过对在线监测系统装置的巡查，即可检查蓄电池电压、电流是否在正常范围内。官地电厂直流蓄电池的巡检频次为每天一次，巡检频率较高，能够有效保障蓄电池处于正常运行水平。
2.2.2 蓄电池对地绝缘检查
定期使用蓄电池绝缘电阻监察仪或蓄电池绝缘电阻监测装置对蓄电池对地绝缘电阻进行检查；电力行业规范要求蓄电池组的绝缘电阻，电压为220V的蓄电池不得小于200 kΩ。
2.2.3 蓄电池定期带电清扫检查
定期对蓄电池表面进行清扫，使其保持干燥、清洁。清扫时，禁止使用酒精、汽油、挥发油等有机溶剂、洗调剂、化学抹布等，否则可能导致蓄电池外壳发生腐蚀、开裂，进而导致蓄电池冒烟着火等事故发生。
3 阀控式胶体蓄电池的常见故障处理
3.1 蓄电池单体电压异常降低
当发生蓄电池单体电压异常降低故障时，蓄电池在线监测装置会发蓄电池单体欠压或过压报警信号。主要处理方法如下：
（1）通过在线监测装置查询异常单体编号，用万用表实际测量蓄电池单体电压，确认蓄电池单体有无异常。
（2）应重点检查蓄电池单体极性是否接反。若接反，应及时将其从蓄电池组中拆除；若未接反，则可能为局部短路引起的。所谓局部短路就是在蓄电池的正极、负极极板之间构成微小的短路回路。由于局部短路现象可能造成单体电压过低，可以采用对整组蓄电池进行一次手动均衡充电的方法恢复。
（3）若均衡充电后蓄电池单体电压仍然降低，则可考虑对该蓄电池单体给予更换处理。
3.2 蓄电池外壳故障
通过日常巡检可以检查蓄电池外壳是否存在鼓包、裂纹、漏液等现象。产生此类故障的原因多为蓄电池充电电流过大，或者进行了过度充电；蓄电池安全阀可能损坏，开启压力下降，甚至长期处于开启状态，形成酸雾，产生漏液；电池的极柱端子密封不严，引起的漏液；蓄电池长期运行环境温度高，也可能造成电解液品质的损坏，产生鼓包和裂纹。
主要处理方法如下：
（1）蓄电池外壳故障大多为电池本身质量问题，可以联系生产厂家进行更换处理。
（2）蓄电池充电电流过大，或者进行了过度充电而引起的外壳故障，可适当调整充电装置浮充或均充电压，降低充电电流。
（3）定期对蓄电池的正负极柱连接螺丝进行紧固，以保证其接线良好。
4 结语
阀控式胶体蓄电池虽然为全密封设计，但并非为免维护电池，如果运行和维护不善, 必然导致其循环使用寿命的降低。只有采取正确的运行方式并定期进行维护和保养，才能使其运行在良好的状态，有效地延长使用寿命，更好地为电厂提供充足的备用电源。
参考文献：
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[5] 德国银杉公司VEG系列阀控式胶体蓄电池产品说明书.2005
作者简介：作者简介：王洵（1984-），男，大学本科，电气工程及其自动化专业，工程师，从事水电站运行管理工作。
论文作者:王洵
论文发表刊物:《电力设备》2018年第25期
论文发表时间:2019/2/13
标签：蓄电池论文; 胶体论文; 电压论文; 官地论文; 电流论文; 电厂论文; 负极论文; 《电力设备》2018年第25期论文;