摘要：镉镍蓄电池凭供使用寿命长、无污染、瞬时放电倍率高、低温性能好、体积小等多项技术优势。由镉镍电池与充电机、浮充机、直流屏等设备共同组成的成套设备，统称为镉镍电池屏。现如今，镉镍电池屏在工矿企业具有非常广泛的应用，但在应用的过程中却暴露出一些亟待解决技术问题。本文首先针这些问题进行了综合分析，之后对其解决措施进行了探讨与研究，相关观点及建议供大家讨论。
关键词：镉镍电池屏；运行问题；综合分析；解决对策
镉镍电池直流屏是一种永不停电的成套直流电源装置，适合用于控制、保护、合闸、启动电源及不间断电源等用途。近些年来，镉镍电池直流屏虽然在发电厂、变电站、冶金、交通、石油、化工等领域内得到广泛应用。但是，在其应用的过程中，尤其在经过电力系统各种事故的考验之后，发现镉镍电池直流屏存在一系列技术性问题，给企业带来巨大的经济损失。因此，有必要针对这些问题进行综合分析，找到问题的根源，并提出有效的解决措施，促进镉镍电池屏运行水平的全面提升。
1.镉镍电池屏问题分析
现阶段，从国产镉镍电池屏的技术特点来看，己经具备成多种类型。其中，不乏一些技术性能比较突出的产品，但大多数产品在其运行的过程中仍存在以下问题：①在供电系统发生事故时，电池容量无法达到额定容量要求，有时电池容量甚至低到只剩10%-20%，根本无法发挥出备用电源的作用；②具有较为严重的爬碱问题，电解液挥发速度较快；③按照相关规定，电池寿命主要取决于充电和放电的次数，而长期处于浮充备用状态的镉镍电池每年只需要1-2次充放循环，其使用寿命至少达到15-20年。但事实上，大多数镉镍电池在使用3-5年之后，或者经过几次活化考核之后，其总容量便低于80%；④正常情况下，镉镍电池具有耐过充、耐过放等性能。但在近十余年的时间里，曾多次出现镉镍电池爆炸或者烧毁等现象，对相关工作的人员生命安全及企业的财产安全构成严重威胁；⑤镉镍电池屏可采用“大脉冲激活式”这种方式进行充电。而这种充电方式却严重违背了浮充备用状态运行的锡镍电池的正常充电方式，使电池使用寿命得到大幅缩减；⑥镉镍电池屏的“电池脱线式”设计，同样违背了不间断电源规程和国际IEC标准。电力系统中长期处于浮充备用状态的镉镍蓄电池严禁使用这种方式进行充电。
2.镉镍电池屏问题的主要原因
2.1电池浮充电压及电流控制不精确
隔镍电池屏运行的好与坏，主要与电池本身的质量和充电机的好坏密切相关。尤其是充电机的浮充电压和浮充电流设计得是否科学合理，直接关系到电池在屏中的运行质量。在隔镍电池的生产说明书当中，标明了每只电池的浮充电压为1.35-1.42V，而浮充电流为1-3mA/Ah。这两项参数的控制精度直接决定着镉镍电池屏的运行质量。目前国内现有的锡镍电池屏在浮充状态下的电压和电流主要通过动态电阻直流稳压以及RDR电阻进行调节。但是，这两种措施根本无法将浮充电压、浮充电流控制在其上限和下限范围之内。浮充电流的变化，将于浮充电压及容量的变化具有直接影响。当浮充电流过大时，电池始终处在过充状态下，电池就会发生水分分解和蒸发，从而导致电解液损失加快。当电解液面很下降至液面以下时，将会引发跑液现象，严重时就会导致电池烧毁甚至爆炸起火。如果浮充电流过小，则会造成电池性能变差，容量下降。因此，电池生产厂家必须对长期浮充电池的浮充电压、浮充电流进行严格控制。否则，必然会造成隔镍电池屏无法正常工作。
2.2不能以准确容量来补足放电量
锡镍电池屏在投运前后、事故状态下以及恢复送电后，都要按照电池生产厂家规定的相关要求对其进行充电、均充电、放电、补充电等措施。只有这样，才能确保电池的使用性能和使用寿命。
期刊文章分类查询,尽在期刊图书馆当电池在浮充状态下运行时，充电机应具备补充一定精度的浮充电流，同时对合闸放电所消耗的容量进行定期补充，使电池在不过充的状态下满容量运行。但是，在我国目前现有的这些种类的隔镍电池屏中，不论手动型还是自动型，都无法以准确的容量来补足其放电量，无法做到既不过充，又能处于满容量的状态。只能靠RDR无计量粗略调节，难以对运行过程中的电池容量进行精准掌握。
2.3直流馈出不能平滑调压
发电厂、变配电站要求直流电源在任何情况下都能够连续不间断供电，并且要求波纹系数不得超过5V，电压变化率±5%，有些新型电子继电器甚至需将波纹系数控制在2V以下。以220V输出电压为例，180只镉镍电池，规定浮充电压为248V，最高不得超出288V，输出电压无间断波动率±5%。根据我国《锡镍蓄电池直流电源装置》的相关标准规定：在隔镍电池屏运行的过程中，无论三相交流电源正常或因事故而终断，控制母线上直流电压和电流的都要做到无间断输出、无时间转换，电压变化±5%。但是，目前国内的镉镍电池生产厂家大多采用手动调压的方式进行控制直流调压，这种调压方式不论从时间上不是电压变化率上，均不符合要求。要想实现电压平滑调整，必须增设更为先进的自动装置。
3.镉镍电池屏问题的改进措施
3.1浮充制的改进
根据电池生产厂家规定的浮充定电流、定电压要求，引进当前最为先进ZI浮充模块，并且采用镇流、恒流浮充取代原来的定压浮充电阻，当电池在浮充状态下电压波动在0-10V之间时，将电流变化控制在0.50mA以内。确保浮充电流能够按照相关要求对电池内部的自放电电流进行精准补偿，使浮充不稳这一问题得以有效解决。
3.2改变电池容最检测手段
技术人员通过对镉镍电池与铅酸电池的放电特性差异时行研究，认为只有通过充放电按时计量对电池容量进行检测，才能有效保证镉镍电池屏的补充电、均充电容量的准确性，而电压检测可以作为一种容量判断的辅助手段。还研制出以按时计量的全自动镉镍屏，采用的是以单片微机处理器为主的微机检测及自动控制系统。该系统的基本原理是通过微机的内部定时器，将时间分割成很小的片断，用于控制A/D片进行采集，所以具有很高的精确度。为了进一步保证系统的可靠性，还针对硬件电路设置了程序监视器，一旦出现某些干扰因素，监视器会使系统快速复位，确保其正常运行。
3.3控制母线电压自动补偿装置
根据国外直流母线自动调压装置的相关技术要求，直流母线的自动调压，必须符合平滑性、连续性以及可靠性的要求。目前，我国已经研制出YJB系列电压调整装置，实现各母线负荷电压的自动调节。
3.4合闸母线垂下特性功能
镉镍电池屏的直流输出供电对象主要有合闸母线和控制母线。合闸母线主要用于大电流合闸时的电池放电，其余时间不得接其它负荷；否则会将屏内RDR电流调节元件烧毁。另外，新型稳压电源都具备稳压垂下特性，避免合闸时产生稳压器放电，当合闸输出电流取样超过5-8A时，稳压电源会将电压调节至电池电压以下；当合闸电流恢复正常后，稳压器便将电压恢复到稳压状态。这样既实现了整机垂下特性功能，又简化了电路元件，使整机性能获得了大幅提升。
结束语
供电设备的能否安全可靠运行，是镉镍直流屏性能表现的主要因素。随着各项先进技术的应用和生产厂家在技术上的不断改进，直流屏技术以及应用已经日趋成熟。在今后的发展中，这项技术还将在各行各业发挥出更大的作用，创新出更大可观的经济效益。
参考文献：
[1]王春艳，张雪薇，邓桂江.氢镍及镉镍电池极柱与汇流排连接工艺研究[J].电源技术，2017，41（10）：1439-1440+1458.
[2]周占平，李晓庆.国外电厂直流系统镉镍蓄电池选型设计[J].电气时代，2017（01）：72-74.
[3]卢英昭.镉镍电池屏运行中的问题及改进建议[J].继电器，2000（06）：40-44.
论文作者:詹泽宇,李恒弛,冼伟镜
论文发表刊物:《云南电业》2019年1期
论文发表时间:2019/8/28
标签：电池论文; 电压论文; 母线论文; 电流论文; 容量论文; 技术论文; 装置论文; 《云南电业》2019年1期论文;