摘要：首先介绍了变电站蓄电池组的基本作用，针对维护与管理过程中的常见注意事项进行了总结和分析，然后对蓄电池组在管理与维护中遇到的四个问题进行研究，主要包括蓄电池组电池的外壳变形、蓄电池组电池失水漏液、蓄电池组个别电池电压偏大、蓄电池组电池内部开路和容量降低。最后提出了四种对策，包括前期蓄电池组的安装、蓄电池组的验收、蓄电池组运行中的维护、对蓄电池组进行在线监控。文章对蓄电池的维护与管理的问题分析与对策具有普遍性，四种对策相辅相成，对蓄电池的维护与管理具有指导意义。
关键词：蓄电池；问题分析；维护与管理；对策
一、变电站蓄电池组的现状
1.1 变电站蓄电池组作用介绍
随着科技的进步，工厂、设备、办公等对电力的需求日益增多，变电站中普遍采用蓄电池组，一般是阀控式密封铅酸蓄电池（VRLA）。VRLA作为变电站的重要供电单元，一旦交流电出现问题时候，蓄电池组则迅速接管提供电能的任务。蓄电池组在变电站具有主要的四个作用：开关分合闸控制、继电保护设备、自动化设备、事故照明。蓄电池组在变电站的直流系统中起着关键的作用，在出现事故时是变电站的最后一道防线，是衡量一个变电站是否可靠安全的最低指标。
1.2蓄电池组的维护与管理注意事项
1）VRLA是基于防酸隔爆铅酸蓄电池设计，较前者具有维护更加方便、自损耗小、占用空间小、污染性小、腐蚀性低等特点。VRLA的设计方法和制造工艺都是较为先进的，官方的使用寿命是10年到15年左右，而且一般都会带有“免维护”的属性。但是实际的使用过程中，VRLA一般在5年左右就会暴露出故障，这与其属性大相径庭，究其原因是使用者没有进行合理的维护和管理。VRLA所声称的“免维护”，其实是其维护的频率比传统的蓄电池组要低，但是电池组的常见问题，比如接线柱松动、电池腐蚀、受压变形、密封泄露等都会是VRLA电池组出现严重的故障，因此对蓄电池组的维护和管理具有十分必要和重要的作用。
2）VRLA蓄电池组在25°的环境下工作是最为合适的，由于温度过高会导致电池组的化学溶液反应剧烈，大部分都是放热反应，会是电池快速升温导致老化速度加快，进而出现穿孔、腐蚀现象，损坏板栅。为此需要保证蓄电池组的工作环境温度在25°左右，并且下限只允许10°的偏差，上限浮动一般不大于5°。
3）对蓄电池组的充电运行管理，最能保证其工作性能的充电方式是浮充方式。在该充电状态下，需要满足单个VRLA蓄电池的充电电压在2.23V到2.28V之间，电压的大范围波动最容易导致VRLA出现故障。如果VRLA的实际充电电压不在正常的限制域内，则会使单个电池出现极板受损，容量降低的问题。如果极板受损，VRLA内部出现压力异常而影响安全阀的正常开闭，则蓄电池内部的化学溶液会外泄，严重的情况就会导致蓄电池组整体异常，最终影响变电站的直流系统。
4）在日常的VRLA蓄电池组工作中，要严格控制充电和放电的频度，避免过冲或者过放的情况发生。过度的充电会增加溶液中的正离子，使pH值下降，腐蚀电池。过度放电会使电池的负极附着绝缘硫酸铅，致使VRLA内阻增大，缩短电池的使用时间。充电不彻底或者过流冲，会因为化学反应不全面和反应过程过快导致电池出现不可逆的形变，影响使用。
二、变电站蓄电池组维护与管理常见问题的分析
2.1 蓄电池组电池的外壳变形
VRLA蓄电池组在运行和使用过程中，经常出现壳体的向外膨鼓，甚至扭曲畸变。一般导致这类现象的诱因是给电池充电的实际的电压值高于2.4V，充电过程产生的电流过大，电池组内部出现短路或者产生小范围的放电现象，电池内部温度过高导致压力增大，安全阀不能正常的运行等。这些诱因会致使电池内部产生过大的压力作用于外壳从而形成变形。
出现变形问题首先测试安全阀的工作是否正常，然后在以后的维护中控制电压和电流的区间。对于变形严重的蓄电池则采用报废更换的措施。
2.2蓄电池组电池失水漏液
蓄电池工作中由于电离，水会分解生成氢气和氧气，如果充电放电不彻底，生产的氢气和氧气无法重新合成水，就会导致电池失水。而蓄电池的漏液则是由于质量或者变形问题导致的在电池的接线柱、安全阀、封盖等处造成液体的外流。
出现失水和漏液问题首先要看电池是否可以通过补液和密封加固的方式进行改善，并严格按照正确地充放电，对于问题严重的则应该及时更换。
2.3 蓄电池组个别电池电压偏大
对VRLA蓄电池的浮充电压采取2.25V是最理想的，测量时如果大于2.28V，可以认为浮充电压超限。造成该问题原因和处理方法一般包括：
1）螺纹连接的连接条不牢导致阻值增大，需要旋紧螺纹，并注意测量电压时避开连接条，直接用电压计接触正负极柱。
2）VRLA内部出现超电势过大现象，该问题一般产生在某些电池的充电使用后期，可以使用圆钝物体进行外部的敲打或者采取措施（如减小充电电流）来保证电池组平稳的放电解决。
3）VRLA内部阻值超限，这会导致在相同的电流情况下内阻分压增大，这种情况一般只能更换新电池。
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2.4蓄电池组电池内部开路和容量降低
而蓄电池外部的变形和极板的断裂会导致其内部开路。蓄电池以10hA率放电，电池容量小于8hA，电池的容量不符合国家标准，一般是由于高温和过流，导致电解液变质引起的。
内部开路的情况下只能更换新电池组，对于容量降低的补救措施一般是进行多次重复的充放电试验或是活化试验，如果经试验后仍然低于8hA，则需更换电池组。
三、对蓄电池组维护与管理中问题对策的研究
为了保证变电站的蓄电池组能够正常可靠的 运行和使用，在电池组安装的前期需要做好产品的安装和验收工作，后期运行时又要做好维护和监控，这样才能将事故的发生率降低到最小。
3.1 前期蓄电池组的安装
1）VRLA的安装需要考虑其工作的最适宜温度，为此需要将蓄电池组安装在专门的设备间，配备恒温装置，保证电池间的通风，采用分层分布式安装，蓄电池之间要留有合适的安装空间，一般在15mm以上，上下层要保证足够的空间，用于电池的更换和检测，一般两层之间距离在150mm以上。
2）蓄电池安装的平台应该是独立的，不同的组之间采用防火材料进行隔离，组之间安排整齐平稳。
3）安装的位置尽量选择背阴的地方，避免光照。固定蓄电池时要旋紧螺钉螺母，并检查蓄电池的正负极是否正确，确定之后按照颜色进行区分。
4）安装完毕电池组后进行绝缘检查，在断路的情况下使用兆欧表测量两极的对地电阻是否达标，一般不小于10MΩ。
3.2蓄电池组的验收
1）蓄电池组验收的第一步是查看电池组的安装情况。包括电池间的通风是否良好、电池组的安放是否合理、电池组的绝缘条件和光照条件是否达标等。
2）蓄电池组需要进行全容量的充放电试验，放电时蓄电池电压下降到1.8V停止，等待2小时左右进行充电并回升到正常的电压阈值则代表正常，一般可以回到2.30V到2.35V之间。如果三次试验之后VRLA容量达不到额定的80%，则验收不通过。
3）对蓄电池进行电导测试，通过该方法可以预估电池组出现故障的几率，同一组VRLA的电导偏差应该在10%以内，否则就需要进行重点监测。
3.3 蓄电池组运行中的维护
1）VRLA的浮充电压值应控制在规定的范围，环境温度的保持通过温补来完成，根据温度的高低加上或者减去补偿量。做好定期的检查和记录工作，一般周期为一个月。监测过程中发现电压超差的蓄电池数量达到3%以上，以及监测过程发现充电机因为故障停止工作时，对蓄电池组采取均充。
2）统计监测记录的电池数据，研究电池组的内部变化趋势，对内阻变大的蓄电池进行放电试验，对新安装的蓄电池组根据最新规范要求在投入运行前4年每2年要进行一次全面的充放电核容试验，投入运行4年后的蓄电池组每1年要进行一次全面的充放电核容试验。每月定期进行单个电池和整体电池组的电压测试，并每6个月进行一次对比分析。
3）定期对单个蓄电池之间的互联情况进行测试，出现电池之间的互联不稳问题会导致内阻增大，充放电时会产生高热，引发电池爆炸事故。
3.4 对蓄电池组进行在线监控
目前变电站都会采用蓄电池组在线监测系统，采用监控网络对VRLA单独进行监测，可以对内阻值、电流、电压、环境温度等信息量进行在线实时的监控，并保存数据上传到控制室，出现故障可以自动报警，并能进行自动补偿，提高了处理效率、准确率和安全性。
四、结语
变电站的蓄电池组对整个电力系统的作用至关重要，针对蓄电池组进行维护与管理的研究，确保蓄电池组能够可靠的运行和工作，既是保证变电站正常和安全工作的前提，也是保障相关电力设备能够正常运行的基本要素。只有从蓄电池的整个生命周期进行考虑和规划，才能真正做到维护与管理的科学性和有效性，最终提高供电网的整体可靠性。从研究和分析中可以得出在线监测系统基本可以完成蓄电池组的全部维护和管理工作，因此在变电站中应重视在线监测技术的发展研究。
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作者简介：
罗思金（1980年）、男、汉族、广东兴宁、现供职于中国南方电网有限责任公司广东电网有限责任公司江门供电局、工程师、研究方向：继电保护自动化专业。
论文作者:罗思金
论文发表刊物:《电力设备》2017年第3期
论文发表时间:2017/4/26
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