摘要：现在许多直流控制电源和UPS电源所的用蓄电池都是铅酸免维护蓄电池，所以铅酸蓄电池的优劣会影响整个直流电源和UPS电源的可靠性，并因此可能会造成更大的损失。如果能够正确使用和维护保养，就能够延长其使用寿命，反之其使用寿命会大大缩短。为此我将从其结构原理开始分析影响蓄电池的主要因素。
关键词：铅酸蓄电池；维护保养
一、铅酸蓄电池的分类：
什么是铅酸蓄电池，铅酸蓄电池正负极活性物质分别是铅和二氧化铅，电解液是硫酸水溶液的电池，按其内部结构分为富液式和贫液式两大类，贫液式就是目前广泛应用的阀控式密闭铅酸蓄电池，使用时在规定浮充寿命期内不必加水维护，因此又称为免维护铅酸蓄电池。免维护只是与普通蓄电池相比，使用过程中免去了添加纯水或蒸馏水，调整电解液液面的工作，并非免去一切维护工作。
二、铅酸蓄电池的结构及原理：
阀控式铅酸蓄电池的结构一般是由外壳，正极，负极，端子，隔膜，安全阀，电解槽封口剂等组成。
铅酸蓄电池的工作原理：
双极硫酸盐化理论，该理论认为电池在放电时正、负极都生成硫酸铅：
正极：PbO2+3H++HSO4－+2e－ → PbSO4+2H2O
负极：Pb+HSO4 －→PbSO4+H++2e －
总反应：Pb+PbO2+2H++2HSO4 －→2PbSO4+2H2O
充电时反应逆向
副反应：主要包括充电时负极的析氢反应、正极的析氧反应以及析栅的腐蚀
负极的析氢反应：2H++2e－ → H2
正极的析氧反应：2H2O→4H++O2+4e
板栅的腐蚀反应：Pb+2H2O→Pb（OH）2+H2
三、影响铅酸电池使用寿命的主要因素：
⑴ 环境温度：环境温度对蓄电池的影响最大。环境温度过高，一方面会使电池内部失水量加剧，电解液饱合度下降，使电池放电容量降低。另一方面由于内部温度过高，使电池的热失控效应加剧，从而造成电池正极板腐蚀速率增加，极板变形膨胀，电池外壳膨胀裂开。最后导致蓄电池容量迅速下降，电池寿命缩短。环境温度过低，则会使蓄电池充电不足，这都会影响电池的使用寿命。因此，一般要求环境温度在25℃左右，浮充电压值也是按此温度来设定的。实际应用时，蓄电池一般在5℃～35℃范围内进行充电，低于5℃或高于35℃都会大大降低电池的容量、缩短电池的使用寿命（如下图）。例如我们电站的直流电源的电池，由于环境温度控制比较好（基本在25℃以下），检查维护良好，电池使用近12年。而我们其他变电所的直流电源和UPS电池，环境度度是30℃左右，所以电池到现在只使用7年和6年，已经部分外壳膨胀开裂，内阻增大明显，已无使用价值。
⑵ 放电过度对电池使用寿命的影响也非常大。当电池过度放电时会导致内部有大量的硫酸铅被吸附到阴极表面，在电池的阴极造成硫酸盐化，因硫酸铅导电性差，它的形成必然将对蓄电池的充，放电性能产生很大的负面影响，因此在阴极上形成的硫酸盐越多，蓄电池的内阻越大，电池的使用寿命越短，所以在使用过程一定要设置电池的放电终止电压，避免过度放充。以下是蓄电池大概的放电曲线。
（3）充放电循环次数过多是导致电池容量下降的另一个因素。每种蓄电池都有一定的理论充放电次数，如果系统不稳，经常使电池充放电，在实际的使用过程中，就会大大减少电池的使用寿命。因此在实际的使用过程中，应一年一次充放电活化为宜。如下图
（4）温度补偿器对电池的影响。（温度以 25 ℃为基准），开关电源对电池充电时对其进行温补是依靠自身的温度传感器测量，如果其误差较大，那么就会对电池造成过充或欠充。充电电压不充分就会使电池内化学反应不能充分进行，使内部阴极板附着了许多的硫酸盐结晶，个别单体极板结盐后，内部的电解液就会发生变化，内阻增加，因而浮充电流增大，会使电池极板产生的热量急剧增加，进而加速了硫酸化盐结晶的恶性循环。如果过充电时，正极就会产生大量的氧气在负极板复合，复合反应使电池的温度升高，也会使浮充电流增大，温度又增加的恶性循环，尽管电池是恒压充电，充电电流会受控，但长时间的大电流浮充，电池会生热失控，电池失效。
（5）参数设置不合理。一般来说我们对蓄电池充放电参数设定是根据相关的规程规定进行的，即在环境温度25℃时，蓄电池以10小时率电流放电，在终止电压由90%Ue/只时蓄电池的放出容量为其额定容量，并根据蓄电池产生厂家的充电要求，在一定环境温度下进行参数设定，但由于现实的多种原因，不可能达到厂家要求的理想状态，参数设置也就存在一定的不合理性。
（6）电池在存放、运输、安装过程中。蓄电池都存在一个内部自放电的问题，每天自放电量约2%，也就是说，充足电的蓄电池，即使一点不用，经过较长时间后，其储存电也会被内部自放电放完，而亏电的蓄电池，其极板又会很快被硫酸盐化，从而大大削弱蓄电能力。如果不采用方法对蓄电池进行补充充电，时间一长就会因过放超过终止电压而不能恢复。因此铅酸电池要根据一定的需求购，不易长储存，浪费资金。
四、铅酸电池日常维护保养应注意事项：
（1）环境温度：确保电池安装环境与电池生产家要求的一致，对于温度变化较大，或不能达到要求的地方，要安装空调进行调节，并时常巡检，确保空调运行状态良好，同时空调的温度设定要合适，特别是有人值班的地方，不能人为的认为冷热而调整。
（2）检查电池温度传感器：维护人员必须经常检查温度传感器，一旦发现设备显示温度与环境温度有明显误差，要尽快更换。
（3）充放电的电流，电压及时间设定：根据实际情况，合理调整一些保护定值的参数，例如 根据负荷情况调整放电时间，调整充电电流的限值，但最大不能低于厂家预定的终止电压，为达到最好的工作效率和最长的使寿命，放电流应在0.05-0.3C之间。
（4）通过监控系统进行实时监控：所有的直流电源和UPS都接入了RTU系统，可以通过监控系统随时了解设备的运行情况，根据情况进行电池的检查，记录存档，并每年对每组电池的检查数据进比较分析。
（5）控制充放电次数，改变原来与装置检修周期周步的活化周期，以6个月进行一次均充，一年进行一次活化。
（6）严禁长时间搁置。蓄电池不可长期搁置，长期停用的蓄电池3-6月应对蓄电池作补充充电一次。当容量仅为或低于额定容量的40%时（如下图，当开路电压25℃时低于6.3V、12.63V），应用均流充电使蓄电池容量得以恢复。不过建议无特殊需要不要储备蓄电池。
（7）定期保养：定期（每周一次）检查极柱和接线头连接得是否可靠。为防止接线柱氧化可以涂抹凡士林等保护剂。要及时清除电池黄白色的糊状物，同时要特别注意电池的异常发热和壳体变形情况。
五、 结束语
了解铅酸蓄电池内部结构以及影响使用寿命的主要因素，对正确使用和维护铅酸蓄电池有很大的帮助。同时也才能合理地使用铅酸蓄电池，降低运行成本。
参考文献：
[1]新型蓄电池原理与应用 徐曼珍 编著 人民邮电出版社 2005年1月
论文作者:李光
论文发表刊物:《电力设备》2018年第18期
论文发表时间:2018/10/14
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