关键词： 变电站；蓄电池；维护
1 、蓄电池使用现状
蓄电池是直流电源系统中不可缺少的设备，它作为后备动力电源广泛应用于变电站，在交流电源失电的情况下，蓄电池由化学能转化为电能，为变电站提供动力，目前变电站大部分使用的是阀控式铅酸蓄电池,通常称为免维护蓄电池,在我国应用大概有10多年了, 阀控密封式铅酸蓄电池具有体积小、使用时安全性能高、放电性能好、维护量小等特点，可以实现无人值守也可以通过微机监控进行监控，在电力系统中已经大量被使用。常常我们把阀控式密封铅酸蓄电池称之它免维护电池,其使用寿命最多可达到10～20年。许多变电站蓄电池自安装投运，就几乎没有进行过有效的维护，从而出现未曾遇到的一些问题。比如：电池外壳变形、蓄电池漏液、电容量不够等一些现象。所谓的免维护,只是日常维护时不需要加水和酸液，不需调节电解液的密度,不是蓄电池不需要维护，这是个误区。
2、阀控式铅酸蓄电池的工作原理与结构特点
阀控式铅酸蓄电池由正、负极板栅、塑料外壳、硫酸电解液、绝缘隔板和安全阀组成,其正、负极板一般采用Pb-Ca或Pb-Sb合金, 放电时,两极活性物质逐渐被消耗,负极pb物质放出电子而被氧化,正极PbSO4物质吸收电子而被还原,所以负极电位逐渐升高,而正极电位渐渐降低,两极之间的电位差也就逐渐降低了,化学反应形成新的化合物增加了电池的内阻,使蓄电池输出电流也减少,当蓄电池电极之间电压低于一定值时,电池会放电终止。蓄电池放电以后,当外接直流电源以反向电流流入时,将形成的新的化合物，来还原成原来的化学物质。当阀控铅酸蓄电池在充电时,正极充电时,使氧气析出,而析出的氧在密封容器下能扩散到负极，从而被铅吸收生成氧化铅,氧化铝与硫酸反应生成硫酸铅和水,同时负极在充电时硫酸铅又被还原为铅。
其反应式如下:放电总反应:PbO2+Pb+2H2SO4=2PbSO4+2H2O
充电:
正极:PbSO4+2H2O→PbO2+H2SO4+2H++2e-
负极:2Pb+O2→2PbO
PbO+H2SO4→PbSO4+H2O
PbSO4+2H++2e-→Pb+H2SO4
上述化学反应实现了H2O—O2—H2O的循环转换过程。理论上讲,阀控式铅酸蓄电池没有失水分子,但在实际运行中,阀控式铅酸蓄电池很难免失去水分。原因主要有两个方面:：一、阀控式铅酸蓄电池化学反应效率达不到100%;二是阀控式铅酸蓄电池并非完全密封,在化学反应中,当气体压力达到一定压力,安全阀打开，氢气和氧气逸出。同时冒出酸雾，消耗了电解液，致蓄电池容量也会下降，如果安全阀过早失效，平时自动开启,释放一些气体,所以在实际运行过程中,铅酸蓄电池失效和出现故障的主要原因就是失水。
3、影响蓄电池的寿命
a)环境温度。环境温度过高是导致铅酸蓄电池寿命减少的重要原因。据资料统计，当高于25℃时，每升增加6—10℃。蓄电池寿命将缩短一半。因为过高的温度会导致电池的浮充电流增加，从而使得电池使用寿命的缩短。
b)深度放电。当电池放电程度越深,其使用循环次数也就越少,数据表明,当电池放电深度达到100%时候,电池实际使用的寿命为200～250充放电循环次数，放电深度达到50%时,蓄电池实使用寿命约为400～600次充放电循环。
c)长期浮充状态。对于蓄电池长期处于浮充状态的,电池中的硫酸铅大量被吸附到电池的阴极表面，在阴极板的形成“硫酸盐化”，而硫酸铅是一种绝缘物质，它的形成必将不利于电池的充放电，如果在阴极板上吸附的硫酸盐越多，那么电池的内阻将越大，电池的可充、放电性就越差，从而使致电池“老化”、其活性也下降，蓄电池的使用寿命大大缩短。
d)过高的充电电压。对于充电电压过高的蓄电池来说,不可避免会造成电池的失水、同时电解液会干枯。最终的结果就是电池失效。
期刊文章分类查询,尽在期刊图书馆
4、蓄电池的维护
蓄电池使用经过一段时间的使用后，常常易因活性物质的脱落、板栅间的腐蚀或极板发生变形、硫化、失水等其它问题，而使电池容量渐渐降低至失效。蓄电池是否一定能用，它的寿命不仅仅于生产质量有关，很大程度上也与人员维护有关，这两个对蓄电池的维护起着至关的重要。为了使蓄电池长期处于良好的运行状态，确保其蓄电池的容量和寿命，应做好下列工作：
4.1蓄电池定期放电维护
电池充电时，硫酸铅反应形成氧化铅，而放电时氧化铅又被还原成硫酸铅。硫酸铅是一种特别容易结晶的物质，当电池中电解液硫酸铅浓度过高或者闲置时间过长，就会报成一团，结成一小块的晶体，这些小晶体再被吸引到硫酸铅的周围，从而形成比较大的惰性结晶体，此时硫酸铅在充电时不但不被还原成氧化铅，而会沉淀聚集在电极板上，会造成电极板工作面缩小，这种现象叫硫化。这样蓄电池的容量也跟着下降，甚至无法使用，当硫酸铅积聚大量的微粒形成小颗粒体的时，在正、负极板间形成了铅桥，从而会造成电池之间正负极短路。所以蓄电池长时间处于浮充状态，都将导致蓄电池容量下降。根据维护经验，每年要进行一次蓄电池的核定容量试验，这样既能及时发现电压异常的电池，而且可以激活其它蓄电池，从而延长了电池的使用寿命，这种试验方法可以掌握电池实际的容量，对于标称为12V的蓄电池来说，放电终止电压为10.8V，对于不合格的蓄电池及时更换。
4.2、应设置好蓄电池的均充电流、均充电压
设置好的浮充电压对蓄电池的寿命有着重要的影响，浮充时理论上要求浮充电压所产生的电流量，供蓄电池的自放电使用，浮充电压如果过高，引起蓄电池的正极加快腐蚀和失水，会使蓄电池容量渐渐下降，如果浮充电压过低，那也会使蓄电池充电不足，会引起蓄电池加快电极硫酸盐化等缺陷。
浮充电压的选择是根据厂家蓄电池组说明书上的要求而设定的，通常状况下，设置如下：正常在环境温度25°C的浮充电压值为13.5V，当蓄电池浮充运行时，蓄电池单体的电压应大于等于13.08V，如果低于这个值，则需要进行均充电，均充电时，要采用恒压限流，按14.1V，充电电流不超过10h放电电流的0.1倍。否则就会造成蓄电池饱和充电，密封铅酸蓄电池内形成大量的气体，蓄电池也因此会失去水分，电解液的浓度逐渐增大，液面降低，甚至会导致蓄电池失效。
下列情况时的电池组应进行均充和放电试验：蓄电池单体电压测试低于13.08V时；放出5%以上的电池容量；闲置时间超过3个月的；浮充运行1年以上等等。
4.3 容量测试方法和注意事项
核对电池容量放电试验能测定蓄电池实际容量，也是检测蓄电池性能的最可靠的方法，由于核对电池容量放电本身也可以对蓄电池起着一定的维护作用，所以认为核对蓄电池放电一种有效的方法，不过它有比较大的缺点，主要表现：
a）蓄电池放电时间比较长，风险也大，蓄电池组必须脱落直流系统，蓄电池组能量以其它能量释放，也增加了系统断电带来的风险，
b）进行蓄电池核对性放电试验时，需具备一些条件，首先市电有保障，其次有备用的蓄电池，以便更换。
c)目前，蓄电池放电测试只能测试整组蓄电池的容量，而不能测试单节电池的容量，如果有一节容量不足，而影响其它蓄电池放电的深度，其它劣化的就不能充分暴露出来，蓄电池放电时不应频繁，深度也不能深，否则硫酸铅会沉淀，极板就出现硫酸化，电池容量逐渐下降，蓄电池放电只能进行定期维护保养，不能用于日常的维护。
5、结束语
阀控式密封铅酸蓄电池虽然比较传统铅酸蓄电池日常维护简单，但还需要针对影响阀控蓄电池寿命的主要因素进行分解，要对阀控铅酸蓄电池特点的了解，不断提高我们的维护水平，通过一些检测和维护，可以预防阀控蓄电池一些较早出现的故障，使蓄电池的寿命延长，提高变电站运行的可靠性。
参考文献:
[1]袁宝善 蓄电池 哈尔滨：黑龙江科学技术出版社 1981
[2]《电力系统用蓄电池直流电源装置运行与维护技术规程》DL/T724-2000
论文作者:梁 波
论文发表刊物:《中国电业》2019年第19期
论文发表时间:2020/1/14
标签：蓄电池论文; 硫酸铅论文; 电池论文; 酸蓄电池论文; 变电站论文; 容量论文; 电解液论文; 《中国电业》2019年第19期论文;