(国网河南省电力公司郑州供电公司 河南郑州 450000;2国网河南省电力公司检修公司)
摘要：变电站直流系统主要为控制、信号、继电保护、安全自动装置及事故照明等提供可靠的电源。因为蓄电池可以储存电能，可以看成是与变电站一次回路无关的独立电源，同时可以简化操作保护设备，所以蓄电池是直流系统中不可缺少的重要组成部分。正常运行时直流充电装置在承担直流负荷的同时向蓄电池补充充电，补偿蓄电池的自放电，使蓄电池组处于满容量的备用状态。当发生事故失去交流电源时，蓄电池组将不间断地向直流母线供电，为交流不停电电源、事故照明、控制、信号、保护装置等负荷提供电能，以保证事故时系统的正常运行。
关键词：变电站；蓄电池；工作现状；维护管理
引言
变电站已基本实现无人看守的管理模式，变电站中普遍使用的阀控铅酸免维修蓄电池，简称VRLA，具有许多优良特性，如工作可靠、基本无污染、安装方便、易维护，适合在变电站中为各种电路系统提供可靠的直流电源，但VRLA电池在运行中也会出现许多故障，因此研究蓄电池的工作特性，完成蓄电池的维护和管理工作是保证变电站工作顺利进行的必要途径。
1 变电站蓄电池的工作现状
1.1 特性要求
根据相关规定和蓄电池的电力特性，变电站的蓄电池有以下特性要求：第一，蓄电池开路压降为0.03V；第二，2V的单体电池与其他电池之间的连接条压降必须小于或等于8mV；第三，蓄电池的内阻值也要严格要求，误差必须在±10%以内，如蓄电池为220V的绝缘电阻阻值要大于等于200kΩ；第四，一般VRLA蓄电池正极板的厚度必须高于或等于3mm；第五，新买的蓄电池需进行三次充电和放电循环，根据I10循环标准检验合格后才能投入使用；第六，当电路出故障时，蓄电池要有一定的事故冲击放电能力，具体的测试标准可在I10中查到。
1.2 蓄电池的维护管理现状
变电站基本无人看守，工作人员每个月都会去测量所有蓄电池的端电压，并记录数据，进行对比，看其是否出现异常。查看蓄电池的整体外观，防止外因影响内部功能。定期人为地对蓄电池进行核容放电来判断蓄电池的有效使用时间和运行状态。蓄电池电压的监控和警报需借助电池巡检仪来完成。目前，变电站工作人员通过这些方法来管理和维护变电站的蓄电池。显而易见，这些方法不仅测量精确度达不到要求，测量结果可信度低，而且操作过程繁琐、工作量极大、维护管理效率低，由于人的惰性行为，蓄电池在后期的使用过程中会出现很多问题。
2 电池工作中存在的问题及原因分析
2.1 蓄电池因失水过多而干涸
变电站中的VRLA蓄电池的贫液式设计结构，如果蓄电池的水分减少，蓄电池的电压就会迅速下降，如果蓄电池失水过度，其电压值很有可能降低到终止电压，也就是说电解液量的多少对蓄电池的放电容量影响非常大，当蓄电池的电压终止时，电池中的电解质就会变质，蓄电池就会失效。造成蓄电池失水干涸的原因有很多，主要表现为蓄电池的浮充电压过高，使电池内部生热，加快电池水分的蒸发，于是蓄电池失水干涸；电池充电时电流过大也会造成内部生热蒸发失水；蓄电池所处的环境温度太高也会让蓄电池失水干涸；当阀控失灵时，蓄电池没有适当的保护措施，蓄电池也会失水干涸。
2.2 浮充电压的影响
阀控蓄电池组在运行中的最佳运行方式为浮充电方式。浮充电压的设置对蓄电池的使用寿命影响重大，宜控制在（2.23～2.28）V*N。
期刊文章分类查询,尽在期刊图书馆当蓄电池的过充电压超过限值时，会造成蓄电池的极板腐蚀现象，即蓄电池负极反应产生水，降低了硫酸的浓度，而正极反应产生H＋，加快了腐蚀正极板栅的过程。正极腐蚀则意味着电池失水，进一步加剧电池劣化，蓄电池内部温度升高，失水加快，使蓄电池在浮充运行过程中寿命缩短。
2.3 环境温度的影响
阀控式蓄电池适合在环境温度为15℃～25℃工作，环境温度为25℃时的容量为额定容量。当环境温度高于25℃时，将使蓄电池内电解液浓度增大，化学反应活动增强，促使蓄电池内部温度升高。同时，蓄电池温度升高会加快合金的腐蚀速度。长此下去蓄电池板栅会发生穿孔性损坏，最终导致附着于板栅上的活性物质因脱落而损耗。据试验和资料表明，环境温度在25℃时，温度每升高10℃，蓄电池使用年限将减半。过高的温度会导致浮充电流的增加，使得蓄电池产生过热失水进而使电解液减少，造成蓄电池循环寿命的缩短。
3 蓄电池的日常维护与管理措施
3.1 安装准备
合理设置，按规范要求安装蓄电池是蓄电池维护与管理的重要手段。蓄电池安装的外观要求，一般采用台架安装或屏柜安装，安装时要平稳、整齐划一、排布均匀。布局合理，两两之间留一定的间距，确保有良好的通风效果，而且为后期的检测和维修留出足够的操作空间；蓄电池安装的外界条件要求，VRLA蓄电池要安装在独立的蓄电室内，避免与其他电器接触，发生不安全事故。蓄电池需安装在没有阳光直射的地方，并且其所处的环境温度应保持在5℃～30℃，以免温度过高造成蓄电池失水干涸；蓄电池安装的技术要求，安装完成后，要仔细检查每个连接点处的螺栓是否拧紧，并对不合格的进行加固，认真检查电路连接是否准确无误，确保安装的蓄电池的安全运行。
3.2 改进正极板栅合金
正极板栅腐蚀是VRLA电池失效的最主要原因之一。正极板栅腐蚀失效有多方面的因素造成，其中正极板栅的合金成分是其中最为关键的影响因素。合金的成分对于电池浮充寿命的显著的影响。铅锑合金由于析氢过电位较低，电池失水严重，引起电池腐蚀加剧，仅循环了3次电池容量就低于额定容量的80%。铅钙合金（Pb-Ca-Sn-Al）是目前最为常见的电池正极板栅合金类型，相比于铅锑合金其具有较好的浮充寿命。可见，优化正极板栅设计，选用耐腐蚀性能较好的板栅合金有利于提高电池的使用寿命。
3.3 放电
放电前提前对蓄电池组以2.35V/单体均充12小时，静置12－24小时，以使电池组达到满充电状态。记录蓄电池组浮充电压、负载电流、单体浮充电压以及整流器的设置参数，将电池组和开关电源之间的连接断开，以10小时率放电电流对电池组放电。同时每小时测量一次电池的放电电流、放电总电压、单体电压。在放电末期提高测量的频率，９小时后每30分钟测量一次。在整个放电过程中，重点检查环境温度、电池单体的温度是否有异常，同时记录蓄电池组中放电电压最低的单体电池。
结束语
蓄电池具有电压稳定、安全可靠、不受供电突然中断影响等特点，在电力系统中得到广泛应用，起着重要的作用。为了满足电力系统安全稳定运行的要求，应熟练掌握蓄电池的结构原理，采用先进高质量的直流设备，通过合理科学的维护方法，有效地提高变电站蓄电池的运行效率，从而延长其使用寿命，减少供电企业的投资，保证直流系统的可靠运行及电力系统的安全运行。
参考文献：
[1] 冯正华，杨帆，马玉新，等. 变电站蓄电池支持向量机建模在线监测研究[J].测控技术，2014，33（5）.
[2] 侯耀华，陈萍，於崇干．直流电源系统高级功能在无人值班变电站的应用[J].供用电，2015，33（2）：19-24．
论文作者:马琳,2李超,陈蓓蓓
论文发表刊物:《电力设备》2017年第24期
论文发表时间:2017/12/14
标签：蓄电池论文; 变电站论文; 电池论文; 极板论文; 合金论文; 电压论文; 环境温度论文; 《电力设备》2017年第24期论文;