1 前言

蓄電池是電力系統(tǒng)中直流供電系統(tǒng)的重要組成部分，為電力系統(tǒng)中二次系統(tǒng)負(fù)載提供安全、穩(wěn)定、可靠的電力保障，確保保護(hù)設(shè)備、通信設(shè)備、自動(dòng)裝置在任何情況下都能可靠工作。因此，如何保證蓄電池組的穩(wěn)定性和實(shí)際容量，是直流系統(tǒng)維護(hù)的重要工作。近年來(lái)，隨著制作工藝和技術(shù)的不斷成熟和完善，由于閥控鉛酸蓄電池具有容量穩(wěn)定、體積小、易于安裝、放電特性好等優(yōu)點(diǎn)，被廣泛應(yīng)用。我廠已在主控樓安裝兩套直流電源系統(tǒng)，第一套已安全運(yùn)行6年，第二套已安全運(yùn)行4年。但是近年來(lái)經(jīng)過(guò)現(xiàn)場(chǎng)使用及對(duì)電池的失效成因分析發(fā)現(xiàn)：如果對(duì)閥控蓄電池完全不維護(hù)，閥控蓄電池會(huì)在壽命中期就會(huì)出現(xiàn)容量嚴(yán)重下降及滲液等不正常狀態(tài)，甚至電池完全失效。因此，日常按時(shí)對(duì)蓄電池進(jìn)行維護(hù)和檢查是完全必要地。本文就本廠鉛酸蓄電池的使用、維護(hù)等幾個(gè)方面作一闡述。

2 影響蓄電池容量及壽命的幾個(gè)因素

2.1 合理的充電管理制度

精確的充電制度是保證電池優(yōu)秀性能和運(yùn)行壽命的前提。一般講蓄電池組運(yùn)行充電方式有兩種：一是浮充充電方式;二是均衡充電方式。

為延長(zhǎng)蓄電池的使用壽命，對(duì)電池組使用中要定期或者必要時(shí)對(duì)蓄電池組進(jìn)行均衡充電，并且定期開(kāi)直流油泵對(duì)電池組放電。

杜絕不合理的充電管理制度導(dǎo)致電池組運(yùn)行長(zhǎng)期虧電、充電不足、容量早期損失。如電池組浮充電壓設(shè)置低，導(dǎo)致電池組浮充充電不足，電池組放電時(shí)放不出額定容量，過(guò)低導(dǎo)致電池組虧電，不能滿足自放電和氧循環(huán)的需要，過(guò)高會(huì)使電解液損失，縮短電池壽命。再就是均衡充電制度貫徹沒(méi)有得到落實(shí)，不論運(yùn)行實(shí)際情況或運(yùn)行時(shí)間長(zhǎng)短均采用浮充充電方式，浮充電流小不能完成和滿足電池組放電后的補(bǔ)充電，因而造成電池組充電不足，導(dǎo)致電池組達(dá)不到額定容量，使電池負(fù)極柵板硫酸化。

2.1.1浮充充電

蓄電池浮充電壓設(shè)定為2.23V/單格(25℃時(shí))(蓄電池正負(fù)端子測(cè)定值的平均值),充電最大電流設(shè)定為0.10C10A。若電池工作環(huán)境溫度偏移25℃時(shí)應(yīng)對(duì)浮充電壓作相應(yīng)的修正，修正電壓為V修正=V25℃-0.0055V/℃×(T實(shí)際-25℃)，即溫度每升高1℃，浮充電壓降低3mV，溫度每降低1℃，浮充電壓升高3mV。

2.1.2均衡充電

蓄電池均充電壓設(shè)定為2.30V/單格(25℃時(shí)蓄電池正負(fù)端子測(cè)定值的平均值)，充電最大電流為0.10C10A，均充時(shí)間按下列情況進(jìn)行設(shè)定：

均充條件均充時(shí)間退出均充條件

均充條件		均充時(shí)間	退出均充條件
1	蓄電池安裝調(diào)試后投入使用前	1～10h,具體時(shí)間根據(jù)退出均充條件	電池組均充電流小于10 mA／Ah 時(shí)，自動(dòng)轉(zhuǎn)入浮充(并聯(lián)時(shí)≤10mA／Ah×電池組并聯(lián)數(shù))
2	停電后蓄電池充電電流≥50mA／Ah(并聯(lián)時(shí)≥50mA／Ah×電池組并聯(lián)數(shù))
3	蓄電池容量檢測(cè)后進(jìn)行均充電
4	蓄電池在使用過(guò)程中單體浮充電壓低于2.18V時(shí)應(yīng)進(jìn)行均充電	10h	均充時(shí)間達(dá)到10h后轉(zhuǎn)入浮充
5	機(jī)房電池一般為6個(gè)月進(jìn)行一次定期均充

2.2

 

溫度影響電池的容量。一般情況下，溫度越高，放電容量越大。電池放電時(shí)，如果溫度不是25℃，則需將實(shí)測(cè)容量按以下公式換算成25℃基準(zhǔn)溫度時(shí)實(shí)際容量Ct 。

C25= Ct/1+K (t-25)

式中：t 放電時(shí)的環(huán)境溫度

K 溫度系數(shù)，10小時(shí)率容量實(shí)驗(yàn)時(shí)K=0.006/℃

3 小時(shí)率容量實(shí)驗(yàn)時(shí)K=0.008/℃

1 小時(shí)率容量實(shí)驗(yàn)時(shí)K=0.01/℃

浮充特性：浮充電壓應(yīng)選擇制度廠家推薦的電壓值。而且環(huán)境溫度的不同，浮充電壓值也VLRA電池不同溫度時(shí)的浮充電壓要做相應(yīng)的調(diào)整。

VLRA電池不同溫度時(shí)的浮充電壓

環(huán)境溫度（℃）	浮充電壓（約V±0.01V/單體）
0～10	2.28
11～15	2.26
16～25	2.23
26～30	2.22
31～40	2.19

電池放電容量與溫度的關(guān)系如圖1所示。工作溫度在25℃左右達(dá)到100%額定容量，工作溫度增高至30℃容量超過(guò)100%，相反工作溫度降低至-20℃是電池容量減小至60%額定容量。鉛酸蓄電池對(duì)周圍環(huán)境和溫度較為敏感，如電池長(zhǎng)期在高溫條件下運(yùn)行，其使用壽命將會(huì)大大縮短。一般機(jī)房溫度應(yīng)控制在25℃以下，適時(shí)進(jìn)行維護(hù)可使電池使用壽命在10～15年。

 

 

2.3 蓄電池容量與內(nèi)阻的關(guān)系

國(guó)內(nèi)外的很多資料表明電池的內(nèi)阻大小與電池所處的狀態(tài)有關(guān)，與電池的剩余容量有關(guān)。電池處于放電狀態(tài)時(shí)，隨著剩余容量的減少，電池活性物質(zhì)也在減少，結(jié)果使得電池的內(nèi)阻增加。國(guó)內(nèi)外許多研究資料表明，電池內(nèi)阻與電池剩余容量有關(guān)，且與電池剩余容量成反比關(guān)系，如圖2所示。

作為電池組日常維護(hù)和檢測(cè)，定期準(zhǔn)確測(cè)量每個(gè)電池的內(nèi)阻，并建立每個(gè)電池的內(nèi)阻檔案，分析其內(nèi)阻的變化，很容易就可以找出電池組中的落后電池。找出落后電池再進(jìn)行篩選和核對(duì)性容量實(shí)驗(yàn)，最后確定落后電池的去留。

 

 

2.4 溫度對(duì)電池壽命的影響

蓄電池的環(huán)境溫度保持在24℃～25℃.蓄電池將有最佳的使用壽命和性能。溫度低于25℃，電池的充電效率和性能會(huì)降低。溫度高于25℃，電池的壽命將縮短，參考數(shù)據(jù)如下：

電池平均溫度	壽命降低率（％）
25℃	0
30℃	30
35℃	50
40℃	66
45℃	75
50℃	83

浮充預(yù)期壽命在25℃時(shí)為10年，如果實(shí)際使用的蓄電池平均溫度為35℃，則蓄電池浮充預(yù)期壽命僅為5年。

3 蓄電池日常檢查和檢測(cè)

3.1 月度保養(yǎng)

每月完成下列檢查：

3.1.1保持電池房清潔衛(wèi)生;

3.1.2測(cè)量和記錄電池房?jī)?nèi)環(huán)境溫度;

3.1.3逐個(gè)檢查電池的清潔度、端子的損傷及發(fā)熱痕跡、外殼及蓋的損壞或過(guò)熱痕跡：

3.1.4測(cè)量和記錄電池系統(tǒng)的總電壓、浮充電流。

3.2 季度保養(yǎng)

3.2.1重復(fù)各項(xiàng)月度檢查;

3.2.2測(cè)量和記錄各在線電池的浮充電壓，若經(jīng)過(guò)溫度校正有兩只以上電池電壓低于2.18V，請(qǐng)與廠家聯(lián)系。

3.2.3定期測(cè)試蓄電池內(nèi)阻，并進(jìn)行整組蓄電池內(nèi)阻測(cè)試分析，及時(shí)發(fā)現(xiàn)“落后”電池。

3.2.4蓄電池運(yùn)行一個(gè)季度時(shí)，應(yīng)采用均衡的方式對(duì)電池進(jìn)行補(bǔ)充充電.。

3.3 年度保養(yǎng)

3.3.1重復(fù)季度所有保養(yǎng)、檢查;

3.3.2每年檢查連接部分是否有松動(dòng);

3.3.3每年電池組以實(shí)際負(fù)荷進(jìn)行一次核對(duì)性放電試驗(yàn)，放出額定容量的30%~40%;

3.3.4每年對(duì)電池逐節(jié)進(jìn)行活化，我廠采用WN2612-100單體電池在線容量活化儀。

3.4 三年保養(yǎng)

每三年進(jìn)行一次容量試驗(yàn)，到使用六年后每年做一次，若該組電池實(shí)放容量低于額定容量的80%，則認(rèn)為該電池組壽命終止。

4 蓄電池常測(cè)試的項(xiàng)目

4.1 蓄電池內(nèi)阻測(cè)量的常見(jiàn)方法

目前測(cè)量蓄電池內(nèi)阻的常見(jiàn)方法有：

4.1.1直流放電法

直流放電法就是通過(guò)對(duì)電池進(jìn)行瞬間大電流放電，測(cè)量電池上的瞬間電壓降，通過(guò)歐姆定律計(jì)算出電池內(nèi)阻。

4.1.2交流注入法

交流法通過(guò)對(duì)蓄電池注入一個(gè)恒定的交流電流信號(hào)，測(cè)量出蓄電池兩端的電壓響應(yīng)信號(hào)，以及兩者的相位差，來(lái)確定蓄電池的內(nèi)阻。

4.2 蓄電池內(nèi)阻測(cè)試的必要性

雖然很多研究人員對(duì)采用蓄電池內(nèi)阻估算蓄電池容量存在著不同的看法，但定期進(jìn)行蓄電池內(nèi)阻測(cè)試仍然是蓄電池維護(hù)的重要工作，歐姆測(cè)試技術(shù)在蓄電池維護(hù)方面得到廣泛使用，它能節(jié)省維護(hù)成本，并提供更多蓄電池的相關(guān)信息。歐姆測(cè)試法已被IEEE列為“鉛酸蓄電池(V R LA)的維護(hù)、測(cè)試和更換的推薦辦法”中的一個(gè)部分?，F(xiàn)在，IEEE已經(jīng)更新其標(biāo)準(zhǔn)1188-1996為11882005，其5.2.2條仍然規(guī)定每個(gè)季度測(cè)試一次電池/單體的內(nèi)部歐姆值。

4.2.1有助于對(duì)蓄電池組中單體蓄電池的橫向比較，目前各種蓄電池內(nèi)阻測(cè)試設(shè)備的測(cè)試結(jié)果可對(duì)該組蓄電池進(jìn)行單體比較，從而有助于發(fā)現(xiàn)整組蓄電池中的“落后”電池;十幾節(jié)甚至幾十節(jié)串聯(lián)的電池組，只要一節(jié)過(guò)早損壞，如不及時(shí)發(fā)現(xiàn)，則時(shí)間一長(zhǎng)，就會(huì)導(dǎo)致整個(gè)電池組報(bào)廢。

4.2.2借助于計(jì)算機(jī)技術(shù)可實(shí)現(xiàn)單體蓄電池不同時(shí)期的縱向比較，對(duì)測(cè)試數(shù)據(jù)發(fā)生突變的單體電池進(jìn)行重點(diǎn)監(jiān)測(cè)，有助于對(duì)整組蓄電池的壽命進(jìn)行客觀評(píng)價(jià)，從而保證整組蓄電池容量，有效保障設(shè)備安全運(yùn)行。

4.3蓄電池容量檢測(cè)

容量放電前應(yīng)進(jìn)行檢均充，當(dāng)均充轉(zhuǎn)浮充后，浮充電流在1-2mA/Ah,且連續(xù)穩(wěn)定約2-3小時(shí)不變，這表明電池已充足電。在確保浮充24小時(shí)并斷電1小時(shí)后，可以進(jìn)行容量檢測(cè)，檢測(cè)方法見(jiàn)下表。

放電率	放電電流A	蓄電池放電單體終止電壓V	容量檢測(cè)標(biāo)準(zhǔn)
10h	1.0I10	1.80	≥1.0C10
5h	1.6 I10	1.80	≥0.80 C10
3h	2.5 I10	1.80	≥0.75 C10
1h	5.5 I10	1.75	≥0.55 C10

放電結(jié)束后，必須在8小時(shí)內(nèi)進(jìn)行均衡補(bǔ)充電，均充電壓設(shè)定為2.30V/單格(25℃時(shí)蓄電池正負(fù)端子測(cè)定值的平均值), 充電最大電流設(shè)定為0.10C10A。當(dāng)均充電流在小于10 mA/Ah時(shí)轉(zhuǎn)入浮充，如果浮充電流為1-2mA/Ah且連續(xù)穩(wěn)定約2-3小時(shí)不變，這表明電池已充足電，此時(shí)進(jìn)入正常浮充狀態(tài)并保持24小時(shí)以上。

5 蓄電池核對(duì)性放電

在中華人民共和國(guó)電力行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)蓄電池直流電源裝置運(yùn)行與維護(hù)技術(shù)規(guī)程中(DL/T 724-2000)明確規(guī)定了對(duì)蓄電池要定期進(jìn)行核對(duì)性容量試驗(yàn)和脫載試驗(yàn)，核對(duì)放電法具有容量測(cè)試準(zhǔn)確可靠的優(yōu)點(diǎn)，仍是世界上檢測(cè)電池性能最可靠的方法，同時(shí)對(duì)電池起到一定的維護(hù)作用，目的就是測(cè)知電池組的實(shí)際容量，找出落后電池，消除隱患。

蓄電池核對(duì)性放電周期是新安裝或大修后的蓄電池組，應(yīng)進(jìn)行全核對(duì)性放電試驗(yàn)，以后每隔2～3 年進(jìn)行1次核對(duì)性試驗(yàn)，運(yùn)行了6年以后的蓄電池，應(yīng)每年作1次核對(duì)性放電試驗(yàn)。

目前國(guó)內(nèi)很多蓄電池放電設(shè)備能夠完成自動(dòng)蓄電池核對(duì)性放電。這些設(shè)備能夠?qū)崿F(xiàn)按照設(shè)定的電流進(jìn)行恒流放電，到達(dá)設(shè)定時(shí)間或者終止電壓能自動(dòng)停止，避免蓄電池惡性的深度放電。有的設(shè)備在放電過(guò)程中還能夠自動(dòng)監(jiān)測(cè)單體電池的電壓等參數(shù)，并通過(guò)后臺(tái)分析軟件可對(duì)采集的數(shù)據(jù)進(jìn)行綜合分析，可生成、顯示、打印、預(yù)覽電壓曲線圖、電流曲線圖、單體曲線圖、容量分析圖、檢測(cè)數(shù)據(jù)等圖形和報(bào)表。

6 小結(jié)

本文對(duì)電力系統(tǒng)直流蓄電池運(yùn)行及維護(hù)進(jìn)行了探討，通過(guò)加強(qiáng)對(duì)蓄電池的日常使用和維護(hù)，增強(qiáng)直流系統(tǒng)的安全性和穩(wěn)定性，達(dá)到增強(qiáng)供電的可靠性，這對(duì)全網(wǎng)安全穩(wěn)定運(yùn)行具有重要意義。

參考文獻(xiàn)

GFM 系列閥控密封鉛酸蓄電池安裝維護(hù)手冊(cè) 雙登集團(tuán)

容量與溫度的關(guān)系