閥控式密封鉛酸蓄電池維護

1、1 、概述眾所周知，直流系統(tǒng)中的蓄電池組是發(fā)電廠、變電站的“心臟”，她對電力系統(tǒng)的安全可靠運行起著重要作用。我國在 5060 年代，主要使用固定型鉛酸蓄電池組和移動型汽車用蓄電池組作為廠、站的蓄電池直流電源，到了 80 年代大量的堿性鎘鎳蓄電池涌入了電力系統(tǒng)，而從 90 年代初到現(xiàn)在，閥控密封鉛酸蓄電池由于具有“使用時在規(guī)定浮充壽命期內(nèi)不必加水維護，即免維護”的優(yōu)點而被廣泛應(yīng)用于發(fā)電廠和變電站中。雖然閥控密封鉛酸蓄電池具有免維護的優(yōu)點，但并不意味著它完全不需要維護，如果放松了對其正常的維護、檢修和管理，將會在某種程度上縮短其使用壽命，從而影響電力系統(tǒng)的正常運行。2 、閥控密封鉛酸蓄電池的組成及

2、原理 2.1 閥控密封鉛酸蓄電池的組成閥控密封鉛酸蓄電池主要由正負極板、硫酸電解液、隔板、槽、蓋、安全閥、匯流條和極柱端子等組成。 2.2 閥控密封鉛酸蓄電池的原理1）放電過程的 總 電化學(xué)反應(yīng) 式是 PbO2+ 2H2SO4 + Pb PbSO4 + 2H2O + PbSO4蓄電池在放電過程中，正、負極板上都形成了硫酸鉛。由于硫酸鉛導(dǎo)電性能差，從而增加了極板間的電阻，影響了電池容量。電解液中的硫酸逐漸減少，水分增加，因而使電解液的相對密度降低。 2）充電過程的電化學(xué)反應(yīng)鉛酸蓄電池充電時，在正極板上發(fā)生下列電化學(xué)反應(yīng)：PbSO4 +2H2O PbO2+H2SO4+2H +2eH2O2H+O2+

3、2e 在負極板上發(fā)生下列化學(xué)反應(yīng)：PbSO4 + 2H+ +2ePb+H 2 SO42H+ +2eH2由于蓄電池在充電過程中，正、負極板發(fā)生的電化學(xué)反應(yīng)各具特點，所以當(dāng)正極板充電到 70% 時，開始析出氧氣 O 2 ，而負極板充電到 90% 時，開始析出氫氣 H 2 。 閥控密封鉛酸蓄電池為了 抑制 H 2 和 O 2 的析出， 實現(xiàn)密封和免維護功能， 在負極板材料中加入了鈣金屬以提高 H 2 析出的電位，使電池在正常充電下不產(chǎn)生 H 2 。同時又 采用貧電解液設(shè)計加上超細玻璃纖維隔板膜，使純鉛的氧化反應(yīng)： Pb + O 2 PbO 和 PbO + H 2 SO 4 PbSO 4 + H 2

4、O 得以進行，以此來消除 O 2 的析出。 3 、閥控密封鉛酸蓄電池可能出現(xiàn)的問題 （1）浮充電壓設(shè)置過低當(dāng)浮充電壓設(shè)置過低時，蓄 電池 由于長期處于欠充電狀態(tài)，使極板深處的活性物質(zhì)無法參與化學(xué)反應(yīng)，繼而在活性物質(zhì)與隔板膜之間形成高電阻層，加大了蓄電池內(nèi)阻，造成蓄電池的容量下降。（2） 浮充電壓設(shè)置過高當(dāng)浮充電壓設(shè)置過高時，蓄電池由于長期處于過充電狀態(tài)，使內(nèi)部產(chǎn)生的氣體量增加，同時因為安全閥經(jīng)常處于開閥狀態(tài)，從而引發(fā)蓄電池嚴重失水，電解液濃度增大，蓄電池內(nèi)部腐蝕加快、容量失效等一系列后果。 （3）過量放電當(dāng)蓄電池過量放電時，由于內(nèi)部產(chǎn)生過量的硫酸鉛，使極板物質(zhì)體積增大，引起極板彎曲、膨脹，嚴重

5、時還將導(dǎo)致蓄電池槽脹裂。 （4）環(huán)境溫度過高當(dāng)環(huán)境溫度過高時，蓄電池由于增加了內(nèi)部的水分損耗，使極板的腐蝕加劇，縮短了蓄電池壽命。若蓄電池長期運行在超過標(biāo)準(zhǔn)溫度下，則溫度升高 10 蓄電池的壽命約降低一半。 4 、閥控密封鉛酸蓄電池的維護 （1）保持蓄電池清潔，避免泄漏電流。在對蓄電池進行清潔時，必須用濕布擦拭，嚴禁用油類或有機溶劑（例如汽油和稀釋劑）擦洗或涂覆，也不要用浸有這些材料的布擦拭。要避免用起毛的刷子和干布擦拭，以免產(chǎn)生靜電引起爆炸危險。 （2）保持適宜的環(huán)境與溫度蓄電池應(yīng)貯存于清潔、通風(fēng)良好、干燥的環(huán)境中，避免在高溫下貯存及使用，不應(yīng)受陽光直射，要遠離熱源。環(huán)境溫度最好控制在 15

6、 20 為宜。 （3）使用具備限流、恒壓功能的充電設(shè)備蓄電池充電時，其充電設(shè)備必須具備限流、恒壓功能，且恒壓應(yīng)保持在± 1% 的范圍內(nèi)。 （4）保持完整的蓄電池組運行記錄a). 每月檢查并記錄充電設(shè)備的運行狀態(tài)和蓄電池組的總電壓值、充電電流值；b). 每季度定期檢查并記錄一次蓄電池組中每個蓄電池的浮充電壓值，檢測并記錄蓄電池組兩端的充電電壓同充電設(shè)備的輸出電壓是否一致，檢查并記錄蓄電池的外形、外表溫度是否正常；c). 每次均充時，每隔 4 小時應(yīng)分別記錄每個蓄電池的充電電壓以及充電電流。 (5) 注意蓄電池的放電深度為保證蓄電池的使用壽命，應(yīng)特別注意蓄電池的放電深度：當(dāng)間歇放電或放電

7、電流為 0.1Q 以下時，放電終止電壓為 1.83V/ 臺；放電電流為 0.2Q 左右時，放電終止電壓為 1.75V/ 臺；放電電流為 0.5Q 左右時，放電終止電壓為 1.73V/ 臺；放電電流為 0.7Q 左右時，放電終止電壓為 1.63V/ 臺；放電電流為 0.7Q3.0Q 左右時，放電終止電壓為 1.53V/ 臺；放電電流為 3.0Q 以上時，放電終止電壓為 1.33V/ 臺。 Q 為電池的額定容量。蓄電池應(yīng)嚴格按上述的放電終止電壓放電，否則會發(fā)生過放電現(xiàn)象，縮短蓄電池使用壽命。 (6) 對蓄電池進行定時的外觀巡視蓄電池在運行時期，應(yīng)定時地對其進行外觀的巡視、檢查，看其連接片（連接線）

8、是否有松動和腐蝕現(xiàn)象，殼體是否出現(xiàn)滲漏和變形，極柱端子與安全閥周圍是否有酸霧溢出，蓄電池溫度是否過高等。5 、閥控密封鉛酸蓄電池的檢修 (1) 蓄電池在運行時，如有個別蓄電池的浮充電壓低于 2.20V/ 臺，且電流較大，說明該蓄電池容量不足，需要立即對整組蓄電池進行均衡充電。 為了使運行人員能夠更迅速、更直接地了解變電站直流系統(tǒng)的蓄電池組運行情況，避免落后蓄電池影響直流系統(tǒng)正常運行?，F(xiàn)在，許多變電站的直流系統(tǒng)監(jiān)控裝置中都安裝了蓄電池巡檢儀，當(dāng)發(fā)現(xiàn)個別蓄電池浮充電壓過低時便立即報警。如發(fā)現(xiàn)個別蓄電池浮充電壓過低，可采用此方法進行處理：對蓄電池組進行恒壓充電（ 2.352.4V/ 臺）×

9、臺數(shù)，充電時間為 2030 小時，接著轉(zhuǎn)為浮充充電，浮充 8 小時后再次逐臺檢測蓄電池的充電電壓是否大于 2.2V/ 臺，如小于則仍需再均衡充電 10 小時，然后轉(zhuǎn)入浮充充電， 4 小時后再測浮充電壓，若個別蓄電池還未達到 2.2V/ 臺，說明該蓄電池為落后電池，可采用并聯(lián)二極管，將落后蓄電池更換的方法，避免其影響整組蓄電池的正常運行。某變電站直流系統(tǒng)的蓄電池組在運行過程中就曾因個別蓄電池落后而使直流系統(tǒng)監(jiān)控裝置產(chǎn)生告警，該監(jiān)控裝置的蓄電池巡檢儀檢測出有一號蓄電池的電壓只有 1.61V ，明顯低于正常電壓低值 1.8V 。為了 進一步確認各個蓄電池的電壓正常與否，我們對蓄電池進行逐個測量，果然

10、發(fā)現(xiàn)該號蓄電池電壓為 1.6V左右。我們采用對蓄電池組進行恒壓充電的方法對整組蓄電池進行充電，但該號蓄電池電壓仍無法達標(biāo)，說明該電池已為落后電池。最后，我們采用并聯(lián)二極管的方法將落后蓄電池更換。在更換了蓄電池后，直流系統(tǒng)的一切運行恢復(fù)正常。(2) 由于長期使用限壓限流的浮充電方式或只限壓不限流的運行方式，無法判斷閥控密封鉛酸蓄電池的現(xiàn)有容量以及內(nèi)部是否失水或干裂，因此必須通過核對性放電才能找出蓄電池存在的問題。而發(fā)電廠和變電站中直流系統(tǒng)的蓄電池組不能退出運行，為了能對閥控密封鉛酸蓄電池組進行全核對性放電，可準(zhǔn)備一組臨時的閥控密封鉛酸蓄電池組代替運行。閥控密封鉛酸蓄電池組進行全核對性放電時，用

11、0.1Q 的電流進行恒流放電，當(dāng)蓄電池組端電壓下降到 1.8V/ 臺×臺數(shù)時，便停止放電，隔 12 小時后，再用 0.1Q 的電流進行均充電浮充電。反復(fù) 23 次，蓄電池存在的問題可查出，容量也可得到恢復(fù)。（ Q 為蓄電池的額定容量）六、結(jié)束語 閥控密封鉛酸蓄電池已具有免補水、免維護和密封等特點，只要工作人員對其進行正常有效的維護、檢修和管理，該蓄電池將能更加安全、可靠地運行。 閥控式密封鉛酸蓄電池的維護技術(shù)，在隨著電池充電設(shè)備日益智能化和監(jiān)控檢測手段日益普遍使用的情況下，變得越來越重要。維護技術(shù)的差別將直接關(guān)系到蓄電池在實際使用中的壽命問題。在蓄電池質(zhì)量得到很大提高的今天，備用電源

12、系統(tǒng)卻仍有事故、隱患出現(xiàn)，其中最直接的原因是在蓄電池維護中過于依賴智能化充電設(shè)備的控制手段，而沒有真正實現(xiàn)監(jiān)控測試數(shù)據(jù)和充電方式與蓄電池實際使用狀況和要求的完全統(tǒng)一。電池長期運行時的差錯得不到及時糾正，因而影響了蓄電池的實際使用壽命。本文就如何采用日常的維護技術(shù)來有效防止蓄電池系統(tǒng)在實際使用中最易出現(xiàn)的問題作建設(shè)性介紹。關(guān)鍵詞：VRLA蓄電池維護技術(shù)一、概述閥控式密封鉛酸蓄電池在我國的通信、電力等行業(yè)中的應(yīng)用始于二十世紀九十年代初期。到目前為止，已經(jīng)在各行業(yè)達到基本普及使用的狀況。人們對閥控式密封鉛酸蓄電池維護技術(shù)的認識也隨著其廣泛深入的應(yīng)用在不斷地深化完善。從當(dāng)初的免維護思潮到少維護的認識，

13、最后到目前監(jiān)控條件下的重維護的理解，每一階段都是人們在實際使用中由于各種不同的經(jīng)驗教訓(xùn)所得到的走向認識事物理性化的結(jié)果。當(dāng)今通信事業(yè)的快速發(fā)展，使人們對蓄電池的質(zhì)量以及運行維護手段的重要性有了足夠的認識。但在監(jiān)控條件下，蓄電池的充電維護技術(shù)仍很重要。當(dāng)前，監(jiān)控檢測手段的可靠性，測量精度，電池的充電控制模式等方面的功能還不十分完全同蓄電池的實際使用要求相吻合。如果我們完全依賴于用監(jiān)控數(shù)據(jù)結(jié)果作為判斷蓄電池實際運行狀況的唯一標(biāo)準(zhǔn)的話，就不容易發(fā)現(xiàn)蓄電池當(dāng)前運行中的隱患問題，尤其是電池容量問題。時間久了，電池的實際狀況會與我們監(jiān)控測試得到的數(shù)據(jù)產(chǎn)生很大差別。較為正確的方法是除了日常的監(jiān)控測試外，還應(yīng)

14、加強對閥控式密封鉛酸蓄電池進行定期維護的措施。正確找到智能化充電設(shè)備的工作參數(shù)設(shè)置與蓄電池實際應(yīng)用參數(shù)之間的關(guān)系。不斷改進在蓄電池系統(tǒng)維護工作中出現(xiàn)的問題，使電池系統(tǒng)能經(jīng)常運行在安全可靠的工作狀態(tài)。二、閥控式密封鉛酸蓄電池的運行維護技術(shù)閥控式密封鉛酸蓄電池與開口式蓄電池相比最大的優(yōu)點是減輕了對電池維護的勞動強度。但日常的充電維護工作仍是不可缺少的。同一品牌的蓄電池，當(dāng)在不同的環(huán)境和不同的維護條件下使用時，其實際使用壽命會相差很大。很多人認為蓄電池的浮充電壓取得低一些，并且取消對蓄電池的均充電，可以延長蓄電池的使用壽命。實際上是片面的。從極板的耐腐蝕來講是正確的，但是當(dāng)蓄電池的放電容量降低到80

15、%時，即使電池板柵尚完好，但由于其活性物質(zhì)的動態(tài)壽命已經(jīng)終了，所以電池的使用壽命也就結(jié)束了。而對其影響最大的因素就是不為人們所注意的蓄電池長期工作時的浮充電壓值。因此對維護人員而言必須了解充電方法對蓄電池使用壽命的影響程度以及如何根據(jù)蓄電池的實際使用情況而及時調(diào)整充電器對蓄電池的充電參數(shù)。同時對一年一度的放電試驗中暴露出來的問題，及時改進日常的維護方法，消除蓄電池工作狀態(tài)中的隱患，保證蓄電池能處于最佳的充電備用狀態(tài)。根據(jù)我國氣候特點及各地機房的普遍條件，以及閥控式密封鉛酸蓄電池的特點，我們建議用戶在使用時應(yīng)注意以下幾點：1、新電池的使用與維護新電池在投入使用后，首先要進行補充充電（即均充電）。

16、在25時電壓值為2.35V/單體±0.02V。充電時間在1620小時左右。如果不在標(biāo)準(zhǔn)溫度時應(yīng)修正其充電電壓。只有在蓄電池充足電的情況下才能進行核對容量試驗，同時應(yīng)按蓄電池充放電標(biāo)準(zhǔn)進行（原郵電部標(biāo)準(zhǔn)），即初次容量按95%核對，對于放電容量受溫度影響的程度應(yīng)依據(jù)公式：                       CtCe=-   

17、0;              1 + K(t-25)式中：t- 放電時的環(huán)境溫度；K- 溫度系數(shù)，10h率容量試驗時K=0.006/3h率容量試驗時K=0.003/1h率容量試驗時K=0.01/Ce- 25時電池的標(biāo)稱容量值應(yīng)當(dāng)說明的是，由于電池極板活性物質(zhì)從表面到內(nèi)部進行充分的化學(xué)反應(yīng)時需要一定的時間，因此建議兩次充放電時間間隔應(yīng)大于10天（深度放電情況下）。充電時間越長則放電深度相對要深一些。2、在線蓄電池的充電維護電池投入使用后，應(yīng)按照各電池生產(chǎn)廠商的充電要

18、求進行蓄電池充電參數(shù)的設(shè)置。尤其是目前的開關(guān)電源充電設(shè)備，其智能化的方式和程度都不盡相同，對蓄電池的充電應(yīng)能按下面要求進行。A、閥控式密封鉛酸蓄電池的浮充電壓值在25° C時為2.25V±0.02/單體。建議最好取在2.25V2.26V/單體，即比中心值略高一點。這是因為蓄電池標(biāo)準(zhǔn)環(huán)境溫度為25° C，而我國大部分地區(qū)在25° C以下工作時間較長，為了保證蓄電池在長期浮充條件下能充足電，并且當(dāng)充電器交流短期停電后，充電器又不能自動啟動均充電狀態(tài)（即電池放電終止電壓高于開關(guān)充電器均充電開啟電壓值）時，適當(dāng)提高平時的浮充工作電壓值對運行是有利的。這時電池進行

19、了短時間放電后即使對電池沒有均充電補足電能，但由于平時浮充電壓取得較高，電池經(jīng)過一段時間浮充后，也能補足短期放電后的電能。浮充電壓選取的標(biāo)準(zhǔn)為：除滿足電池充電時自身的放電及氧復(fù)合需要的能量外還必須對電池短期放電后能充足電。否則電池長期浮充時，將會處于欠充電狀態(tài)。放電時引起容量不足。B、蓄電池系統(tǒng)往往是由多只2V單體電池串聯(lián)使用，所以系統(tǒng)浮充充電電流值取決于其中一個浮充電流值較低的單體。一般情況下，串聯(lián)系統(tǒng)中即使個別單體電壓較高，但由于浮充電電流受到限制，其最大值也不會超過規(guī)定值。因此在規(guī)定的浮充電流值內(nèi)（一般為2mA/AH），適當(dāng)?shù)靥岣吒〕潆妷褐祵τ趥€別尚沒充足容量而電壓又處于落后的單體電池是

20、有益的。實際證明在25° C條件下，平均單體電壓2.27V時，整體浮充電流值2mA/AH。不會因此而引起所謂的熱失控現(xiàn)象。當(dāng)每個電池充足電后，各單體電池的浮充電壓值會趨向于相同值。C、從無人值守站及電子監(jiān)控需要浮充電壓選取的值不能低于中心值，因為用戶不可能經(jīng)常對充電設(shè)備的電壓值進行調(diào)整。同時大部分開關(guān)電源充電設(shè)備輸出的電壓值都不能精確地按標(biāo)準(zhǔn)溫度補償系數(shù)來修正其輸出電壓，只能在一個范圍內(nèi)進行調(diào)整。因此為了電信設(shè)備長期工作的安全性，在對蓄電池浮充電壓值的選取上，在25° C時應(yīng)略比平均值高一些。這樣浮充電壓值既在允許范圍內(nèi)，又避免由于溫度變化后充電器沒有及時修正補償電壓而造成

21、蓄電池系統(tǒng)欠充電的現(xiàn)象發(fā)生。D、對于均充電方式用限流值來自動判斷均充電開關(guān)標(biāo)準(zhǔn)的充電設(shè)備,往往在均充電狀態(tài)結(jié)束后電池系統(tǒng)還不能充足容量。這是因為電池浮充電流標(biāo)準(zhǔn)為每安時小于2mA，而均充電電流值目前尚無標(biāo)準(zhǔn)值。一般是到均充電后期電流值需減少到最小并保持3小時不變后，才能認為均充電結(jié)束。但由于充電設(shè)備是靠限流值或限時來關(guān)閉均充電狀態(tài)，所以當(dāng)蓄電池充電電流或充電時間達到某一人為限定值時，充電設(shè)備均充電開關(guān)關(guān)斷，均充電即結(jié)束，并不能使充電電流保持3小時不變，所以電池尚未充足的容量，必須要靠浮充去完成。因此這時必須調(diào)整浮充電壓值在標(biāo)準(zhǔn)值之上，才能逐漸充足容量，否則每次放電后都不能充足容量。長此以往對蓄

22、電池會造成欠充電，使電池容量受到損失。E、浮充電壓取得太低，會造成浮充電流急劇減小，相對充電時間就會延長，如果負載變動的間隔時間短于電池短期內(nèi)充足電所需的時間，于是電池就會充電不足，電池的放電容量會越來越小，同時，浮充電壓太低時電池極板內(nèi)部的硫酸鉛不能充分化合成PbO2和Pb，長期下去，硫酸鉛會變成粗結(jié)晶的二硫酸鉛Pb(SO4)2，最后無法轉(zhuǎn)化為PbO2和Pb，即電極出現(xiàn)硫酸鹽化。電池系統(tǒng)中個別單體電池一旦出現(xiàn)硫酸鹽化后，電池內(nèi)電解液濃度改變而使內(nèi)阻增加，因而浮充電流會增大，使電池極板產(chǎn)生的熱量大幅增加，硫酸鹽化程度繼續(xù)加劇，最終引起硫酸鉛枝晶短路，單體電池極板因短路電流發(fā)熱而扭曲膨脹，甚至引

23、起電池外殼爆裂，使單體電池產(chǎn)生早期失效，直至導(dǎo)致整組電池系統(tǒng)的電池失效。所以同樣的現(xiàn)象卻由不同的原因引起，通常情況下認為浮充電壓高會引起熱失控而受到維護人員的重視。實際上，當(dāng)電池組處于欠充電狀態(tài)下，最終結(jié)果同樣會引起熱失控而使電池失效，由于欠充電產(chǎn)生的后果發(fā)展時間較長，不易被人們發(fā)現(xiàn)和注意，所以很容易成為電池維護中的隱形故障。F、目前國外已有一些閥控式密封鉛酸蓄電池有帶催化劑技術(shù)的排氣閥，內(nèi)部氧氣復(fù)合效率高。因此在平時即使浮充電壓高些也絕不會出現(xiàn)排氣閥放氣及殼體脹裂現(xiàn)象。相反當(dāng)浮充電壓取得較高時，電池能保證長期充足電而使容量保持在額定值。蓄電池在不同溫度時的浮充電壓參考值：溫度(°

24、C)       0       5     10   15     20    25    30    35浮充電壓(V) 2.36 2.36 2.32 2.32 2.30 2.26 2.25 2.233、蓄電池系統(tǒng)的定期維護措施蓄電池系統(tǒng)除了日常進行充電維護外，對于長期未進行放電過程的蓄電池應(yīng)該采取定期維護措施。A、定期進行均充電，均充電壓采用2.35V/單體±0.02V。每隔三個月到6個月應(yīng)均充電一次，應(yīng)視平時浮充電壓差的程度來決定。均充電時間一般為812小時。定期均充電的目的是：*消除溫度變化而沒有及時修正浮充電壓變化的影響；*蓄電池組常放電但浮充電壓不能在規(guī)定時間內(nèi)對其充足電；*浮充電壓值因設(shè)備使用電壓限制而取得較低時；*無人值守機房，不常檢測到浮充電壓變化的；*電池系統(tǒng)中個別單體電池電壓2.20V；*電池儲存期超過6個月以上。B、定期修正電池系統(tǒng)的浮充電壓值由于電池系統(tǒng)浮充電壓值