智能电网：变电站阀控密封式铅酸蓄电池的

引言

21ic智能电网：阀控密封式铅酸蓄电池以其电压稳定、价格低廉、无污染、无需添加蒸馏水等优点已成为变电站直流系统中不可或缺的设备。日常工作中，蓄电池组只是处于浮充电备用状态，一旦发生交流失电，蓄电池作为变电站的备用能源迅速向事故性负荷提供能量,是变电站安全运行的保证，具有不可替代的作用。蓄电池是变电站安全运行的最后一道保险，因此可以形象的将蓄电池组比喻成变电站的心脏。

1 阀控式铅酸蓄电池的结构与原理

如右图所示，蓄电池结构组成由安全阀、极柱、隔膜、外壳等部分组成，采用的是全密封、贫液式结构及阴极吸附式的工作原理。

蓄电池以硫酸为电解液的方式可分为两类，分别是采用超细玻璃纤维隔板来吸附电解液的吸液式电池(AGM型蓄电池)和采用硅凝胶电解质的胶体电池(胶体型蓄电池)，他们都是利用阴极吸收原理使电池得以密封。所谓阴极吸收原理即电池在充电过程中，正极会析出氧气，负极则析出氢气，但正极析氧在正极充电量达到70%时就开始了，而负极析氢则要在充电量达到90%时才开始，析出的氧到达负极，跟负极发生反应：2Pb+O2=2PbO;2PbO+2H2SO4=2PbSO4+2H2O。通过这个原理达到阴极吸收的目的，这样即避免了大量析氢反应，同时使水再生。

2 影响蓄电池的使用寿命的原因

为做好蓄电池维护工作，我们应了解蓄电池的各种运行状态及其使用寿命。根据不同的运行状态，可将蓄电池的寿命可分为循环寿命、浮充寿命和存放寿命。影响蓄电池寿命的因素有以下几点：

1. 环境温度：过高的环境温度是导致密封免维护电池使用寿命缩短的重要原因。一般环境温度控制在25℃左右,当温度增加1℃,就会导致电池的实际使用寿命缩短一半。而温度太低，也会使蓄电池容量下降，温度每下降1度，其容量则下降1%。可见温度直接影响了蓄电池的使用寿命。

2. 过充电：蓄电池充电时间过长或者充电电压过高对正常的电池造成过充,将不可避免的造成电池失水、电解液干枯，从而减少了蓄电池的正常使用寿命。

3. 过放电：蓄电池放电到终止电压后继续放电称为过放电，过放电时间越长，其循环使用次数就越少，按厂家的数据，当电池放电深度为100%时,电池实际使用寿命约为200～250次充放电循环;放电深度为50%时,电池实际使用寿命约为500～600次充放电循环。

4. 长期处于浮充状态：蓄电池(组)长期处于浮充电状态,使得电极被厚厚的氧化膜所覆盖,造成电池的阳极极板钝化,电池的内阻急剧增大,电池的实用容量大大低于其标称容量。

5. 电池本身的离散性：这也是蓄电池早期失效的最根本原因，由于电池材料的配方制备、安装、化成、工艺的不稳定、不一致等因素，导致电池本身性能离散性，这给电池运行寿命的减少留下了隐患。当性能不一致的电池组成一组投入运行时，各电池的浮充电压会存在很大差异。经长时间运行后，浮充电压高的电池因长期过充导致失水和极板腐蚀;反之，浮充电压低的电池因长期欠充导致容量损失和极板硫酸化，电池性能劣化便有了自加速的趋势。

3 变电站蓄电池的运行与维护

如果要延长蓄电池的使用寿命，避免在应急情况下造成重大损失甚至安全事故，就一定要在日常运行过程中应做好相应维护。

目前，变电站蓄电池的维护管理基本是对蓄电池所处的环境温度的控制及使用过程中电流电压的控制，并利用定期的充放电来对蓄电池进行的系统性维护：

1) 日常巡视检查工作

a.在日常巡视过程中检查蓄电池组所处工作环境温度是否良好，一般环境温度应控制在5℃～25℃之间，要求通风散热良好;

b.检查连接片有无松动和腐蚀，壳体有无渗漏变形，在均充电时电流应不大于0.1C10;

c.要检查蓄电池单体电压值是否异常，保证浮充电时各单体电池电压差不大于50mV。

2) 定期的核对性放电和活化性放电

核对性放电在DL/T724-2000《电力系统用蓄电池直流电源装置运行与维护技术规程》和《直流电源系统管理规范》中都有明确规定：新电池安装后每2～3年进行一次核对性试验，运行6年以后的，应每年进行一次核对性测试。当然，可根据变电站实际情况采用50%或100%核对性放电，核对性放电也是反映蓄电池健康状况的最直接方法;而活化性放电一般采用0.1C10的电流，0.5h～1h的放电时间，使蓄电池极板有效物质得到活化，可有效活化集结的硫酸盐，使电池容量得到恢复，使用寿命得到延长;

3) 对蓄电池内阻进行检测

在蓄电池运行过程中应定期进行测试，通常测试周期为一季度到一年不等，内阻值如果明显变化，表明单体电池的性能也发生了明显的变化。

4) 对落后电池进行处理

如果发现有异常电池则应及时处理，宜采用对单体电池进行充电放电处理，以达到活化的效果。否则可能导致单节的落后电池影响到了整组电池的一致性，阻碍整组电池的正常使用。当活化效果不显著，不能达到整组电池的使用水平则应果断更换。

4 变电站蓄电池维护新理念

在日常维护中，如何综合预判浮充状态下的电池组的健康性能状态及变化趋势，并对性能劣化电池进行在线维护，提高电池组电压的一致性，进而延缓电池失效是我们的维护重点及难点。

我院与杭州高特电子设备有限公司合作，研发了智能蓄电池组在线监测系统，通过该系统的应用，极大地提高了变电站蓄电池的运行维护水平。将以往的日常巡检、定期维护、内阻检测等繁琐的工作进行了系统性的整合，实时掌控着蓄电池的运行状态，将“定期维护检修”转变成“状态检修”，同时还可对蓄电池进行在线自动均衡维护，降低蓄电池组离散性，提高蓄电池组性能一致性。确保了供电系统的安全，具有十分重要的意义，该系统从以下几点提高了其实用性和可靠性：

(1)该系统配备了完善的计算机管理分析监控软件，具有强大的数据处理功能，采用了先进的数学模型，对电池的多项测量进行综合计算分析，对劣化失效的蓄电池提高预警;

(2)该系统在保证蓄电池处于正常运行状态的情况下，对蓄电池过充、欠充状态给出及时、正确的提示及警告，对即将失效的蓄电池给出维护建议，并提示维护人员及时处理;

(3)利用在线监测功能对蓄电池进行就地维护功能，对异常蓄电池进行及时活化处理、定期的核对性放电，无需携带大量工具就能实施维护工作，减轻工作人员的劳动强度;

(4)通过现代通信技术进行联网，实现了实时远程智能化蓄电池监测络系统，将信息集中并可远程式控制，从现场人员到管理决策层都能够通过局域网内的任何一个终端，采用IE浏览的方式实时掌控各变电站蓄电池的运行状况及其性能变化趋势。

5 结束语

对变电站现有的蓄电池组管理与维护工作的了解后不难发现，现在变电站所采用方式方法尚过于粗糙、复杂、繁琐。采用先进的蓄电池在线监测系统对变电站蓄电池的日常维护、巡检及管理是很有必要的，这不仅减少了维护人员的工作强度，减低现场检查的难度，还使得整个蓄电池维护管理工作变得简单、实时、准确、可靠，即降低或杜绝因蓄电池故障而导致的直流系统事故。

参考文献

1. 李恒.浅析变电站直流蓄电池的运行与维护.科教论坛.2009;

2. 朱志海.变电站蓄电池组维护与管理.直流电源.2010;

3. 周志敏.周继海.记爱华.阀控式密封铅酸蓄电池适用技术.2004;

4. 冉建国，陈胜军.通过电池均衡提高铅酸蓄电池组寿命.2006;

5. 李德琼.谈变电站蓄电池的运行与维护.科技探讨.2006;

6. 国家电网公司.《直流电源系统管理规范》.2006;

7. DL/T724-2000.《电力系统用蓄电池直流电源装置运行与维护技术规程》;

8. DL/T857-2004.《电力用直流电源监控装置》.国家经济贸易委员会.