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变电站所直流屏免维护蓄电池运行中出现的问题及解决方案
浏览：19206 添加时间：2015-01-14 11:37:11
目前直流系统多采用免维护蓄电池，与以前使用铅酸电池相比，免维护蓄电池具有适合频繁操作，寿命长，检修维护工作量小，运行可靠性高的优点，然而蓄电池在我厂使用过程中,出现不尽如意的地方,由于大家的认识有误区,总认为免维护就是不用维护,形成重使用、轻维护的情况,蓄电池在使用过程中出现“硫化”等问题,使蓄电池未到使用寿命﹝10-15年﹞,就因使用维护不当而在1-2年后报废,造成资产的巨大的浪费。本文对蓄电池在运行中遇到的几个问题，提出解决的办法,使蓄电池得到更好的维护，使其优越性得到充分的发挥。
如果直流系统在电力系统发生故障时失灵，断路器不能跳闸切除故障，强大的短路电流将烧毁变压器、电动机、发电机等重要电气设备，造成灾难性的后果，所以直流系统在电力系统安全供电起十分重要的作用。蓄电池是直流系统的重要组成部分，在交流供电中断的情况下，蓄电池提供可靠的保护电源、合分闸电源，当电力系统出现故障时，保护装置就能及时发出保护信号，切断故障线路，保障电力系统的安全运行，所以蓄电池维护的好坏，直接关系到电力系统的安全运行，必须对蓄电池的维护工作加以重视，使其优良的性能得以发挥。
1.阀控式密封免维护蓄电池的工作原理
蓄电池是利用阴极吸收原理使电池得以密封的，从而实现免维护。
电池充电时，正极会析出氧气，负极会析出氢气，析出的氧到达负极，跟负极起下述反应，达到阴极吸收的目的。
2Pb+O2=2PbO
2Pb+2H2SO4=2PbSO4+2H2O
这个原理可以使电池水分不流失，从而达到密封的效果。
在直流系统中采用的电池是单体电压为12V的密封免维护电池，按照系统电压等级由十八或九只串联组成，只要其中一只电池内阻增加或损坏，整组电池就不能正常发挥作用，因此对电池组来说，性能最差的电池将决定着整组电池的性能。因此针对在运行中发现的几个问题进行分析并提出对策。
2.电池容量降低，以至引起电磁式操作机构拒动
2.1 电池出现硫化现象
蓄电池正极是氧化铅PbO2 ,负极是纯铅Pb ,用稀硫酸作为电解液，蓄电池在放电时，正极和负极上都形成统一物质----硫酸铅PbSO4 。正常放电情况下，在放电过程中形成的硫酸铅晶体比较细小，在充电过程中能较容易地还原为铅、氧化铅，但如果蓄电池经常发生深度过放电，且未能及时进行充电或充电不足、以及落后电池未及时得到处理，这样极板会逐渐形成一种粗大坚硬的硫酸铅晶体，这个过程称为“硫化”现象，使用常规方法很难使蓄电池充入电，电池容量因此降低。解决方法：使用电池活化技术ZHCH533蓄电池活化仪将电池激活。
2.2 蓄电池“硫化”现象的产生原因分析
蓄电池使用中用小电流放电时，在放电过程中，酸与水的置换过程进行的比较慢，正负极板深层的物质将有可能参与反应而变为硫酸铅。放电时用的电流愈小，这一反应就愈深透。再次充电时，用较大电流进行，其充电的化学反应就比较剧烈，极板深层的硫酸铅就不能还原为二氧化铅和铅绵，这样在正负极的内部就留有硫酸铅晶体，时间愈久，愈不易还原，经常以这样方式进行充放电，极板深层的硫酸铅晶体就会逐渐加大，形成“硫化”现象。而现在使用直流系统平时大多是小电流放电使用，均充时用较大电流进行充电，这样只充少放、只充不放，从而使蓄电池普遍都有“硫化”现象的存在。
2.3 蓄电池活化技术的应用
全核对性充放电活化技术：
为了快速恢复蓄电池的容量，提高蓄电池工作的可靠性，必须对蓄电池进行全核对性充放电，在对蓄电池组进行全核对性放电时，先用I10放电电流进行放电，由于放电过程中会产生落后电池，放电后期必须每隔20分钟对每个电池端电压进行测量，发现低于10.8V,便要退出放电，否则会产生“反极”，造成不可逆的损失。放电结束后，待电池温度下降后，立即用I10充电电流充至额定容量的100﹪，这样可使电解液渗透到硫酸铅晶体内使之发生还原反应，消除“硫化”现象。
在线充放电活化技术：
变电所中只有一组电池，不能退出运行，不能做全核对性充放电，可以用I10放电电流放出蓄电池额定容量的50﹪。具体操作：先将充电器停下，用电池组带负荷，然后对蓄电池放电。在放电过程中，蓄电池组端电压不得低于12V×N,放电结束后，立即用I10充电电流充至额定容量的100﹪，反复进行以上过程2-3次，蓄电池组“硫化” 现象可以消除，容量可得到恢复。利用在线充放电技术，蓄电池组可以在带负荷的状态下进行活化，不会对装置安全运行造成影响，为蓄电池组在线活化创造一条可行之路。
3．在充放电过程中，发现电池组温度比平时高或者个别电池有发热现象
如果是整组电池发热均匀，这时运行人员应该检查直流系统是否处在均充状态。如果处于均充状态发热属于正常现象，因为蓄电池在均充状态下，蓄电池内部有剧烈的化学反应会产生热量，故蓄电池会发热，温度应控制在35℃以下为宜。正常情况下，直流系统由均充状态转浮充状态后，温度自然会下降，而浮充状态则不会出现此现象。但如果温度超过35℃时，应立即将运行方式改为手动、浮充方式，待温度下降后，才用均充方式进行补充电。
如果是单个电池发热，此时这个电池内阻增大，充电过程中端电压上升很快，在很短时间便可高达14.2V以上，而在放电过程中电压下降得很快，在1小时内可降到10.8V以下。解决方法：此时该电池内阻增加、寿命已尽，尽快用同容量电池更换，以保证直流系统安全运行。
4．巡检时发现电池出现胀肚、渗液现象
这两种情况应该都发生在蓄电池组正在处于均充状态，由于蓄电池内部有剧烈的化学反应，会产生大量气体和热量，电池外壳温度很快超过35℃，如不及时调整充电电压，加之安全阀堵塞，会造成热失控现象，气体压力会将蓄电池外壳挤压变形而造成外壳胀肚，严重时蓄电池会发生爆炸。解决方法：（1）当出现热失控现象，及时将充电方式改为手动、浮充方式；（2）发现电池胀肚,立即将电池组一、二次保险拉下，尽快用同容量电池更换掉故障电池，尽快恢复送电。
同理蓄电池渗液，也是由于蓄电池处于均充状态内部有剧烈的化学反应，造成电解液从安全阀等地方渗出，如果只有少许渗出则不用处理，因为当均充状态转浮充状态后，渗液自然停止。如果是大量渗出则会造成电池严重失水，需用同容量电池更换掉故障电池。
5．电池开路现象，此故障表面现象和电池容量降低差不多，也是电磁式作机构拒动，但可以通过检查发现其内在区别
解决方法是：暂时利用直流系统充电装置带负荷，将蓄电池组一、二次保险拉下，用万用表测量蓄电池组端电压。
(1) 如果是蓄电池组电压正常，则是蓄电池组容量降低，按照3.3.1的方法进行活化，恢复电池的容量。
(2)如果是蓄电池组电压为零，则是蓄电池组有电池开路。再用万用表逐个测量电池，直至找出端电压为零的电池，此电池内部极板因腐蚀已断裂，已没有修复价值，尽快用同容量电池更换。
(3)如果测量某个电池电压低于电池组的平均电压1-2V时，此时电池里的水分已“干涸”，尽快用同容量电池更换，以保证直流系统安全运行。
6.蓄电池组放电过程中要时刻监控，防止蓄电池出现“反极”现象
在单个蓄电池极板硫化或有轻微短路时，电池容量降低，当串联在电池组放电时，它就会很快放完电，而被反向电流进行充电，使其极性颠倒而反极。所以，在放电过程中要时刻测量电池的电压，找出“落后”电池并将其清出，单独进行充放电活化ZHCH533蓄电池单体活化仪。
7.正负极接线端子接线要注意的问题
蓄电池的接线端子是铅制品，质地较柔软，如果有原厂配来的电池引线最好，如果没有，制作时要用合适的铜端子做引线接头，以保证有足够的接触面，防止接触不良而引起发热；接线时注意用力均匀、适当，不要将铅端子压伤，形成深坑，当使用其它型号铜端子时，造成接触不良而发热；接线时注意正负极性，不要造成短路。
8.建议如下：
1. 健全蓄电池活化制度，改善蓄电池使用状况。
2. 蓄电池每年至少充放电活化二次（ZHCH518蓄电池充放电一体机）。
3. 将蓄电池活化纳入装置大修计划，蓄电池在大修期间也应充放电活化一次。
4. 现仪表用UPS同样存在蓄电池“硫化”现象，可以利用其蓄电池带负荷的功能，进行蓄电池活化处理（ZHCH533蓄电池单体活化仪）。
因此，从阀控型铅酸免维护电池看，造成电池容量下降、内阻增加等老化的最主要的故障机理是：电池处于长期浮充状态下，容易造成电池内部极板腐蚀、电解液失水、隔板收缩和热失控。蓄电池的寿命主要受环境温度、充电电压、深度放电及电池内部质量问题等因素影响，所以在工作中，我们要利用各种手段监测直流系统蓄电池运行的状态，调整好蓄电池运行的室温，检测好电池运行时的电压、电流及温度，发现问题及时解决，确保直流系统的安全可靠运行。
如果直流系统在电力系统发生故障时失灵，断路器不能跳闸切除故障，强大的短路电流将烧毁变压器、电动机、发电机等重要电气设备，造成灾难性的后果，所以直流系统在电力系统安全供电起十分重要的作用。蓄电池是直流系统的重要组成部分，在交流供电中断的情况下，蓄电池提供可靠的保护电源、合分闸电源，当电力系统出现故障时，保护装置就能及时发出保护信号，切断故障线路，保障电力系统的安全运行，所以蓄电池维护的好坏，直接关系到电力系统的安全运行，必须对蓄电池的维护工作加以重视，使其优良的性能得以发挥。
1.阀控式密封免维护蓄电池的工作原理
蓄电池是利用阴极吸收原理使电池得以密封的，从而实现免维护。
电池充电时，正极会析出氧气，负极会析出氢气，析出的氧到达负极，跟负极起下述反应，达到阴极吸收的目的。
2Pb+O2=2PbO
2Pb+2H2SO4=2PbSO4+2H2O
这个原理可以使电池水分不流失，从而达到密封的效果。
在直流系统中采用的电池是单体电压为12V的密封免维护电池，按照系统电压等级由十八或九只串联组成，只要其中一只电池内阻增加或损坏，整组电池就不能正常发挥作用，因此对电池组来说，性能最差的电池将决定着整组电池的性能。因此针对在运行中发现的几个问题进行分析并提出对策。
2.电池容量降低，以至引起电磁式操作机构拒动
2.1 电池出现硫化现象
蓄电池正极是氧化铅PbO2 ,负极是纯铅Pb ,用稀硫酸作为电解液，蓄电池在放电时，正极和负极上都形成统一物质----硫酸铅PbSO4 。正常放电情况下，在放电过程中形成的硫酸铅晶体比较细小，在充电过程中能较容易地还原为铅、氧化铅，但如果蓄电池经常发生深度过放电，且未能及时进行充电或充电不足、以及落后电池未及时得到处理，这样极板会逐渐形成一种粗大坚硬的硫酸铅晶体，这个过程称为“硫化”现象，使用常规方法很难使蓄电池充入电，电池容量因此降低。解决方法：使用电池活化技术ZHCH533蓄电池活化仪将电池激活。
2.2 蓄电池“硫化”现象的产生原因分析
蓄电池使用中用小电流放电时，在放电过程中，酸与水的置换过程进行的比较慢，正负极板深层的物质将有可能参与反应而变为硫酸铅。放电时用的电流愈小，这一反应就愈深透。再次充电时，用较大电流进行，其充电的化学反应就比较剧烈，极板深层的硫酸铅就不能还原为二氧化铅和铅绵，这样在正负极的内部就留有硫酸铅晶体，时间愈久，愈不易还原，经常以这样方式进行充放电，极板深层的硫酸铅晶体就会逐渐加大，形成“硫化”现象。而现在使用直流系统平时大多是小电流放电使用，均充时用较大电流进行充电，这样只充少放、只充不放，从而使蓄电池普遍都有“硫化”现象的存在。
2.3 蓄电池活化技术的应用
全核对性充放电活化技术：
为了快速恢复蓄电池的容量，提高蓄电池工作的可靠性，必须对蓄电池进行全核对性充放电，在对蓄电池组进行全核对性放电时，先用I10放电电流进行放电，由于放电过程中会产生落后电池，放电后期必须每隔20分钟对每个电池端电压进行测量，发现低于10.8V,便要退出放电，否则会产生“反极”，造成不可逆的损失。放电结束后，待电池温度下降后，立即用I10充电电流充至额定容量的100﹪，这样可使电解液渗透到硫酸铅晶体内使之发生还原反应，消除“硫化”现象。
在线充放电活化技术：
变电所中只有一组电池，不能退出运行，不能做全核对性充放电，可以用I10放电电流放出蓄电池额定容量的50﹪。具体操作：先将充电器停下，用电池组带负荷，然后对蓄电池放电。在放电过程中，蓄电池组端电压不得低于12V×N,放电结束后，立即用I10充电电流充至额定容量的100﹪，反复进行以上过程2-3次，蓄电池组“硫化” 现象可以消除，容量可得到恢复。利用在线充放电技术，蓄电池组可以在带负荷的状态下进行活化，不会对装置安全运行造成影响，为蓄电池组在线活化创造一条可行之路。
3．在充放电过程中，发现电池组温度比平时高或者个别电池有发热现象
如果是整组电池发热均匀，这时运行人员应该检查直流系统是否处在均充状态。如果处于均充状态发热属于正常现象，因为蓄电池在均充状态下，蓄电池内部有剧烈的化学反应会产生热量，故蓄电池会发热，温度应控制在35℃以下为宜。正常情况下，直流系统由均充状态转浮充状态后，温度自然会下降，而浮充状态则不会出现此现象。但如果温度超过35℃时，应立即将运行方式改为手动、浮充方式，待温度下降后，才用均充方式进行补充电。
如果是单个电池发热，此时这个电池内阻增大，充电过程中端电压上升很快，在很短时间便可高达14.2V以上，而在放电过程中电压下降得很快，在1小时内可降到10.8V以下。解决方法：此时该电池内阻增加、寿命已尽，尽快用同容量电池更换，以保证直流系统安全运行。
4．巡检时发现电池出现胀肚、渗液现象
这两种情况应该都发生在蓄电池组正在处于均充状态，由于蓄电池内部有剧烈的化学反应，会产生大量气体和热量，电池外壳温度很快超过35℃，如不及时调整充电电压，加之安全阀堵塞，会造成热失控现象，气体压力会将蓄电池外壳挤压变形而造成外壳胀肚，严重时蓄电池会发生爆炸。解决方法：（1）当出现热失控现象，及时将充电方式改为手动、浮充方式；（2）发现电池胀肚,立即将电池组一、二次保险拉下，尽快用同容量电池更换掉故障电池，尽快恢复送电。
同理蓄电池渗液，也是由于蓄电池处于均充状态内部有剧烈的化学反应，造成电解液从安全阀等地方渗出，如果只有少许渗出则不用处理，因为当均充状态转浮充状态后，渗液自然停止。如果是大量渗出则会造成电池严重失水，需用同容量电池更换掉故障电池。
5．电池开路现象，此故障表面现象和电池容量降低差不多，也是电磁式作机构拒动，但可以通过检查发现其内在区别
解决方法是：暂时利用直流系统充电装置带负荷，将蓄电池组一、二次保险拉下，用万用表测量蓄电池组端电压。
(1) 如果是蓄电池组电压正常，则是蓄电池组容量降低，按照3.3.1的方法进行活化，恢复电池的容量。
(2)如果是蓄电池组电压为零，则是蓄电池组有电池开路。再用万用表逐个测量电池，直至找出端电压为零的电池，此电池内部极板因腐蚀已断裂，已没有修复价值，尽快用同容量电池更换。
(3)如果测量某个电池电压低于电池组的平均电压1-2V时，此时电池里的水分已“干涸”，尽快用同容量电池更换，以保证直流系统安全运行。
6.蓄电池组放电过程中要时刻监控，防止蓄电池出现“反极”现象
在单个蓄电池极板硫化或有轻微短路时，电池容量降低，当串联在电池组放电时，它就会很快放完电，而被反向电流进行充电，使其极性颠倒而反极。所以，在放电过程中要时刻测量电池的电压，找出“落后”电池并将其清出，单独进行充放电活化ZHCH533蓄电池单体活化仪。
7.正负极接线端子接线要注意的问题
蓄电池的接线端子是铅制品，质地较柔软，如果有原厂配来的电池引线最好，如果没有，制作时要用合适的铜端子做引线接头，以保证有足够的接触面，防止接触不良而引起发热；接线时注意用力均匀、适当，不要将铅端子压伤，形成深坑，当使用其它型号铜端子时，造成接触不良而发热；接线时注意正负极性，不要造成短路。
8.建议如下：
1. 健全蓄电池活化制度，改善蓄电池使用状况。
2. 蓄电池每年至少充放电活化二次（ZHCH518蓄电池充放电一体机）。
3. 将蓄电池活化纳入装置大修计划，蓄电池在大修期间也应充放电活化一次。
4. 现仪表用UPS同样存在蓄电池“硫化”现象，可以利用其蓄电池带负荷的功能，进行蓄电池活化处理（ZHCH533蓄电池单体活化仪）。
因此，从阀控型铅酸免维护电池看，造成电池容量下降、内阻增加等老化的最主要的故障机理是：电池处于长期浮充状态下，容易造成电池内部极板腐蚀、电解液失水、隔板收缩和热失控。蓄电池的寿命主要受环境温度、充电电压、深度放电及电池内部质量问题等因素影响，所以在工作中，我们要利用各种手段监测直流系统蓄电池运行的状态，调整好蓄电池运行的室温，检测好电池运行时的电压、电流及温度，发现问题及时解决，确保直流系统的安全可靠运行。
