摘要：在直流系统中蓄电池是非常重要的部分，它在变电站系统中用途比较大。一般的蓄电池都处在备用浮充电状态，在交流电出现失电情况时，蓄电池会给发生事故的符合线路提供能量。在变电站中，供电系统一般都是直流电源。直流电源系统对于蓄电池的作用比较大，在变电站设备进行通信、分合闸操作、设备电源调整、自动装置操作中，可以实现电源事故照明。所以，蓄电池组在直流电源中可以保证变电站更好的运行。
关键词：直流系统；变电站；蓄电池；维护和运行
1蓄电池的特点与工作原理
阀控式密封铅酸电池，习惯上简称免维护电池，在我国推广应用已有 10 多年了，由于其具有体积小、重量轻、自放电小、寿命长、节省投资、安装简便、安全可靠、使用方便、维护工作量少，不溢酸雾、对环境无腐蚀、无污染等优良特性，并可实现无人值守和微机集中监控的现代化管理方式，在电力系统中大量使用。生产厂家从一开始便把阀控式铅酸蓄电池称为免维护电池，承诺该电池的使用寿命为 10～20年。按铅酸蓄电池中电解液存在的方式，可分为开口式（富液）和阀控式（贫液）两种。阀控式铅酸蓄电池的工作原理是气体再化合，即正极产生的氧气，通过蓄电池隔板中的孔隙（或胶体的裂缝）与负极活物质和稀硫酸进行反应，再化合成水，同时使负极板的一部分处于放电状态，从而抑制氢气的产生。只要正极板氧气的产生速度不超过负极板对氧气的吸收速度，电池中不会有多余气体产生，电池中的水也不会损失，就可实现密封。蓄电池使用过程中，总有少量的气体不能被再化合，为防止电池内部压力过大，在电池盖上安装单向阀，排除电池内部多余的气体，这就是所谓的阀控。
免维护电池的工作原理，基本上仍沿袭传统的铅酸蓄电池，它的正极活性物质是二氧化铅（PbO2），负极活性物质是海绵状金属铅（Pb），电解液是稀硫酸（H2SO4），其电极反应方程式如下：
而免维护电池在结构、材料上作了重要的改进，正极板采用铅钙合金或铅镉合金、低锑合金，负极板采用铅钙合金，隔板采用超细玻纤隔板，并使用紧装配和贫液设计工艺技术，整个电池反应密封在塑料电池壳内，出气孔上加上单向的安全阀。这种电池结构中，由于阀控式密封铅酸电池采用无锑的铅钙合金，提高了负极析氢过电位，从而抑制氢气的析出；同时，采用特制安全阀使电池保持一定的内压，采用超细玻璃纤维隔板，利用阴极吸收技术，通过贫液式设计，在正负极之间、隔板之中预留气体通道。因此在规定充电电压下进行充电时，正极析出的氧（O2），可通过隔板通道传送到负极板表面，还原为水（H2O），其反应式如下：
即电池在充电时，正极板产生的氧气又复合为 H2O，重新回到系统中，实现电池内部氧的循环复合。而负极亦因生成 PbSO4而使极化电位降低，从而达到负极不析氢，同时电池在充电过程中负极生成的PbSO4被重新还原成海绵状铅，因而阀控式密封铅酸电池可以实现密封，无需添加水。这就是免维护电池特有的内部氧循环反应机理，在这种理想情下，在电池的充电过程，电解液中的水几乎不损失，因此在电池的使用过程中可达到不需要加水的目的。
2蓄电池运行中存在的问题分析
2.1蓄电池充电装置失效
变电站直流系统中的蓄电池组由多个单个的蓄电也串联而形成的，在一般的运行过程中，蓄电池组参与浮充电状态，蓄电也的浮充电流都一致。但是由于蓄电也个体之间的制造工艺的误差，导致蓄电也内部的电极板和电解液中的杂质存在差别，从而使蓄电也放电清况不完到目同。部分蓄电也放电时存在偏大或者偏小的状况，当蓄电也放电偏小时会严重影响到蓄电也的寿命，导致蓄电池内部极板变质、容量降低等，最终影响到了直流系统中蓄电池组的放电能力。为了使蓄电也组能够处于正常的工作状态，应当根树目关的规定在固于三个月之后充电最终进行一次回充限压、值压以及浮充电的，可以使放电落后的电也达到良好的工作状态。
2.2浮充电压低
按照电力系统中蓄电也运宁研口维护的规定，高频开关模块下充电装置的稳压精度应当在±0.5%，但是在实际的运行中发现其精度难以达到规定的要求。存在着蓄电池浮充申压过低的情况，导致蓄电池长期处于欠充的状态，最终影响到了电池的安全运行导致电也过决的失去应有的胜能。
2.3蓄电池在限流功能比较差
按照规定的要求，蓄电池组的均充电流为20安。但是如果直流系统中蓄电池的运行时间过长，会导致其内部的零部发生变化，导致蓄电也的充电装置中输出的电流为10安使蓄电也电也长期处于充不满的状态。同时在维护的过程中没有按照要求进行匣流限压充电，会进一步的影响蓄电也的性能。
3阀控蓄电池组维护和运行
3.1蓄电池日常运行检查
阀控蓄电池密封维护中，需要进行不同电解液液面高度、密度的检测，同时也需要考虑蒸馏水和电解液添加问题，这些操作都需要根据厂家说明书、实际操作规程进行，这样才能保证蓄电池的有效使用寿命。蓄电池检查中，需要建立全面的检查记录，而负责检查的一般都是值班人员，主要检查内容包括：（1）合闸电压母线。（2）温度环境。（3）浮充电流和充电电压。（4）蓄电池位置的电压。
定期进行蓄电池检查主要是由检修人员负责，一般是按照季度进行检查，检查内容包括：（1）开路蓄电池电压。（2）电池表面是否出现破碎裂纹情况。（3）母线电流和电压的控制。（4）合闸母线的电压。（5）蓄电池内阻。（6）浮充电流和充电电压。（7）保证蓄电池柜严格的卫生检查。（8）蓄电池部分的电压。（9）蓄电池是否出现渗液情况。（10）蓄电池固定的螺丝是否出现松动等情况。这些检查内容需要长期保存记录，主要是为了以后进行蓄电池的维护。
3.2阀控蓄电池的运行
对于蓄电池做好初充电准备，可以延长蓄电池使用的寿命。在蓄电池正常运行中，需要对蓄电池组部分的电压值、电池电压值、直流母线、浮充电流值等进行监视，还有就是蓄电池组的绝缘和对地电阻值等。如果系统中只有 1 组蓄电池组，既不能进行全核放电，也不能退出运行，那么就只有选择恒流 110 电流额定 50% 容量，在实际放电中，可以保证蓄电池组位置的电压小于 2V×N；之后使用电流110 进行放电，步骤：充电恒流限压—充电恒压—浮充电，反复 2~3 次进行充放，直到电池组恢复容量，再进行电池组问题检查。如果是有 2 组蓄电池，可以选择一组蓄电池，给全核进行放电，之后放出电流恒流 110，到蓄电池电压达到 1.8V×N 后，结束放电，等 1~2h 后，进行电流 110 恒流限压充电——恒定压充电——浮充电等操作，充放反复 2~3 次，等到蓄电池组容量完全恢复，再检查蓄电池组存在的故障。如果全核放电出现 3 次，蓄电池组容量保持在小于80% 的额定容量范围中，可以说明蓄电池已经达到了使用年限，需要进行更换了。
3.3 阀控蓄电池维护对策
蓄电池检查人员需要半个月进行单体蓄电池电压最少检查一次，对于蓄电池内部检查的连接片，需要观察是否出现松动或是腐蚀情
况，还有就是查看极柱周围和安全阀有无溢出酸雾等情况。每年最少进行一次二次直流熔丝、空开等普查，保证空开级差和熔丝的合理分配。定期进行蓄电池组放电核对实验，一般都是每两年进行一次，如果是运行超过 6 年的需要每一年进行放电核对实验。
3.4蓄电池故障处理
在检查蓄电池极柱中，如果发现有硫化情况，要采取清理措施，或是涂抹凡士林。在放电情况下，如果个别蓄电池出现低于额定电压的情况下，要放电接触，之后单独进行问题处理，同时将容量恢复。如果蓄电池阀控壳体因为过大的电流出现异常情况，还有充电电压大于 2.4V×N，使蓄电池出现温度超标或是内部电池出现短路、局部出现放电情况，采取的处理方法：首先要减少充电电流，降低充电电压，避免出现安全阀体被堵塞情况。另外，如果浮充电压保持正常，在放电的情况下，内部蓄电池因为电解物质出现变化、水分丢失严重而干涸情况，造成电压显著下降，或是电压停止情况，要及时将蓄电池换掉。
结束语：
因为变电站直流系统比较复杂，运行过程中很容易出现各种故障问题，其中蓄电池质量造成的故障问题是比较多的，所以，工组人员在日常检查中，也需要加强对蓄电池各项指标的检查，保证蓄电池能够处于正常的工作状态下，同时及时更换超过使用期限的蓄电池。
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论文作者:杨帅,李海亮,刘杰
论文发表刊物:《电力设备》2018年第30期
论文发表时间:2019/3/28
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