阀控式密封铅酸蓄电池维护.docx

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阀控式密封铅酸蓄电池维护

1、概述

众所周知，直流系统中的蓄电池组是发电厂、变电站的“心脏”，她对电力系统的安全可靠运行起着重要作用。

我国在50~60年代，主要使用固定型铅酸蓄电池组和移动型汽车用蓄电池组作为厂、站的蓄电池直流电源，到了80年代大量的碱性镉镍蓄电池涌入了电力系统，而从90年代初到现在，阀控密封铅酸蓄电池由于具有“使用时在规定浮充寿命期内不必加水维护，即免维护”的优点而被广泛应用于发电厂和变电站中。

虽然阀控密封铅酸蓄电池具有免维护的优点，但并不意味着它完全不需要维护，如果放松了对其正常的维护、检修和管理，将会在某种程度上缩短其使用寿命，从而影响电力系统的正常运行。

2、阀控密封铅酸蓄电池的组成及原理

2.1阀控密封铅酸蓄电池的组成

阀控密封铅酸蓄电池主要由正负极板、硫酸电解液、隔板、槽、盖、安全阀、汇流条和极柱端子等组成。

2.2阀控密封铅酸蓄电池的原理

1）放电过程的总电化学反应式是PbO2+2H2SO4+Pb→PbSO4+2H2O+PbSO4蓄电池在放电过程中，正、负极板上都形成了硫酸铅。

由于硫酸铅导电性能差，从而增加了极板间的电阻，影响了电池容量。

电解液中的硫酸逐渐减少，水分增加，因而使电解液的相对密度降低。

2）充电过程的电化学反应

铅酸蓄电池充电时，在正极板上发生下列电化学反应：

PbSO4+2H2O→PbO2+H2SO4+2H++2e－H2O→2H++O2+2e－

在负极板上发生下列化学反应：

PbSO4+2H++2e－→Pb+H2SO42H++2e－→H2

由于蓄电池在充电过程中，正、负极板发生的电化学反应各具特点，所以当正极板充电到70%时，开始析出氧气O2，而负极板充电到90%时，开始析出氢气H2。

阀控密封铅酸蓄电池为了抑制H2和O2的析出，实现密封和免维护功能，在负极板材料中加入了钙金属以提高H2析出的电位，使电池在正常充电下不产生H2。

同时又采用贫电解液设计加上超细玻璃纤维隔板膜，使纯铅的氧化反应：

Pb+O2→PbO和PbO+H2SO4→PbSO4+H2O得以进行，以此来消除O2的析出。

3、阀控密封铅酸蓄电池可能出现的问题

（1）浮充电压设置过低

当浮充电压设置过低时，蓄电池由于长期处于欠充电状态，使极板深处的活性物质无法参与化学反应，继而在活性物质与隔板膜之间形成高电阻层，加大了蓄电池内阻，造成蓄电池的容量下降。

（2）浮充电压设置过高

当浮充电压设置过高时，蓄电池由于长期处于过充电状态，使内部产生的气体量增加，同时因为安全阀经常处于开阀状态，从而引发蓄电池严重失水，电解液浓度增大，蓄电池内部腐蚀加快、容量失效等一系列后果。

（3）过量放电

当蓄电池过量放电时，由于内部产生过量的硫酸铅，使极板物质体积增大，引起极板弯曲、膨胀，严重时还将导致蓄电池槽胀裂。

（4）环境温度过高

当环境温度过高时，蓄电池由于增加了内部的水分损耗，使极板的腐蚀加剧，缩短了蓄电池寿命。

若蓄电池长期运行在超过标准温度下，则温度升高10℃蓄电池的寿命约降低一半。

4、阀控密封铅酸蓄电池的维护

（1）保持蓄电池清洁，避免泄漏电流。

在对蓄电池进行清洁时，必须用湿布擦拭，严禁用油类或有机溶剂（例如汽油和稀释剂）擦洗或涂覆，也不要用浸有这些材料的布擦拭。

要避免用起毛的刷子和干布擦拭，以免产生静电引起爆炸危险。

（2）保持适宜的环境与温度

蓄电池应贮存于清洁、通风良好、干燥的环境中，避免在高温下贮存及使用，不应受阳光直射，要远离热源。

环境温度最好控制在15℃~20℃为宜。

（3）使用具备限流、恒压功能的充电设备

蓄电池充电时，其充电设备必须具备限流、恒压功能，且恒压应保持在±1%的范围内。

（4）保持完整的蓄电池组运行记录

a）.每月检查并记录充电设备的运行状态和蓄电池组的总电压值、充电电流值；

b）.每季度定期检查并记录一次蓄电池组中每个蓄电池的浮充电压值，检测并记录蓄电池组两端的充电电压同充电设备的输出电压是否一致，检查并记录蓄电池的外形、外表温度是否正常；

c）.每次均充时，每隔4小时应分别记录每个蓄电池的充电电压以及充电电流。

（5）注意蓄电池的放电深度

为保证蓄电池的使用寿命，应特别注意蓄电池的放电深度：

当间歇放电或放电电流为0.1Q以下时，放电终止电压为1.83V/台；放电电流为0.2Q左右时，放电终止电压为1.75V/台；放电电流为0.5Q左右时，放电终止电压为1.73V/台；放电电流为0.7Q左右时，放电终止电压为1.63V/台；放电电流为0.7Q~3.0Q左右时，放电终止电压为1.53V/台；放电电流为3.0Q以上时，放电终止电压为1.33V/台。

Q为电池的额定容量。

蓄电池应严格按上述的放电终止电压放电，否则会发生过放电现象，缩短蓄电池使用寿命。

（6）对蓄电池进行定时的外观巡视蓄电池在运行时期，应定时地对其进行外观的巡视、检查，看其连接片（连接线）是否有松动和腐蚀现象，壳体是否出现渗漏和变形，极柱端子与安全阀周围是否有酸雾溢出，蓄电池温度是否过高等。

5、阀控密封铅酸蓄电池的检修

（1）蓄电池在运行时，如有个别蓄电池的浮充电压低于2.20V/台，且电流较大，说明该蓄电池容量不足，需要立即对整组蓄电池进行均衡充电。

为了使运行人员能够更迅速、更直接地了解变电站直流系统的蓄电池组运行情况，避免落后蓄电池影响直流系统正常运行。

现在，许多变电站的直流系统监控装置中都安装了蓄电池巡检仪，当发现个别蓄电池浮充电压过低时便立即报警。

如发现个别蓄电池浮充电压过低，可采用此方法进行处理：

对蓄电池组进行恒压充电（2.35~2.4V/台）×台数，充电时间为20~30小时，接着转为浮充充电，浮充8小时后再次逐台检测蓄电池的充电电压是否大于2.2V/台，如小于则仍需再均衡充电10小时，然后转入浮充充电，4小时后再测浮充电压，若个别蓄电池还未达到2.2V/台，说明该蓄电池为落后电池，可采用并联二极管，将落后蓄电池更换的方法，避免其影响整组蓄电池的正常运行。

某变电站直流系统的蓄电池组在运行过程中就曾因个别蓄电池落后而使直流系统监控装置产生告警，该监控装置的蓄电池巡检仪检测出有一号蓄电池的电压只有1.61V，明显低于正常电压低值1.8V。

为了进一步确认各个蓄电池的电压正常与否，我们对蓄电池进行逐个测量，果然发现该号蓄电池电压为1.6V左右。

我们采用对蓄电池组进行恒压充电的方法对整组蓄电池进行充电，但该号蓄电池电压仍无法达标，说明该电池已为落后电池。

最后，我们采用并联二极管的方法将落后蓄电池更换。

在更换了蓄电池后，直流系统的一切运行恢复正常。

（2）由于长期使用限压限流的浮充电方式或只限压不限流的运行方式，无法判断阀控密封铅酸蓄电池的现有容量以及内部是否失水或干裂，因此必须通过核对性放电才能找出蓄电池存在的问题。

而发电厂和变电站中直流系统的蓄电池组不能退出运行，为了能对阀控密封铅酸蓄电池组进行全核对性放电，可准备一组临时的阀控密封铅酸蓄电池组代替运行。

阀控密封铅酸蓄电池组进行全核对性放电时，用0.1Q的电流进行恒流放电，当蓄电池组端电压下降到1.8V/台×台数时，便停止放电，隔1~2小时后，再用0.1Q的电流进行均充电→浮充电。

反复2~3次，蓄电池存在的问题可查出，容量也可得到恢复。

（Q为蓄电池的额定容量）

六、结束语

阀控密封铅酸蓄电池已具有免补水、免维护和密封等特点，只要工作人员对其进行正常有效的维护、检修和管理，该蓄电池将能更加安全、可靠地运行。

阀控式密封铅酸蓄电池的维护技术，在随着电池充电设备日益智能化和监控检测手段日益普遍使用的情况下，变得越来越重要。

维护技术的差别将直接关系到蓄电池在实际使用中的寿命问题。

在蓄电池质量得到很大提高的今天，备用电源系统却仍有事故、隐患出现，其中最直接的原因是在蓄电池维护中过于依赖智能化充电设备的控制手段，而没有真正实现监控测试数据和充电方式与蓄电池实际使用状况和要求的完全统一。

电池长期运行时的差错得不到及时纠正，因而影响了蓄电池的实际使用寿命。

本文就如何采用日常的维护技术来有效防止蓄电池系统在实际使用中最易出现的问题作建设性介绍。

关键词：

VRLA蓄电池维护技术

一、概述

阀控式密封铅酸蓄电池在我国的通信、电力等行业中的应用始于二十世纪九十年代初期。

到目前为止，已经在各行业达到基本普及使用的状况。

人们对阀控式密封铅酸蓄电池维护技术的认识也随着其广泛深入的应用在不断地深化完善。

从当初的免维护思潮到少维护的认识，最后到目前监控条件下的重维护的理解，每一阶段都是人们在实际使用中由于各种不同的经验教训所得到的走向认识事物理性化的结果。

当今通信事业的快速发展，使人们对蓄电池的质量以及运行维护手段的重要性有了足够的认识。

但在监控条件下，蓄电池的充电维护技术仍很重要。

当前，监控检测手段的可靠性，测量精度，电池的充电控制模式等方面的功能还不十分完全同蓄电池的实际使用要求相吻合。

如果我们完全依赖于用监控数据结果作为判断蓄电池实际运行状况的唯一标准的话，就不容易发现蓄电池当前运行中的隐患问题，尤其是电池容量问题。

时间久了，电池的实际状况会与我们监控测试得到的数据产生很大差别。

较为正确的方法是除了日常的监控测试外，还应加强对阀控式密封铅酸蓄电池进行定期维护的措施。

正确找到智能化充电设备的工作参数设置与蓄电池实际应用参数之间的关系。

不断改进在蓄电池系统维护工作中出现的问题，使电池系统能经常运行在安全可靠的工作状态。

二、阀控式密封铅酸蓄电池的运行维护技术

阀控式密封铅酸蓄电池与开口式蓄电池相比最大的优点是减轻了对电池维护的劳动强度。

但日常的充电维护工作仍是不可缺少的。

同一品牌的蓄电池，当在不同的环境和不同的维护条件下使用时，其实际使用寿命会相差很大。

很多人认为蓄电池的浮充电压取得低一些，并且取消对蓄电池的均充电，可以延长蓄电池的使用寿命。

实际上是片面的。

从极板的耐腐蚀来讲是正确的，但是当蓄电池的放电容量降低到80%时，即使电池板栅尚完好，但由于其活性物质的动态寿命已经终了，所以电池的使用寿命也就结束了。

而对其影响最大的因素就是不为人们所注意的蓄电池长期工作时的浮充电压值。

因此对维护人员而言必须了解充电方法对蓄电池使用寿命的影响程度以及如何根据蓄电池的实际使用情况而及时调整充电器对蓄电池的充电参数。

同时对一年一度的放电试验中暴露出来的问题，及时改进日常的维护方法，消除蓄电池工作状态中的隐患，保证蓄电池能处于最佳的充电备用状态。

根据我国气候特点及各地机房的普遍条件，以及阀控式密封铅酸蓄电池的特点，我们建议用户在使用时应注意以下几点：

1、新电池的使用与维护

新电池在投入使用后，首先要进行补充充电（即均充电）。

在25℃时电压值为2.35V/单体±0.02V。

充电时间在16—20小时左右。

如果不在标准温度时应修正其充电电压。

只有在蓄电池充足电的情况下才能进行核对容量试验，同时应按蓄电池充放电标准进行（原邮电部标准），即初次容量按95%核对，对于放电容量受温度影响的程度应依据公式：

                      Ct

Ce=-----------------------

                 1+K（t-25℃）

式中：

t-放电时的环境温度；

K-温度系数，10h率容量试验时K=0.006/℃

3h率容量试验时K=0.003/℃

1h率容量试验时K=0.01/℃

Ce-25℃时电池的标称容量值

应当说明的是，由于电池极板活性物质从表面到内部进行充分的化学反应时需要一定的时间，因此建议两次充放电时间间隔应大于10天（深度放电情况下）。

充电时间越长则放电深度相对要深一些。

2、在线蓄电池的充电维护

电池投入使用后，应按照各电池生产厂商的充电要求进行蓄电池充电参数的设置。

尤其是目前的开关电源充电设备，其智能化的方式和程度都不尽相同，对蓄电池的充电应能按下面要求进行。

A、阀控式密封铅酸蓄电池的浮充电压值在25°C时为2.25V±0.02/单体。

建议最好取在2.25V～2.26V/单体，即比中心值略高一点。

这是因为蓄电池标准环境温度为25°C，而我国大部分地区在25°C以下工作时间较长，为了保证蓄电池在长期浮充条件下能充足电，并且当充电器交流短期停电后，充电器又不能自动启动均充电状态（即电池放电终止电压高于开关充电器均充电开启电压值）时，适当提高平时的浮充工作电压值对运行是有利的。

这时电池进行了短时间放电后即使对电池没有均充电补足电能，但由于平时浮充电压取得较高，电池经过一段时间浮充后，也能补足短期放电后的电能。

浮充电压选取的标准为：

除满足电池充电时自身的放电及氧复合需要的能量外还必须对电池短期放电后能充足电。

否则电池长期浮充时，将会处于欠充电状态。

放电时引起容量不足。

B、蓄电池系统往往是由多只2V单体电池串联使用，所以系统浮充充电电流值取决于其中一个浮充电流值较低的单体。

一般情况下，串联系统中即使个别单体电压较高，但由于浮充电电流受到限制，其最大值也不会超过规定值。

因此在规定的浮充电流值内（一般为2mA/AH），适当地提高浮充电压值对于个别尚没充足容量而电压又处于落后的单体电池是有益的。

实际证明在25°C条件下，平均单体电压≤2.27V时，整体浮充电流值≤2mA/AH。

不会因此而引起所谓的热失控现象。

当每个电池充足电后，各单体电池的浮充电压值会趋向于相同值。

C、从无人值守站及电子监控需要浮充电压选取的值不能低于中心值，因为用户不可能经常对充电设备的电压值进行调整。

同时大部分开关电源充电设备输出的电压值都不能精确地按标准温度补偿系数来修正其输出电压，只能在一个范围内进行调整。

因此为了电信设备长期工作的安全性，在对蓄电池浮充电压值的选取上，在25°C时应略比平均值高一些。

这样浮充电压值既在允许范围内，又避免由于温度变化后充电器没有及时修正补偿电压而造成蓄电池系统欠充电的现象发生。

D、对于均充电方式用限流值来自动判断均充电开关标准的充电设备,往往在均充电状态结束后电池系统还不能充足容量。

这是因为电池浮充电流标准为每安时小于2mA，而均充电电流值目前尚无标准值。

一般是到均充电后期电流值需减少到最小并保持3小时不变后，才能认为均充电结束。

但由于充电设备是靠限流值或限时来关闭均充电状态，所以当蓄电池充电电流或充电时间达到某一人为限定值时，充电设备均充电开关关断，均充电即结束，并不能使充电电流保持3小时不变，所以电池尚未充足的容量，必须要靠浮充去完成。

因此这时必须调整浮充电压值在标准值之上，才能逐渐充足容量，否则每次放电后都不能充足容量。

长此以往对蓄电池会造成欠充电，使电池容量受到损失。

E、浮充电压取得太低，会造成浮充电流急剧减小，相对充电时间就会延长，如果负载变动的间隔时间短于电池短期内充足电所需的时间，于是电池就会充电不足，电池的放电容量会越来越小，同时，浮充电压太低时电池极板内部的硫酸铅不能充分化合成PbO2和Pb，长期下去，硫酸铅会变成粗结晶的二硫酸铅Pb（SO4）2，最后无法转化为PbO2和Pb，即电极出现硫酸盐化。

电池系统中个别单体电池一旦出现硫酸盐化后，电池内电解液浓度改变而使内阻增加，因而浮充电流会增大，使电池极板产生的热量大幅增加，硫酸盐化程度继续加剧，最终引起硫酸铅枝晶短路，单体电池极板因短路电流发热而扭曲膨胀，甚至引起电池外壳爆裂，使单体电池产生早期失效，直至导致整组电池系统的电池失效。

所以同样的现象却由不同的原因引起，通常情况下认为浮充电压高会引起热失控而受到维护人员的重视。

实际上，当电池组处于欠充电状态下，最终结果同样会引起热失控而使电池失效，由于欠充电产生的后果发展时间较长，不易被人们发现和注意，所以很容易成为电池维护中的隐形故障。

F、目前国外已有一些阀控式密封铅酸蓄电池有带催化剂技术的排气阀，内部氧气复合效率高。

因此在平时即使浮充电压高些也绝不会出现排气阀放气及壳体胀裂现象。

相反当浮充电压取得较高时，电池能保证长期充足电而使容量保持在额定值。

蓄电池在不同温度时的浮充电压参考值：

温度（°C）      0      5    10  15    20   25   30   35

浮充电压（V）2.362.362.322.322.302.262.252.23

3、蓄电池系统的定期维护措施

蓄电池系统除了日常进行充电维护外，对于长期未进行放电过程的蓄电池应该采取定期维护措施。

A、定期进行均充电，均充电压采用2.35V/单体±0.02V。

每隔三个月到6个月应均充电一次，应视平时浮充电压差的程度来决定。

均充电时间一般为8—12小时。

定期均充电的目的是：

*消除温度变化而没有及时修正浮充电压变化的影响；

*蓄电池组常放电但浮充电压不能在规定时间内对其充足电；

*浮充电压值因设备使用电压限制而取得较低时；

*无人值守机房，不常检测到浮充电压变化的；

*电池系统中个别单体电池电压≤2.20V；

*电池储存期超过6个月以上。

B、定期修正电池系统的浮充电压值

由于电池系统浮充电压值受温度影响较大，因此应根据电池系统使用中环境温度变化而及时修正系统的充电电压值。

一般每年可设定调整2-4次。

调整的标准为：

*环境温度每升高1℃时，降低浮充电压0.003V/单体。

*环境温度每降低1℃时，升高浮充电压0.003V/单体。

蓄电池在高温环境下运行（大于30℃）由于电池内阻变小，电池充电效率提高，电池容量会增加。

因此适当降低浮充充电电压值，减小浮充电流，对电池容量不受影响。

当电池运行环境温度降低时（20℃以下），由于电池内正极板上的二氧化铅形成的电位与析氧电位之差降低，负极板上析氢电位与硫酸铅还原电位之差降低，使电池充电效率降低，电池容量下降。

电池内硫酸铅的溶解度与溶解速度降低，电解液浓差极化增大，同时由电解液电阻率变化引起电池内阻增大，因此要求在低温条件下要有较高的充电电压，才能满足充电要求。

否则会造成充电不足现象。

C、定期进行治疗性或核对性放电试验

蓄电池系统长期处于浮充工作时，由于负极活性物质的过量设计及氧复合的存在，致使负极板总有一部分活性物质处于充电不足状态，又由于长期浮充电流值较小而不足以使极板内部的活性物质得到充分的电化学反应而引起极板内部活性物质硫酸盐化，因而降低了负极板容量，使电池使用寿命受到影响。

为了避免上述现象出现，对于长期处于浮充电工作状态的电池系统应视工作状态不同而采取每6个月或12个月进行一次治疗性放电试验（亦称核对性放电试验）。

当6个月放电一次时放电深度可浅些，宜采用30-40%左右，若12个月进行放电试验时可适当加深一些，宜50-60%，深度加深后会容易观察到电池系统中出现的故障单体电池。

核对性放电试验的目的：

1、核实蓄电池的实际容量；

2、反映对蓄电池系统维护时所存在的问题和缺陷；

如果通过放电试验发现电池系统中有落后单体时，则可以通过对电池的容量恢复充放电措施进行补救，以确保电池系统运行的安全可靠。

应该说明的是当电池系统在运行中一旦出现问题应立即通知供应商并会同供应商派出的技术人员及时处理和解决问题