贾玉君 武存林 山西电力公司 

　　摘  要：本文主要总结了贫液式阀控铅酸电池在我地区主要各变电站多年运行和维护中所积累的经验和教训，并在此基础上对该种电池的基本原理进行分析和讨论，根据各变电站直流充配电设备及其它环境因素民，提出了该种电池在运行中需要注意的重点问题。
　　关键词：阀控电池 使用情况 理论分析 参数调整

　　由于阀控式密封铅酸蓄电池（简称阀控电池）具有在运行中少维护、安装占地面积小、无污染等优点，故近几年来在电力系统中的发电厂和变电站得到广泛的应用。但它与电力系统中传统使用的铅酸电池（多液开放式、半开放式、隔酸防爆式铅酸电池等）相比毕竟生产历史短，运行经验较少；加之在我们地区主网各变电站所使用的阀控式电池生产厂家分散,而各厂家的产品规格、性能参数、运行业绩相差又很大，给运行及维护工作带来不少困难。故为保证各站直流电源系统能安全可靠供电，就要求电站运行人员与直流专责维护人员应注意对阀控电池加强研究，不断积累经验，掌握其特点。

　　目前，在我地区主网站中，35kV和110kV变电站使用阀控电池共15组，220kV变电站使用阀控电池2组；其中有国产的及日本、德国、英国等进口的。以单体标准电压2V计有2V1节的，也有6V、12V等组合式。电解液配置大多为贫流式配置。从几年来的运行情况看，将各电池进行比较，其产品质量、运行业绩方面的差别是很大的。仅从外部看运行中出现爬液、电极严重腐蚀、电液干涸，各节电压和内阻不平衡度超标、容量不达标现象较为普遍，实质上反应了电池生产工艺带来的缺陷如密封性能、防酸雾性能以及所用材料的化学和电气指标均存在不少问题。只有极少数厂家的电池如汤浅、霍克、圣阳比较理想。当然，引起上述问题的原因与运行操作及日常维护不当有关。基于上述情况，我们在使用贫液式阀控电池时特别要注意：

• 定购电池时应加强技术考察，严把质量关；
• 进行阀控电池知识的培训，提高运行和维护水平；
• 严格执行电池组的运行规程；
• 配置各项技术指标符合电池长期浮充运行要求的充电装置。

为使我地区主网各站的阀控式电池组能运行在最佳状态，从电池安装投运时起就应做好下面几项工作。

• 确运用三种充电方式
• 初充电

　　新安装的蓄电池组或大修中更换后的电池组第一次充电称为初充电。充电程序和方法应严格按照产品说明或有关规程执行。按我们电力系统要求，初充电电流应1I10A.对于贫液式电池的充电特别要注意过充的危害。因为此种电池在使用过程中不能补水，保持电池中的水分含量是保证电池容量和使用寿命的关键。

　　利用补充电测定电池的容量。需要说明的是对于密封电池，有些生产厂方经常注明不用全充全放即可投入运行，但从我们多年的考察证明这样的注明往往是不符合现场的实际情况的。新电池投运前可不可以不经过全充放，这还要看电池的闲置时间与它的容量保存率如何。所以我们规定必须进行全充放试验。

• 浮充电

在电站，阀控电池一般采用浮充电方式运行。贫液式电池应采用恒压限流进行浮充而不宜采取恒流浮充。从电池的结构原理上讲，铅酸阀控式电池的过充、过放承受能力要低。故而对充电装置各项技术指标的要求也较高，这自然就要求：

• 在运行中注意监视充电装置的稳压稳流精度、纹波系数等指标是否符合要求严禁长时期过充、欠充现象的发生。

　　（2）重视温度对电池容量及使用寿命的影响。在环境温度-40~40℃范围内蓄电池放电容量随温度的升高而增加，因为在较高温度条件下放电，电液粘度下降，浓差极化影响减少，导电性能提高，使放电容量增加。但随温度的提高，浮充电压应降低，否则，电池易过充。温度对电池寿命的影响也较大。在25℃条件下，如预期浮充寿命为20年，而长期在35℃下浮充寿命为10年左右，因此要求我们对电池的运行环境采取措施，特别是随着温度的变化必须调整浮充电压的数值。但目前在各主网站的充电装置还不具备这样的功能，以致使不少变电站的阀控电池经常发生过充与欠充，运行不到三年甚至一年左右就出现容量快速下降，严重危及电站的安全运行。对此，我们必须专门研究，给出有效的对策。

• 均衡充电

　　均衡充电是保证电池有足够的容量，同时对电池出现电压不平衡、一部分故障如个别电池硫化或电解液密度下降、同一节电池内电解液上下层密度不一致、充电电源中断，放电容量超过规定（5%~10%）C10时进行修复的一种较为常用的方法。对阀控式电池一般要求三个月进行一次均充。但对贫液式全密封电池应尽量少均充，以避免水分的损失。在我地区各主要变电站，近几年采用的微机控制充电装置其浮充转均充的判断大多采用时间来整定，而不管电池的实际放电深度如何，也不管电池电压的不平衡程度是否需要，造成过多的均充，对阀控式电池非常不利。按目前所配设备功能只能是要求变电站的运行人员提高责任心，加强监视，根据电池实际情况进行人工切换。

• 熟悉阀控式铅酸电池实际情况的基本结构及其内部的化学反应过程

阀控电池，不管是胶体电解液式还是玻璃纤维板吸附式，按基本结构特点都是：

• 电解液处于不流动状态，贫液；
• 具有用于压力控制的自动开启、关闭的安全阀；
• 为避免水份损耗，析出气的再化合

　　以上述三个特点来看，避免或最大限度地减少水份损耗是贫液式电池的一个非常重要的课题。现在就来简要分析阀控电池在运行过程中正、负极板的反应过程和氧气的再化合机理。

首先看在充电时，在正、负极板上发生的化学反应如下：

正极 PbSo₄+2H₂O→PbO₂+H₂SO₄+2H⁺+2e^-

       H₂O→2H⁺+1/2O₂+e^-

负极 PbSO₄+2H⁺+2e^-→Pb+H₂SO₄

       2H⁺+2e^-→H₂

同时还伴随着海绵状铅的氧化反应

Pb+1/2O₂→PbO

PbO+H₂SO₄→PbSO₄H₂O

尤其要注意到铅酸电池在长期搁置状态下，也将产生氧气。

　　从以上分析，电池中必然要产生水分损耗。我们知道，电池析出气体主要是在充电过程中，为此，贫液式阀控电池采用了负极活性物质过量的设计，当接电池充电时，正极充足100%后，负极尚未充到90%，这样在电池内只有正极产生的氧气而不存在负极产生的难以复合的氢气，另一方面隔板采用超细环境纤维制作，解决了氧的传输问题帮助氧的再化合，从而避免了水的损失，运行中不需要加热，大大减少了维护的工作量。

• 实施充电的判断发光电过程中各参数调整

　　阀控电池无论是初充、均充还是浮充运行中的电压电流等参数，一般说来都都应按其厂家说明进行设置。但在说明书不详或有误、或与现场情况不符、或电池长期运行中调整，则必需由维护人员根据电池实际状况来确定。

1、在投运前，对电池进行初充电，先用恒流为1I10充电。当单体电池电压上升至2.4V时转为恒压充电，此时电流减少，即可转为正常的浮充运行，恒压值宜取2.35V，恒压时间应考虑电池成品后的放置时间及电池充电所放出的容量或施电深度。对电池的均充可参照上述方法进行。

• 浮充的主要目的是补充的自放电和外壳表面脏污等因素所产生的爬电损失，据此，运行人员要对浮充电压、电流进行设定。单体电池浮充电压值范围为：2.20-2.27V之间；浮充电流为0.3~2mA/h。

下边给出密封式阀控电池组在运行中各节电池不平衡度的标准及对各种形式充电装置输出指标的要求。

阀控蓄电池在运行中电压偏差及放电终止电压值应符合下表的规定

阀控式密封铅酸蓄电池运行中的电压偏差值开路电压最大最小差值放电终止电压值

不同类型充电装置的精度、纹波因素、效率、噪声和均流不平衡度的运行控制值如下表：

充电装置名称磁放大型充电装置相控型充电装置高频开关电源型充电装置

• 贫液式阀控电池输出保险的配置

通用的电池输出保险配置原则可按下述两条中的一条计算即：

• 出口母线短路最大电流
• 电池1h率放电电流I1

对于贫液式阀控电池应按1h率放电电流I1=5.5I10A计算。

式中I1——蓄电池1小时率放电电流，I1=0.55C10

I10——蓄电池10小时率放电电流，I10=0.1C10

C10——蓄电池10小时率放电容量