賈玉君 武存林 山西電力公司
摘 要：本文主要總結了貧液式閥控鉛酸電池在我地區主要各變電站多年運行和維護中所積累的經驗和教訓，并在此基礎上對該種電池的基本原理進行分析和討論，根據各變電站直流充配電設備及其它環境因素民，提出了該種電池在運行中需要注意的重點問題。
關鍵詞：閥控電池 使用情況 理論分析 參數調整
由于閥控式密封鉛酸蓄電池（簡稱閥控電池）具有在運行中少維護、安裝占地面積小、無污染等優點，故近幾年來在電力系統中的發電廠和變電站得到廣泛的應用。但它與電力系統中傳統使用的鉛酸電池（多液開放式、半開放式、隔酸防爆式鉛酸電池等）相比畢竟生產歷史短，運行經驗較少；加之在我們地區主網各變電站所使用的閥控式電池生產廠家分散,而各廠家的產品規格、性能參數、運行業績相差又很大，給運行及維護工作帶來不少困難。故為保證各站直流電源系統能安全可靠供電，就要求電站運行人員與直流專責維護人員應注意對閥控電池加強研究，不斷積累經驗，掌握其特點。
目前，在我地區主網站中，35kV和110kV變電站使用閥控電池共15組，220kV變電站使用閥控電池2組；其中有國產的及日本、德國、英國等進口的。以單體標準電壓2V計有2V1節的，也有6V、12V等組合式。電解液配置大多為貧流式配置。從幾年來的運行情況看，將各電池進行比較，其產品質量、運行業績方面的差別是很大的。僅從外部看運行中出現爬液、電極嚴重腐蝕、電液干涸，各節電壓和內阻不平衡度超標、容量不達標現象較為普遍，實質上反應了電池生產工藝帶來的缺陷如密封性能、防酸霧性能以及所用材料的化學和電氣指標均存在不少問題。只有極少數廠家的電池如湯淺、霍克、圣陽比較理想。當然，引起上述問題的原因與運行操作及日常維護不當有關。基于上述情況，我們在使用貧液式閥控電池時特別要注意：
- 定購電池時應加強技術考察，嚴把質量關；
- 進行閥控電池知識的培訓，提高運行和維護水平；
- 嚴格執行電池組的運行規程；
- 配置各項技術指標符合電池長期浮充運行要求的充電裝置。
為使我地區主網各站的閥控式電池組能運行在最佳狀態，從電池安裝投運時起就應做好下面幾項工作。
新安裝的蓄電池組或大修中更換后的電池組第一次充電稱為初充電。充電程序和方法應嚴格按照產品說明或有關規程執行。按我們電力系統要求，初充電電流應1I10A.對于貧液式電池的充電特別要注意過充的危害。因為此種電池在使用過程中不能補水，保持電池中的水分含量是保證電池容量和使用壽命的關鍵。
利用補充電測定電池的容量。需要說明的是對于密封電池，有些生產廠方經常注明不用全充全放即可投入運行，但從我們多年的考察證明這樣的注明往往是不符合現場的實際情況的。新電池投運前可不可以不經過全充放，這還要看電池的閑置時間與它的容量保存率如何。所以我們規定必須進行全充放試驗。
在電站，閥控電池一般采用浮充電方式運行。貧液式電池應采用恒壓限流進行浮充而不宜采取恒流浮充。從電池的結構原理上講，鉛酸閥控式電池的過充、過放承受能力要低。故而對充電裝置各項技術指標的要求也較高，這自然就要求：
- 在運行中注意監視充電裝置的穩壓穩流精度、紋波系數等指標是否符合要求嚴禁長時期過充、欠充現象的發生。
�。�2）重視溫度對電池容量及使用壽命的影響。在環境溫度-40~40℃范圍內蓄電池放電容量隨溫度的升高而增加，因為在較高溫度條件下放電，電液粘度下降，濃差極化影響減少，導電性能提高，使放電容量增加。但隨溫度的提高，浮充電壓應降低，否則，電池易過充。溫度對電池壽命的影響也較大。在25℃條件下，如預期浮充壽命為20年，而長期在35℃下浮充壽命為10年左右，因此要求我們對電池的運行環境采取措施，特別是隨著溫度的變化必須調整浮充電壓的數值。但目前在各主網站的充電裝置還不具備這樣的功能，以致使不少變電站的閥控電池經常發生過充與欠充，運行不到三年甚至一年左右就出現容量快速下降，嚴重危及電站的安全運行。對此，我們必須專門研究，給出有效的對策。
均衡充電是保證電池有足夠的容量，同時對電池出現電壓不平衡、一部分故障如個別電池硫化或電解液密度下降、同一節電池內電解液上下層密度不一致、充電電源中斷，放電容量超過規定（5%~10%）C10時進行修復的一種較為常用的方法。對閥控式電池一般要求三個月進行一次均充。但對貧液式全密封電池應盡量少均充，以避免水分的損失。在我地區各主要變電站，近幾年采用的微機控制充電裝置其浮充轉均充的判斷大多采用時間來整定，而不管電池的實際放電深度如何，也不管電池電壓的不平衡程度是否需要，造成過多的均充，對閥控式電池非常不利。按目前所配設備功能只能是要求變電站的運行人員提高責任心，加強監視，根據電池實際情況進行人工切換。
- 熟悉閥控式鉛酸電池實際情況的基本結構及其內部的化學反應過程
閥控電池，不管是膠體電解液式還是玻璃纖維板吸附式，按基本結構特點都是：
- 電解液處于不流動狀態，貧液；
- 具有用于壓力控制的自動開啟、關閉的安全閥；
- 為避免水份損耗，析出氣的再化合
以上述三個特點來看，避免或最大限度地減少水份損耗是貧液式電池的一個非常重要的課題�，F在就來簡要分析閥控電池在運行過程中正、負極板的反應過程和氧氣的再化合機理。
首先看在充電時，在正、負極板上發生的化學反應如下：
正極 PbSo4+2H2O→PbO2+H2SO4+2H++2e-
H2O→2H++1/2O2+e-
負極 PbSO4+2H++2e-→Pb+H2SO4
2H++2e-→H2
同時還伴隨著海綿狀鉛的氧化反應
Pb+1/2O2→PbO
PbO+H2SO4→PbSO4H2O
尤其要注意到鉛酸電池在長期擱置狀態下，也將產生氧氣。
從以上分析，電池中必然要產生水分損耗。我們知道，電池析出氣體主要是在充電過程中，為此，貧液式閥控電池采用了負極活性物質過量的設計，當接電池充電時，正極充足100%后，負極尚未充到90%，這樣在電池內只有正極產生的氧氣而不存在負極產生的難以復合的氫氣，另一方面隔板采用超細環境纖維制作，解決了氧的傳輸問題幫助氧的再化合，從而避免了水的損失，運行中不需要加熱，大大減少了維護的工作量。
閥控電池無論是初充、均充還是浮充運行中的電壓電流等參數，一般說來都都應按其廠家說明進行設置。但在說明書不詳或有誤、或與現場情況不符、或電池長期運行中調整，則必需由維護人員根據電池實際狀況來確定。
1、在投運前，對電池進行初充電，先用恒流為1I10充電。當單體電池電壓上升至2.4V時轉為恒壓充電，此時電流減少，即可轉為正常的浮充運行，恒壓值宜取2.35V，恒壓時間應考慮電池成品后的放置時間及電池充電所放出的容量或施電深度。對電池的均充可參照上述方法進行。
- 浮充的主要目的是補充的自放電和外殼表面臟污等因素所產生的爬電損失，據此，運行人員要對浮充電壓、電流進行設定。單體電池浮充電壓值范圍為：2.20-2.27V之間；浮充電流為0.3~2mA/h。
下邊給出密封式閥控電池組在運行中各節電池不平衡度的標準及對各種形式充電裝置輸出指標的要求。
閥控蓄電池在運行中電壓偏差及放電終止電壓值應符合下表的規定
閥控式密封鉛酸蓄電池運行中的電壓偏差值開路電壓最大最小差值放電終止電壓值
不同類型充電裝置的精度、紋波因素、效率、噪聲和均流不平衡度的運行控制值如下表：
充電裝置名稱磁放大型充電裝置相控型充電裝置高頻開關電源型充電裝置
通用的電池輸出保險配置原則可按下述兩條中的一條計算即：
對于貧液式閥控電池應按1h率放電電流I1=5.5I10A計算。
式中I1——蓄電池1小時率放電電流，I1=0.55C10
I10——蓄電池10小時率放電電流，I10=0.1C10
C10——蓄電池10小時率放電容量
