閥控密封式鉛酸善電池的原理及其運行維護

3)過度放電或小電流放電
蓄電池過度放電主要發(fā)生在交流電源停電后，蓄電池長時間為負載供電。當蓄電池被過度放電時，會在電池的陰極造成“硫酸鹽化”。因硫酸鉛是一種絕緣體，它的形成必將對蓄電池的充、放電性能產(chǎn)生很大的負面影響。在陰極上形成的硫酸鹽越多，蓄電池的內(nèi)阻越大，電池的充、放電性能就越差，蓄電池的使用壽命就越短。小電流放電條件下形成的硫酸鉛，要氧化還原是十分困難的，若硫酸鉛晶體長期得不到清理，必然會影響蓄電池的容量和使用壽命。由第4節(jié)可知，過度放電或小電流放電對閥控蓄電池的影響比對常規(guī)蓄電池的影響更大。因此在直流系統(tǒng)交流電源失去后，要嚴密監(jiān)視蓄電池的電壓和電流，防止閥控蓄電池過度放電。為避免小電流放電，閥控蓄電池不應長期退出系統(tǒng)運行。

6 運行維護
1)核對性充放電
核對性充放電能最直接地反映蓄電池的健康狀態(tài)，需要定期進行。
對于閥控蓄電池核對性充放電的周期，不同規(guī)程的規(guī)定也不完全相同。IEEE標準1188―2005(IEEE推薦的對固定使用的閥控蓄電池的維護、試驗和更換標準)規(guī)定“閥控蓄電池的核對性充放電周期不大于2年，當達到85％的設計壽命或容量小于90％后每年進行一次容量測試”。DL／17724―2000(電力系統(tǒng)用蓄電池直流電源裝置運行與維護技術規(guī)程)和國家電網(wǎng)公司《直流電源系統(tǒng)管理規(guī)范》規(guī)定“新電池安裝后每2～3年進行一次核對性試驗，運行6年以后的，應每年進行一次”。從筆者對3 000余只閥控蓄電池近8年運行數(shù)據(jù)來看，4年以后容量不滿足要求比率較高，發(fā)生故障的蓄電池中運行4年以上的占80．3％。因此，建議4年內(nèi)每2年進行一次核對性充放電，4年后每年進行一次核對性充放電；容量小于90％且大于等于80%的蓄電池組應每年進行一次核對性充放電；容量小于80%的蓄電池組應盡快更換，在更換前應將核對性充放電周期縮短為3個月至半年。
2)內(nèi)阻測試
蓄電池的內(nèi)阻是反映運行中蓄電池健康狀態(tài)(SOH)的一項重要的參數(shù)，內(nèi)阻值如明顯的變化，表明單體電池的性能也發(fā)生明顯的變化。在運行中應定期進行測試，測試周期為一季度到一年。不同的內(nèi)阻儀器測試的結(jié)果偏差較大，且同一蓄電池內(nèi)阻進行縱向比較才與SOH有較高的相關性。因此，蓄電池投運6個月性能穩(wěn)定后應用內(nèi)阻測試儀記錄蓄電池內(nèi)阻的原始值作為基準值。在以后的運行中定期測量蓄電池的內(nèi)阻并與值相比較。當內(nèi)阻值與基準值偏差超過30%時就要引起注意，應采用容量測試等更精確的措施來確定蓄電池的SOH。
3)均衡充電
頻繁進行均衡充電都對蓄電池組不利，具體應遵守制造廠的規(guī)定，還需要結(jié)合蓄電池組的運行狀況，對其當前狀態(tài)進行評估后，確定是否應進行均衡充電。不建議將直流系統(tǒng)的均衡充電設置為三個月自動進行。
對個別落后的蓄電池，應對單電瓶進行均衡充電處理，使其恢復容量，若處理無效，應更換。不宜采用對整組蓄電池進行均衡充電的方法處理個別落后蓄電池，防止多數(shù)正常電池被過度充電。
4)不一致性及其改善措施
蓄電池的不一致性是指同一規(guī)格型號的單體蓄電池組成電池組后，其電壓、荷電量、容量及其衰退率、內(nèi)阻及其隨時間變化率、壽命、溫度影響、自放電率及其隨時間變化率等參數(shù)存在一定的差別，其對外表現(xiàn)為串聯(lián)使用時的單瓶浮充電壓的差別。蓄電池即使成組前經(jīng)過篩選電池的一致性較好，經(jīng)過一段時間的使用后也會出現(xiàn)差異，其不一致性隨著其單瓶浮充電壓的差別增加而逐漸加重，呈現(xiàn)惡性循環(huán)，從而造成整組蓄電池壽命的下降。造成蓄電池不一致的原因主要由電池及電池組設計引起的差異、初期性能的差異、使用過程中出現(xiàn)的差異等。
傳統(tǒng)的改善蓄電池一致性的方法是整組均衡充電，這種均衡的代價是對電壓高的蓄電池造成損害，尤其是閥控蓄電池因其貧液結(jié)構，易產(chǎn)生失水、熱失控等現(xiàn)象。對均衡充電的改進的方法是進行單瓶的均衡充電維護，有一定的效果，但缺點是需要將蓄電池退出系統(tǒng)，操作費時費力且無法根本解決問題。目前解決運行中蓄電池不一致較先進的的方法是蓄電池的主動均衡技術，其原理是在蓄電池組加裝均衡器，通過外回路來強制將單瓶的充電電壓差控制一定范圍內(nèi)，對2V的蓄電池一般控制在lOmV內(nèi)。
5)閥控蓄電池的在線監(jiān)測
由前面的討論可知閥控蓄電池的失效模式比常規(guī)電池多，因此對其進行監(jiān)測的必要性也更加迫切。監(jiān)測裝置對閥控蓄電池的溫度、電壓過高，充電電流過大，個別電池短路、深度放電時個別電池電壓過低等重要故障應能及時檢測并發(fā)出告警，以便及時采取措施。隨著蓄電池在線維護技術的發(fā)展，蓄電池監(jiān)測系統(tǒng)逐漸融合了對蓄電池的維護功能，例如對蓄電池進行容量測試、在線對蓄電池組進行單瓶的內(nèi)阻測量、蓄電池的主動均衡等。

7 結(jié)束語
影響閥控蓄電池壽命的因素有很多，主要因素是溫度和充電方式。了解閥控蓄電池失效的原因和影響其壽命的主要因素，便于我們根據(jù)閥控鉛酸蓄電池的特點，針對影響閥控蓄電池使用壽命的主要因素，不斷提高維護的水平。通過檢測和維護，早期診斷來預防閥控蓄電池可能出現(xiàn)的故障，提高變電站直流系統(tǒng)的運行可靠性。