蓄电池是变电站直流系统中重要设备，直流系统正常时蓄电池组处于浮充电备用状态，当交流电失压时，蓄电池迅速向事故性负荷提供能量，如各类直流泵、事故照明、交流不间断电源、事故停电、断路器跳合闸、监控等，同时也为事故停电时的控制、信号、自动装置、保护装置及通信等负荷提供电力。随着电力网往大容量、高电压方向发展，电网结构越来越复杂，经济、政治、军事等各行业对电力的依赖越来越高，对系统稳定性、安全性要求也越来越高，

　　1 阀控密封式铅酸蓄电池的运行

　　1.1 阀控密封式铅酸蓄电池与开口式铅酸蓄电池的区别

　　密封式铅酸蓄电池相对于原来的开口液式电池，其主要优点便在于充电时能形成氧循环，不易失水，电池在使用寿命期间一般不用添加电解液或进行其它维护。为实现氧循环，电池中电解液被完全固定在AGM隔板和正、负极板中即极群组内部不能流动，装配时需采取紧装配、负板活性物质过度等措施，并严格控制电解液数量，保证AGM隔板留有小部份孔隙，从而使充电时正极析出的氧气，能顺利通过AGM隔板到达负极，化合成水，完成氧气的循环复合。但当电池充电进行到一定程度，负极如不能及时吸收正极析出的氧气，此时逸出极群组外的氧气在电池槽上层积累到一定压力时，还是要排出蓄电池外，从而引起失水。所以这种通常的电池装配方法并没有解决逸出极群组外的氧气的循环吸收问题。

　　阀控密封式铅酸蓄电池，在极群组与电池槽内壁间增加透气间隙层，改善氧循环、提高密封反应效率。

　　1.2 蓄电池运行要求

　　按照电力系统的有关标准，阀控式铅酸蓄电池的主要运行要求(本文所列数据为参考数据，具体数据应根据不同厂家使用说明书而设，n为单个电池数量)如下：

　　1.2.1 阀控式密封铅酸蓄电池组在均充时的均充电压为2.35V×n;

　　1.2.2 正常运行时以浮充方式运行，浮充电压值一般控制为2.25 V×n;

　　1.2.3 高压告警电压为2.42×n;

　　1.2.4 低压告警电压为1.80×n;

　　1.2.5 浮充温度补偿系数：-3mV/℃单体，均充温度补偿系数：-5mV/℃单体。

　　在运行中主要监视蓄电池组的端电压、浮充电流、每只蓄电池的电压。

　　1.3 阀控式密封铅酸蓄电池的充放电

　　蓄电池的充电有相关操作要求，一般就蓄电池的维护作用而言，采用相对10小时率小电流充电效果更好。

　　1.3.1充电过程中应保持电解液温度不超过40℃，当电解液温度达到40℃时，应采取降温措施;

　　1.3.2初充电后，应作一次容量试验，第一次放电应能放出额定容量的80%;

　　1.3.3 蓄电池的充电：

　　蓄电池充电电流表：

　　充电电压

　　(V/只) 充电终期电流(mA/AH)

　　10℃ 15℃ 20℃ 25℃ 30℃ 35℃ 40℃

　　2.30 1.4 2.4 3.9 5.2 8.6 11 20

　　2.35 3 4.2 8.0 8.8 15.4 20 36

　　2.40 5.6 8.4 12.6 14.8 23 32.4 55

　　浮充运行时，如电池温度不为 25℃ ，应进行换算，充电电压应随环境温度作适当调整，

　　具体见下表：

　　不同温度时的浮充电压表

　　环境温度(℃) 浮充电压(V/只±0.02 V/只)

　　0～10 2.29

　　11～15 2.26

　　16～25 2.23

　　26～30 2.21

　　31～35 2.20

　　36～40 2.19

　　对于低于零摄氏度或者高于四十摄氏度的温度环境，建议尽可能避免。

　　1.3.4 经常检查项目

　　1.3.4.1 检测蓄电池端电压是否符合要求

　　1.3.4.2 连接处有无松动

　　1.3.4.3 极柱、安全阀周围是否有渗酸及酸雾溢出

　　1.3.4.4 电池壳体有无渗漏和变形

　　1.3.5 如有以下情况之一应进行充电

　　1.3.5.1 浮充电压有二只以上低于 2.18V

　　1.3.5.2 放出 5% 以上额定容量

　　1.3.5.3 搁置不用时间超过一个月

　　1.3.5.4 全浮充运行达三个月

　　1.3.5.5 新电池安装调试后，需要进行12小时的均衡充电

　　1.3.6 蓄电池核对性放电 每年(或新安装、大修后)应做一次核对性额定容量放电测试。对不能停运的蓄电池组，做50%额定容量测试，注意事项：

　　1.3.6.1 每次蓄电池组放电后应及时充电;

　　1.3.6.2 不要使蓄电池组被过电流或过电压充电;

　　1.3.6.3 蓄电池应避免长期搁置不用;

　　1.3.6.4 不要长期浮充而不放电;

　　1.3.6.5 不要使蓄电池过放电;

　　1.3.6.6 阀控式铅酸蓄电池对充电设备及温度等环境因素较为敏感。不要使用纹波较大的充电机，应有温度补偿功能(电池浮充电压随温度上升而下降，-2～4 mV/℃)。

　　以电池额定容量(C)的10h 率放电电流 I10 进行放电，并记录电池端电压、温度、放电时间，直至电池电压降至电压下限，计算电流与时间的乘积即为电池容量。

　　当检测蓄电池的容量即在25℃时实际容量等于或小于80%标称容量时为寿命终止。

　　1.3.7蓄电池放电率与容量

　　铅酸蓄电池的极板在制造过程中，对生极板进行充电化成，使正极板上的铅变成二氧化铅，负极板上的铅变为海绵状铅，但是制造厂商对极板进行化成的时间有限，不可能将所有的物质均转化成活性物质，为此，国家标准规定新电池达到90%容量为合格，只有在随后的日常使用中，容量逐渐达到正常值，一般在安装两年后要求达到100%。

　　中国、日本、德国等国家工业用电池采用10小时率(表示为C10)，美国工业用电池标准为8小时率(表示为C8)。在实际使用时，其放电率并不等于标准容量规定的放电率，当实际放电率大于标称容量规定的放电率时，其实际输出的容量要小于标称容量。对于10小时率电池，若是2V的电池，1小时率时容量为0.65C10;若是6V、12V的电池，1小时率容量为0.6C10。

　　要注意在不同的放电率情况下，电池端电压下降的临界值也在变化，放电率低时，例如0.01C时，实际释放的容量接近标称容量，所允许的电池端电压下降也高(1.75V/单体)，放电率大时例如1C，实际释放的容量小，但允许的电池端电压也可以低些(1.33V)。

　　1.3.8 核容性充放电

　　新安装或大修后的阀控蓄电池组，应进行全核对性额定容量放电试验，放电电流不应变动过大，待放电结束后，应立即对蓄电池组进行充电，避免发生电池内部的硫化现象，而导致蓄电池内部短路。此时均采用0.1C10恒流充电，当蓄电池组端电压上升到2.23 V×n时，将会自动或手动转为恒压充电。

　　1.3.9 恒压充电

　　在2.35 V×n的恒压充电下，0.1C10的充电电流逐渐减小，当充电电流减小至0.1C10时，充电装置的倒计时开始起动，并维持3 h不变。当整定的倒计时结束时，充电装置自动或手动转为正常的浮充电运行，浮充电压为2.23 V×n。同时在浮充电过程中要进行温度补偿，即对每只单体蓄电池充电电压随环境温度给予一定量的补偿，避免蓄电池因失水干涸而失效。

　　中心温度、补偿下限、补偿上限、补偿斜率均可根据电池性能，按厂家使用说明要求灵活设置。

　　1.3.10 补充充电

　　为了弥补运行中因浮充电流调整不当，补偿不了电池自放电和爬电漏电所造成蓄电池容量的亏损，设定1～3 个月，自动地进行一次恒流充电-恒压充电-浮充电的补充充电，确保蓄电池组随时都具有额定容量，以保证运行安全可靠。

　　1.3.11 事故放电和自动充电

　　当电网解列或故障、交流电源中断时，蓄电池组立即承担起主要负荷和事故照明负荷，若蓄电池组端电压下降到2 V×n时，电网还未恢复送电，应自动或手动断开蓄电池组的供电，以免因蓄电池组过放电而损坏。交流电源恢复送电时，充电装置将自动或手动进入恒流充电-恒压充电-浮充电，并恢复到正常运行状态。

　　1.4 蓄电池维护

　　据统计，阀控式铅酸蓄电池的故障，有50%以上是因VRLA蓄电池组故障，或因VRLA蓄电池维护不当造成的。通常所说的“免维护”即为：在规定条件下使用期间不需维护的一种蓄电池。所谓蓄电池的免维护是相对传统铅酸蓄电池维护而言，仅指使用期间无需加水。在实际工作中，仍需履行维护手续。在电力行业中极为重视蓄电池的维护工作，包括阀控式铅酸蓄电池的运行与维护，一般应做好以下工作：

　　1.4.1 经常检查的项目：

　　1.4.1.1 检测蓄电池端电压;

　　1.4.1.2 连接处有无松动;

　　1.4.1.3 极柱、安全阀周围是否有渗酸与酸雾逸出;

　　1.4.1.4 蓄电池壳体有无渗漏和变形。

　　1.4.2 如有以下情况之一应进行充电：

　　1.4.2.1 浮充电压低于2.18 V;

　　1.4.2.2 放出10%以上的额定容量;

　　1.4.2.3 搁置不用时间超过三个月;

　　1.4.2.4 全浮充运行达三个月。

　　1.4.3 运行中的维护：

　　1.4.3.1 应经常检查蓄电池浮充状态是否正常，蓄电池的浮充电压(25 ℃)应按说明书规定值进行;

　　1.4.3.2 蓄电池端子应用螺栓、螺母连接，蓄电池间的连接电压降ΔU < 8 mV;

　　1.4.3.3 蓄电池组中各单体蓄电池间的开路电压最高与最低差值不大于20 mV;浮充时单体蓄电池端电压的最大差值应不大于50 mV。

　　1.4.4 阀控式铅酸蓄电池的电压偏差值及终止电压值：(见下表)

　　2 阀控式铅酸蓄电池使用中应注意事项

　　2.1 应注意铅酸蓄电池在每次放电完后，应及时充电，需充电的时间在10 h以上。

　　2.2 应注意不应使蓄电池被过电流或过电压充电。

　　2.3 应注意尽量避免使蓄电池长期搁置不用。

　　2.4 应注意不要使蓄电池长期处于浮充状态而不放电。

　　2.5 应注意不使蓄电池过放电。

　　2.6 阀控式铅酸蓄电池对充电设备及温度等外部环境因素较为敏感。要求充电机有较小的纹波系数，并对电池有温度补偿功能。电池的充电电压应随着温度的上升而下降，一般每升高1 ℃，充电电压下降2～4 mV。

　　3 常见失效机理及检测

　　3.1 阀控蓄电池的失效机理

　　阀控式铅酸蓄电池，由于电池不同，各自的失效机理也大不相同，维护和管理的方法也各不相同。

　　阀控式铅酸蓄电池是一个复杂的电化学体系，蓄电池的性能和寿命取决于电极的材料、工艺、活性物质的组成和结构、及蓄电池运行状态和条件等。它的失效因素也是比较多的，基本上可分为蓄电池设计结构上的因素、电池工艺质量的因素、使用环境因素三大类。

　　3.1.1 蓄电池设计结构上的因素

　　极板的腐蚀：对浮充电使用的蓄电池，板栅腐蚀是限定电池寿命的重要因素，在电池过充电状态下，负极产生水，降低了酸度，而正极反应产生H+，加速了正极板栅的腐蚀。

　　水损失：由于再化合反应不完全及板栅腐蚀引起水的损失，当每次充电时，由于产生气体的速率大于气体再化合速率，导致一部分气体逸出，造成水的损失，而正极栅的腐蚀也是造成水损失的因素之一。

　　枝状结晶生成：当电池处于放电状态，或长期以放电状态放置，这种情况下，负极pH值增加，极板上生成可溶性铅颗粒，促进板状结晶生成穿透隔膜造成极间短路，使蓄电池失效。

　　负极板硫酸盐化：由于自化合反应的发生，无论蓄电池处于充电或放电状态,负极板总有硫酸铅存在，使负极长期处于非完全充电状态，形成不可逆硫酸铅，使电池容量减少，导致电池失效。

　　热失控：在充电过程中，电池内的再化合反应将产生大量的热能，由于蓄电池的密封结构使热量不易散出，以及周围环境温度升高，导致浮充电流的增大，进而使浮充电压升高，以致蓄电池温升过高而失效。

　　3.1.2 电池工艺质量的因素

　　在实际情况中，由于电池生产工艺质量的问题，如原材料成分不稳定，极板涂膏量不一致，极耳腐蚀断裂，壳体和壳盖间渗透漏液，阀盖开闭不灵等，都造成蓄电池性能离散性大，也是蓄电池早期失效的主要因素。

　　3.1.3 使用环境因素

　　由于过充电使产生的气体不可能完全被再化合，从而引起电池内部压力增加。当到一定压力时，安全阀打开，氢气和氧气逸出，同时带出酸雾，消耗了有限的电解液，导致蓄电池容量下降或早期失效。为避免产生多余的气体，阀控蓄电池对充电机稳压、限流精度提出了较高的要求，而现有的可控硅相位控制稳压的充电机几乎都不能做到。

　　据国外资料介绍，当高于25 ℃时，每升高6～10 ℃，蓄电池寿命缩短一半。因为过高的温度会导致浮充电流的增加，从而由于过充电量的累积，而使得电池循环寿命的缩短。浮充电压也应根据温度进行补偿，一般为-2～4 mV/℃，而现有充电机必须具有此功能。VRLA蓄电池温度与寿命关系曲线见图1。

　　图1 蓄电池温度与寿命关系曲线

　　3.2 蓄电池的检测方法

　　为了掌握蓄电池的性能状况，目前有如下几种检测方法。

　　3.2.1 放电法

　　将蓄电池组脱离供电系统，以10小时率电流对负荷放电，同时测量每一蓄电池电压，当降到规定值时(单体1.8 V)，停止放电，计算时间得出蓄电池组容量。该方法准确，但浪费能量，实施困难。

　　3.2.2 蓄电池电压巡检

　　在放电状态下，对VRLA蓄电池组的每只VRLA蓄电池的端电压进行巡回检测，找出端电压下降最快的一只，再对此蓄电池在线放电检测其容量，即代表该组VRLA蓄电池的容量。该方法方便可行，但只能判读已严重失效的蓄电池，不能全面的反映每个单体的情况，且对性能的差异不能作出反应。

　　3.2.3 测量蓄电池内阻

　　VRLA阀控式铅酸蓄电池的故障，如板栅腐蚀和增长、接触不良、活性物质可用量减少等集中表现于蓄电池内阻的增大、电导的减小，因此，电导或电阻的高低可提供反映蓄电池故障和使用程度的有效信息。有关标准提供了内阻测试的方法，国外已有交流内阻和直流内阻测试的报道。有关公司测试方法是用交流发电装置向蓄电池单体或蓄电池组注入一个低频20～30 Hz或60 Hz的交流信号，测量通过电池的交流电流和每只蓄电池两端的交流电压，然后计算出I/U或Uac/Iac比率，则得出蓄电池的电导或电阻值，并显示这个值。如有的公司采用了200 A/10 s放电的负载测试仪，来测试单只蓄电池的性能。

　　4 蓄电池运行、维护要求

　　每组至少选8只标示电池，作为了解全组工作情况的参考。

　　密封电池需经常检查的项目：防酸式电池和密封电池禁止混合使用在一个供电系统中;不同规格(容量、电压等)、不同性能、不同工艺的电池禁止在同一直流供电系统中使用;不同年限的电池不宜在同一直流供电系统中使用。

　　4.1 蓄电池的充放电

　　蓄电池容量在非标准条件下检测时(例如放电电流、溶液温度等)应先换算成标准情况下的容量，以便在此基础上进行分析研究和比较判断。

　　在线式容量检测时，操作要谨慎，事先应了解直流供电和市电供电情况。一旦发现有异常情况，应立即停止蓄电池的容量检测工作，保证直流正常供电。

　　对比法或电导法检测蓄电池容量时，事先必须有蓄电池的放电曲线或基准电导值的原始数据才能进行该项目的检测。

　　4.2 蓄电池检测中注意问题

　　进行电导法测试蓄电池容量的测试探头夹子位置应是以前测试位置，并与电池极柱接触良好，待仪表读数稳定后读取，否则将影响测试结果。

　　对放电后的蓄电池充电电量应是放出电量的1.2～1.4倍。

　　对新安装蓄电池容量检测的安时法，对比法，电导法的测试原始记录，都应在蓄电池的循环充放电三次以上进行，数据才稳定可作原始数据。

　　4.3 蓄电池检测

　　在实际使用中，电池都是成组使用的，由于电池制造的离散性和使用的原因，电池组失效的早期表现总是出现一些落后电池，而落后电池又将进一步加速整组电池的损坏。电池组的容量取决于该电池组中容量最低一节电池的容量。因而，发现并获知落后电池的容量，及时对落后电池进行处理是电池组运行维护的关键，是非常重要的。

　　4.4 落后电池的处理

　　对欠充的电池(浮充电压长期偏低)可在线进行补充电。

　　对轻度极板硫化的电池(内阻偏大)进行激活处理(活化)。

　　对严重极板硫化、电解液干枯或短路开路的电池(内阻严重偏大、电压很高或为零)应立即更换。对2V电池组可短接该电池应急处理。

　　5 结束语

　　直流电源设备是电力系统发电厂，变(配)电所重要的控制、信号、动力电源，它在电力系统安全运行中起着重要的作用。 为了适应社会需求以及电力系统快速发展和稳定运行的要求，大量可靠性高的现代化电源设备得到广泛应用，并在生产实践中有效的管理与维护，对保证直流系统的可靠运行及电力系统的安全运行有着积极和重要的作用。