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變電站所直流屏免維護蓄電池運行中出現(xiàn)的問題及解決方案
瀏覽：19401 添加時間：2015-01-14 11:37:11
目前直流系統(tǒng)多采用免維護蓄電池，與以前使用鉛酸電池相比，免維護蓄電池具有適合頻繁操作，壽命長，檢修維護工作量小，運行可靠性高的優(yōu)點，然而蓄電池在我廠使用過程中,出現(xiàn)不盡如意的地方,由于大家的認識有誤區(qū),總認為免維護就是不用維護,形成重使用、輕維護的情況,蓄電池在使用過程中出現(xiàn)“硫化”等問題,使蓄電池未到使用壽命﹝10-15年﹞,就因使用維護不當(dāng)而在1-2年后報廢,造成資產(chǎn)的巨大的浪費。本文對蓄電池在運行中遇到的幾個問題，提出解決的辦法,使蓄電池得到更好的維護，使其優(yōu)越性得到充分的發(fā)揮。
如果直流系統(tǒng)在電力系統(tǒng)發(fā)生故障時失靈，斷路器不能跳閘切除故障，強大的短路電流將燒毀變壓器、電動機、發(fā)電機等重要電氣設(shè)備，造成災(zāi)難性的后果，所以直流系統(tǒng)在電力系統(tǒng)安全供電起十分重要的作用。蓄電池是直流系統(tǒng)的重要組成部分，在交流供電中斷的情況下，蓄電池提供可靠的保護電源、合分閘電源，當(dāng)電力系統(tǒng)出現(xiàn)故障時，保護裝置就能及時發(fā)出保護信號，切斷故障線路，保障電力系統(tǒng)的安全運行，所以蓄電池維護的好壞，直接關(guān)系到電力系統(tǒng)的安全運行，必須對蓄電池的維護工作加以重視，使其優(yōu)良的性能得以發(fā)揮。
1.閥控式密封免維護蓄電池的工作原理
蓄電池是利用陰極吸收原理使電池得以密封的，從而實現(xiàn)免維護。
電池充電時，正極會析出氧氣，負極會析出氫氣，析出的氧到達負極，跟負極起下述反應(yīng)，達到陰極吸收的目的。
2Pb+O2=2PbO
2Pb+2H2SO4=2PbSO4+2H2O
這個原理可以使電池水分不流失，從而達到密封的效果。
在直流系統(tǒng)中采用的電池是單體電壓為12V的密封免維護電池，按照系統(tǒng)電壓等級由十八或九只串聯(lián)組成，只要其中一只電池內(nèi)阻增加或損壞，整組電池就不能正常發(fā)揮作用，因此對電池組來說，性能最差的電池將決定著整組電池的性能。因此針對在運行中發(fā)現(xiàn)的幾個問題進行分析并提出對策。
2.電池容量降低，以至引起電磁式操作機構(gòu)拒動
2.1 電池出現(xiàn)硫化現(xiàn)象
蓄電池正極是氧化鉛PbO2 ,負極是純鉛Pb ,用稀硫酸作為電解液，蓄電池在放電時，正極和負極上都形成統(tǒng)一物質(zhì)----硫酸鉛PbSO4 。正常放電情況下，在放電過程中形成的硫酸鉛晶體比較細小，在充電過程中能較容易地還原為鉛、氧化鉛，但如果蓄電池經(jīng)常發(fā)生深度過放電，且未能及時進行充電或充電不足、以及落后電池未及時得到處理，這樣極板會逐漸形成一種粗大堅硬的硫酸鉛晶體，這個過程稱為“硫化”現(xiàn)象，使用常規(guī)方法很難使蓄電池充入電，電池容量因此降低。解決方法：使用電池活化技術(shù)ZHCH533蓄電池活化儀將電池激活。
2.2 蓄電池“硫化”現(xiàn)象的產(chǎn)生原因分析
蓄電池使用中用小電流放電時，在放電過程中，酸與水的置換過程進行的比較慢，正負極板深層的物質(zhì)將有可能參與反應(yīng)而變?yōu)榱蛩徙U。放電時用的電流愈小，這一反應(yīng)就愈深透。再次充電時，用較大電流進行，其充電的化學(xué)反應(yīng)就比較劇烈，極板深層的硫酸鉛就不能還原為二氧化鉛和鉛綿，這樣在正負極的內(nèi)部就留有硫酸鉛晶體，時間愈久，愈不易還原，經(jīng)常以這樣方式進行充放電，極板深層的硫酸鉛晶體就會逐漸加大，形成“硫化”現(xiàn)象。而現(xiàn)在使用直流系統(tǒng)平時大多是小電流放電使用，均充時用較大電流進行充電，這樣只充少放、只充不放，從而使蓄電池普遍都有“硫化”現(xiàn)象的存在。
2.3 蓄電池活化技術(shù)的應(yīng)用
全核對性充放電活化技術(shù)：
為了快速恢復(fù)蓄電池的容量，提高蓄電池工作的可靠性，必須對蓄電池進行全核對性充放電，在對蓄電池組進行全核對性放電時，先用I10放電電流進行放電，由于放電過程中會產(chǎn)生落后電池，放電后期必須每隔20分鐘對每個電池端電壓進行測量，發(fā)現(xiàn)低于10.8V,便要退出放電，否則會產(chǎn)生“反極”，造成不可逆的損失。放電結(jié)束后，待電池溫度下降后，立即用I10充電電流充至額定容量的100﹪，這樣可使電解液滲透到硫酸鉛晶體內(nèi)使之發(fā)生還原反應(yīng)，消除“硫化”現(xiàn)象。
在線充放電活化技術(shù)：
變電所中只有一組電池，不能退出運行，不能做全核對性充放電，可以用I10放電電流放出蓄電池額定容量的50﹪。具體操作：先將充電器停下，用電池組帶負荷，然后對蓄電池放電。在放電過程中，蓄電池組端電壓不得低于12V×N,放電結(jié)束后，立即用I10充電電流充至額定容量的100﹪，反復(fù)進行以上過程2-3次，蓄電池組“硫化” 現(xiàn)象可以消除，容量可得到恢復(fù)。利用在線充放電技術(shù)，蓄電池組可以在帶負荷的狀態(tài)下進行活化，不會對裝置安全運行造成影響，為蓄電池組在線活化創(chuàng)造一條可行之路。
3．在充放電過程中，發(fā)現(xiàn)電池組溫度比平時高或者個別電池有發(fā)熱現(xiàn)象
如果是整組電池發(fā)熱均勻，這時運行人員應(yīng)該檢查直流系統(tǒng)是否處在均充狀態(tài)。如果處于均充狀態(tài)發(fā)熱屬于正?，F(xiàn)象，因為蓄電池在均充狀態(tài)下，蓄電池內(nèi)部有劇烈的化學(xué)反應(yīng)會產(chǎn)生熱量，故蓄電池會發(fā)熱，溫度應(yīng)控制在35℃以下為宜。正常情況下，直流系統(tǒng)由均充狀態(tài)轉(zhuǎn)浮充狀態(tài)后，溫度自然會下降，而浮充狀態(tài)則不會出現(xiàn)此現(xiàn)象。但如果溫度超過35℃時，應(yīng)立即將運行方式改為手動、浮充方式，待溫度下降后，才用均充方式進行補充電。
如果是單個電池發(fā)熱，此時這個電池內(nèi)阻增大，充電過程中端電壓上升很快，在很短時間便可高達14.2V以上，而在放電過程中電壓下降得很快，在1小時內(nèi)可降到10.8V以下。解決方法：此時該電池內(nèi)阻增加、壽命已盡，盡快用同容量電池更換，以保證直流系統(tǒng)安全運行。
4．巡檢時發(fā)現(xiàn)電池出現(xiàn)脹肚、滲液現(xiàn)象
這兩種情況應(yīng)該都發(fā)生在蓄電池組正在處于均充狀態(tài)，由于蓄電池內(nèi)部有劇烈的化學(xué)反應(yīng)，會產(chǎn)生大量氣體和熱量，電池外殼溫度很快超過35℃，如不及時調(diào)整充電電壓，加之安全閥堵塞，會造成熱失控現(xiàn)象，氣體壓力會將蓄電池外殼擠壓變形而造成外殼脹肚，嚴重時蓄電池會發(fā)生爆炸。解決方法：（1）當(dāng)出現(xiàn)熱失控現(xiàn)象，及時將充電方式改為手動、浮充方式；（2）發(fā)現(xiàn)電池脹肚,立即將電池組一、二次保險拉下，盡快用同容量電池更換掉故障電池，盡快恢復(fù)送電。
同理蓄電池滲液，也是由于蓄電池處于均充狀態(tài)內(nèi)部有劇烈的化學(xué)反應(yīng)，造成電解液從安全閥等地方滲出，如果只有少許滲出則不用處理，因為當(dāng)均充狀態(tài)轉(zhuǎn)浮充狀態(tài)后，滲液自然停止。如果是大量滲出則會造成電池嚴重失水，需用同容量電池更換掉故障電池。
5．電池開路現(xiàn)象，此故障表面現(xiàn)象和電池容量降低差不多，也是電磁式作機構(gòu)拒動，但可以通過檢查發(fā)現(xiàn)其內(nèi)在區(qū)別
解決方法是：暫時利用直流系統(tǒng)充電裝置帶負荷，將蓄電池組一、二次保險拉下，用萬用表測量蓄電池組端電壓。
(1) 如果是蓄電池組電壓正常，則是蓄電池組容量降低，按照3.3.1的方法進行活化，恢復(fù)電池的容量。
(2)如果是蓄電池組電壓為零，則是蓄電池組有電池開路。再用萬用表逐個測量電池，直至找出端電壓為零的電池，此電池內(nèi)部極板因腐蝕已斷裂，已沒有修復(fù)價值，盡快用同容量電池更換。
(3)如果測量某個電池電壓低于電池組的平均電壓1-2V時，此時電池里的水分已“干涸”，盡快用同容量電池更換，以保證直流系統(tǒng)安全運行。
6.蓄電池組放電過程中要時刻監(jiān)控，防止蓄電池出現(xiàn)“反極”現(xiàn)象
在單個蓄電池極板硫化或有輕微短路時，電池容量降低，當(dāng)串聯(lián)在電池組放電時，它就會很快放完電，而被反向電流進行充電，使其極性顛倒而反極。所以，在放電過程中要時刻測量電池的電壓，找出“落后”電池并將其清出，單獨進行充放電活化ZHCH533蓄電池單體活化儀。
7.正負極接線端子接線要注意的問題
蓄電池的接線端子是鉛制品，質(zhì)地較柔軟，如果有原廠配來的電池引線最好，如果沒有，制作時要用合適的銅端子做引線接頭，以保證有足夠的接觸面，防止接觸不良而引起發(fā)熱；接線時注意用力均勻、適當(dāng)，不要將鉛端子壓傷，形成深坑，當(dāng)使用其它型號銅端子時，造成接觸不良而發(fā)熱；接線時注意正負極性，不要造成短路。
8.建議如下：
1. 健全蓄電池活化制度，改善蓄電池使用狀況。
2. 蓄電池每年至少充放電活化二次（ZHCH518蓄電池充放電一體機）。
3. 將蓄電池活化納入裝置大修計劃，蓄電池在大修期間也應(yīng)充放電活化一次。
4. 現(xiàn)儀表用UPS同樣存在蓄電池“硫化”現(xiàn)象，可以利用其蓄電池帶負荷的功能，進行蓄電池活化處理（ZHCH533蓄電池單體活化儀）。
因此，從閥控型鉛酸免維護電池看，造成電池容量下降、內(nèi)阻增加等老化的最主要的故障機理是：電池處于長期浮充狀態(tài)下，容易造成電池內(nèi)部極板腐蝕、電解液失水、隔板收縮和熱失控。蓄電池的壽命主要受環(huán)境溫度、充電電壓、深度放電及電池內(nèi)部質(zhì)量問題等因素影響，所以在工作中，我們要利用各種手段監(jiān)測直流系統(tǒng)蓄電池運行的狀態(tài)，調(diào)整好蓄電池運行的室溫，檢測好電池運行時的電壓、電流及溫度，發(fā)現(xiàn)問題及時解決，確保直流系統(tǒng)的安全可靠運行。
如果直流系統(tǒng)在電力系統(tǒng)發(fā)生故障時失靈，斷路器不能跳閘切除故障，強大的短路電流將燒毀變壓器、電動機、發(fā)電機等重要電氣設(shè)備，造成災(zāi)難性的后果，所以直流系統(tǒng)在電力系統(tǒng)安全供電起十分重要的作用。蓄電池是直流系統(tǒng)的重要組成部分，在交流供電中斷的情況下，蓄電池提供可靠的保護電源、合分閘電源，當(dāng)電力系統(tǒng)出現(xiàn)故障時，保護裝置就能及時發(fā)出保護信號，切斷故障線路，保障電力系統(tǒng)的安全運行，所以蓄電池維護的好壞，直接關(guān)系到電力系統(tǒng)的安全運行，必須對蓄電池的維護工作加以重視，使其優(yōu)良的性能得以發(fā)揮。
1.閥控式密封免維護蓄電池的工作原理
蓄電池是利用陰極吸收原理使電池得以密封的，從而實現(xiàn)免維護。
電池充電時，正極會析出氧氣，負極會析出氫氣，析出的氧到達負極，跟負極起下述反應(yīng)，達到陰極吸收的目的。
2Pb+O2=2PbO
2Pb+2H2SO4=2PbSO4+2H2O
這個原理可以使電池水分不流失，從而達到密封的效果。
在直流系統(tǒng)中采用的電池是單體電壓為12V的密封免維護電池，按照系統(tǒng)電壓等級由十八或九只串聯(lián)組成，只要其中一只電池內(nèi)阻增加或損壞，整組電池就不能正常發(fā)揮作用，因此對電池組來說，性能最差的電池將決定著整組電池的性能。因此針對在運行中發(fā)現(xiàn)的幾個問題進行分析并提出對策。
2.電池容量降低，以至引起電磁式操作機構(gòu)拒動
2.1 電池出現(xiàn)硫化現(xiàn)象
蓄電池正極是氧化鉛PbO2 ,負極是純鉛Pb ,用稀硫酸作為電解液，蓄電池在放電時，正極和負極上都形成統(tǒng)一物質(zhì)----硫酸鉛PbSO4 。正常放電情況下，在放電過程中形成的硫酸鉛晶體比較細小，在充電過程中能較容易地還原為鉛、氧化鉛，但如果蓄電池經(jīng)常發(fā)生深度過放電，且未能及時進行充電或充電不足、以及落后電池未及時得到處理，這樣極板會逐漸形成一種粗大堅硬的硫酸鉛晶體，這個過程稱為“硫化”現(xiàn)象，使用常規(guī)方法很難使蓄電池充入電，電池容量因此降低。解決方法：使用電池活化技術(shù)ZHCH533蓄電池活化儀將電池激活。
2.2 蓄電池“硫化”現(xiàn)象的產(chǎn)生原因分析
蓄電池使用中用小電流放電時，在放電過程中，酸與水的置換過程進行的比較慢，正負極板深層的物質(zhì)將有可能參與反應(yīng)而變?yōu)榱蛩徙U。放電時用的電流愈小，這一反應(yīng)就愈深透。再次充電時，用較大電流進行，其充電的化學(xué)反應(yīng)就比較劇烈，極板深層的硫酸鉛就不能還原為二氧化鉛和鉛綿，這樣在正負極的內(nèi)部就留有硫酸鉛晶體，時間愈久，愈不易還原，經(jīng)常以這樣方式進行充放電，極板深層的硫酸鉛晶體就會逐漸加大，形成“硫化”現(xiàn)象。而現(xiàn)在使用直流系統(tǒng)平時大多是小電流放電使用，均充時用較大電流進行充電，這樣只充少放、只充不放，從而使蓄電池普遍都有“硫化”現(xiàn)象的存在。
2.3 蓄電池活化技術(shù)的應(yīng)用
全核對性充放電活化技術(shù)：
為了快速恢復(fù)蓄電池的容量，提高蓄電池工作的可靠性，必須對蓄電池進行全核對性充放電，在對蓄電池組進行全核對性放電時，先用I10放電電流進行放電，由于放電過程中會產(chǎn)生落后電池，放電后期必須每隔20分鐘對每個電池端電壓進行測量，發(fā)現(xiàn)低于10.8V,便要退出放電，否則會產(chǎn)生“反極”，造成不可逆的損失。放電結(jié)束后，待電池溫度下降后，立即用I10充電電流充至額定容量的100﹪，這樣可使電解液滲透到硫酸鉛晶體內(nèi)使之發(fā)生還原反應(yīng)，消除“硫化”現(xiàn)象。
在線充放電活化技術(shù)：
變電所中只有一組電池，不能退出運行，不能做全核對性充放電，可以用I10放電電流放出蓄電池額定容量的50﹪。具體操作：先將充電器停下，用電池組帶負荷，然后對蓄電池放電。在放電過程中，蓄電池組端電壓不得低于12V×N,放電結(jié)束后，立即用I10充電電流充至額定容量的100﹪，反復(fù)進行以上過程2-3次，蓄電池組“硫化” 現(xiàn)象可以消除，容量可得到恢復(fù)。利用在線充放電技術(shù)，蓄電池組可以在帶負荷的狀態(tài)下進行活化，不會對裝置安全運行造成影響，為蓄電池組在線活化創(chuàng)造一條可行之路。
3．在充放電過程中，發(fā)現(xiàn)電池組溫度比平時高或者個別電池有發(fā)熱現(xiàn)象
如果是整組電池發(fā)熱均勻，這時運行人員應(yīng)該檢查直流系統(tǒng)是否處在均充狀態(tài)。如果處于均充狀態(tài)發(fā)熱屬于正?，F(xiàn)象，因為蓄電池在均充狀態(tài)下，蓄電池內(nèi)部有劇烈的化學(xué)反應(yīng)會產(chǎn)生熱量，故蓄電池會發(fā)熱，溫度應(yīng)控制在35℃以下為宜。正常情況下，直流系統(tǒng)由均充狀態(tài)轉(zhuǎn)浮充狀態(tài)后，溫度自然會下降，而浮充狀態(tài)則不會出現(xiàn)此現(xiàn)象。但如果溫度超過35℃時，應(yīng)立即將運行方式改為手動、浮充方式，待溫度下降后，才用均充方式進行補充電。
如果是單個電池發(fā)熱，此時這個電池內(nèi)阻增大，充電過程中端電壓上升很快，在很短時間便可高達14.2V以上，而在放電過程中電壓下降得很快，在1小時內(nèi)可降到10.8V以下。解決方法：此時該電池內(nèi)阻增加、壽命已盡，盡快用同容量電池更換，以保證直流系統(tǒng)安全運行。
4．巡檢時發(fā)現(xiàn)電池出現(xiàn)脹肚、滲液現(xiàn)象
這兩種情況應(yīng)該都發(fā)生在蓄電池組正在處于均充狀態(tài)，由于蓄電池內(nèi)部有劇烈的化學(xué)反應(yīng)，會產(chǎn)生大量氣體和熱量，電池外殼溫度很快超過35℃，如不及時調(diào)整充電電壓，加之安全閥堵塞，會造成熱失控現(xiàn)象，氣體壓力會將蓄電池外殼擠壓變形而造成外殼脹肚，嚴重時蓄電池會發(fā)生爆炸。解決方法：（1）當(dāng)出現(xiàn)熱失控現(xiàn)象，及時將充電方式改為手動、浮充方式；（2）發(fā)現(xiàn)電池脹肚,立即將電池組一、二次保險拉下，盡快用同容量電池更換掉故障電池，盡快恢復(fù)送電。
同理蓄電池滲液，也是由于蓄電池處于均充狀態(tài)內(nèi)部有劇烈的化學(xué)反應(yīng)，造成電解液從安全閥等地方滲出，如果只有少許滲出則不用處理，因為當(dāng)均充狀態(tài)轉(zhuǎn)浮充狀態(tài)后，滲液自然停止。如果是大量滲出則會造成電池嚴重失水，需用同容量電池更換掉故障電池。
5．電池開路現(xiàn)象，此故障表面現(xiàn)象和電池容量降低差不多，也是電磁式作機構(gòu)拒動，但可以通過檢查發(fā)現(xiàn)其內(nèi)在區(qū)別
解決方法是：暫時利用直流系統(tǒng)充電裝置帶負荷，將蓄電池組一、二次保險拉下，用萬用表測量蓄電池組端電壓。
(1) 如果是蓄電池組電壓正常，則是蓄電池組容量降低，按照3.3.1的方法進行活化，恢復(fù)電池的容量。
(2)如果是蓄電池組電壓為零，則是蓄電池組有電池開路。再用萬用表逐個測量電池，直至找出端電壓為零的電池，此電池內(nèi)部極板因腐蝕已斷裂，已沒有修復(fù)價值，盡快用同容量電池更換。
(3)如果測量某個電池電壓低于電池組的平均電壓1-2V時，此時電池里的水分已“干涸”，盡快用同容量電池更換，以保證直流系統(tǒng)安全運行。
6.蓄電池組放電過程中要時刻監(jiān)控，防止蓄電池出現(xiàn)“反極”現(xiàn)象
在單個蓄電池極板硫化或有輕微短路時，電池容量降低，當(dāng)串聯(lián)在電池組放電時，它就會很快放完電，而被反向電流進行充電，使其極性顛倒而反極。所以，在放電過程中要時刻測量電池的電壓，找出“落后”電池并將其清出，單獨進行充放電活化ZHCH533蓄電池單體活化儀。
7.正負極接線端子接線要注意的問題
蓄電池的接線端子是鉛制品，質(zhì)地較柔軟，如果有原廠配來的電池引線最好，如果沒有，制作時要用合適的銅端子做引線接頭，以保證有足夠的接觸面，防止接觸不良而引起發(fā)熱；接線時注意用力均勻、適當(dāng)，不要將鉛端子壓傷，形成深坑，當(dāng)使用其它型號銅端子時，造成接觸不良而發(fā)熱；接線時注意正負極性，不要造成短路。
8.建議如下：
1. 健全蓄電池活化制度，改善蓄電池使用狀況。
2. 蓄電池每年至少充放電活化二次（ZHCH518蓄電池充放電一體機）。
3. 將蓄電池活化納入裝置大修計劃，蓄電池在大修期間也應(yīng)充放電活化一次。
4. 現(xiàn)儀表用UPS同樣存在蓄電池“硫化”現(xiàn)象，可以利用其蓄電池帶負荷的功能，進行蓄電池活化處理（ZHCH533蓄電池單體活化儀）。
因此，從閥控型鉛酸免維護電池看，造成電池容量下降、內(nèi)阻增加等老化的最主要的故障機理是：電池處于長期浮充狀態(tài)下，容易造成電池內(nèi)部極板腐蝕、電解液失水、隔板收縮和熱失控。蓄電池的壽命主要受環(huán)境溫度、充電電壓、深度放電及電池內(nèi)部質(zhì)量問題等因素影響，所以在工作中，我們要利用各種手段監(jiān)測直流系統(tǒng)蓄電池運行的狀態(tài)，調(diào)整好蓄電池運行的室溫，檢測好電池運行時的電壓、電流及溫度，發(fā)現(xiàn)問題及時解決，確保直流系統(tǒng)的安全可靠運行。
