电力系统蓄电池维护问题及解决方案-solarbe文库

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电力系统蓄电池维护问题及解决方案一、蓄电池在电力系统的作用及存在的问题蓄电池是电力电源系统中直流供电系统的重要组成部分，它作为直流供电电源，主要担负着为电力系统中二次系统负载提供安全、稳定、可靠的电力保障，确保继电保护、通信设备的正常运行。因此，蓄电池的稳定性和在放电过程中能提供给负载的实际容量对确保电力设备的安全运行具有十分重要的意义。然而蓄电池经过一定时间的使用后，常易因活性物质脱落、板栅腐蚀或极板变形、硫化等因素，而使容量逐渐降低直至失效。所以，找出落后电池，并将其予以处理，以便消除隐患，就是广大蓄电池维护人员的工作。过去几十年来我们一直使用防酸隔爆式铅酸蓄电池，积累了一定经验。但由于此种电池维护方法繁琐，目前已被具有免加水、安装灵活、占地面积小且不形成酸雾的阀控式密封铅酸蓄电池（ VRLA）所取代。近年来由于阀控式密封铅酸蓄电池被广泛使用，国内生产 VRLA的厂家越来越多，生产规模与技术水平参差不齐，问题不少， 90 年代初国内使用的 VRLA电池出现了很多以前未遇到的新问题，但由于其是新技术，有些故障原因尚未被完全掌握，只有在维护上建立起有效的管理方法，才可避免造成重大隐患。用了五年的电池，是否一定不能用用了半年的电池是否一定能用蓄电池供应商提供的电池是否一定是好的电池和电池组为什么要进行定期检测和在线监测十几节甚至几十节串联的电池，只要一节过早损坏，如不及时发现，则时间一长，其他电池跟着报废。阀控式铅酸蓄电池（ VRLA）从一开始便被称为免维护电池，而生产厂家又承诺该电池的使用寿命为 10 20 年（最少为 8 年），这样就给国内的技术和维护人员一种误解，似乎这种电池既耐用又完全不需要维护，许多用户从装上电池后就基本没有进行过维护和管理，因而在 90 年代初国内使用的 VRLA电池出现了很多以前未遇到的新问题，例如，电池壳变形、电解液渗漏、容量不足、电池端电压不均匀等。这些现象不单在国内，就是在比我国早采用VRLA电池的国外也同样存在。在 VRLA电池中由于电解液比重更大而且浮充电流更大，因而电极腐蚀更为迅速。电极腐蚀也会消耗氧气从而使电池变干，这是 VRLA电池特有的故障。 VRLA电池过度的气体逸出、焊接柱或盖板裂缝、密封不严，最后通过容器壁和塑料容器渗出水、氢和氧，这些都会引起电解液渗漏。 VRLA电池的故障有些是气体调节阀出现故障引起的，阀打开会导致干涸，也会使空气进入电池，阴极板自我放电，阀阻塞会使盖鼓出和爆炸。VRLA电池的冷却比开口式电池更为重要，如果不充分的话，热失控可能会引起电池熔毁或爆炸。 VRLA电池内部接线柱、同极的连接片以及电极接头的腐蚀而断裂的现象也比开口式电池更常发生。这些故障都导致容量损失。这使使用单位不易掌握 VRLA电池的耐久性和失效问题。实践证明， VRLA电池端电压与放电能力无相关性， VRLA电池和电池组在运行过程中，随着使用时间的增加必然会有个别或部分电池因内阻变大，呈退行性老化现象，实践证明，整组电池的容量是以状况最差的那一块电池的容量值为准，而不是以平均值或额定值（初始值）为准，当电池的实际容量下降到其本身额定容量的 90 以下时，电池便进入衰退期，当电池容量下降到原来的 80以下时，电池便进入急剧的衰退状况，衰退期很短，这时电池组已存在极大的事故隐患。使用单位和管理单位，往往只重视备用电源的设备部分的维护和管理，而忽视电池组的重大作用，殊不知断电的危险很大程度上就潜伏在电池组。整组电池充电的特性是，如电池组内有一个或几个内阻变大的老化电池，其容量必然变小，充电器给电池组充电时，老化电池因容量小，将很快充满。充电器会误以为整组电池已充满而转为浮充状态，以恒定电压和小电流给电池组充电。其余状态良好的电池不可能充满。电池组将以老化电池的容量为标准进行充放电，经多次浮充 -- 放电 -- 均充 -- 放电 -- 浮充的恶性循环，容量不断下降，电池后备时间缩短。结论如不定时检测，找出老化电池给予调整，电池组的容量将变小，电池寿命缩短，影响系统的高效安全运行。实践证明，电池和电池组的定期检测和在线监测是非常重要和必须的，是备用电源系统中非常重要而又往往被人们忽视的重要环节。二、蓄电池维护各种方法回顾1、测量浮充电压法浮充电压的设置对电池的寿命具有相当重要的影响。在理论上要求浮充电压产生的电流量是以补偿电池的自放电。浮充电压过高会引起电池正极腐蚀和失水，使电池容量下降，而浮充电压过低，也会使电池充电不足，引起电池落后，严重时会出现电极硫酸盐化。浮充电压的选择可以根据厂家说明书的要求而设定。虽然测量浮充电压并及时作出调整是蓄电池日常维护的一项重要工作，但是仅仅靠测量浮充电压并不能找出落后单体电池。2、内阻测试法蓄电池剩余容量和电池内阻有一定的固定关系，特别在剩余容量不足 50时，会迅速下降，因而根据电池的电导或电阻值来判断电池容量有很好的一致性。3、容量测量法欲准确知道 VRLA电池的健康状况，只有对电池进行容量试验。但是传统的离线容量测试方法须将电池从系统上脱离下来，存在多种安全隐患。另一种在线式测量方法，虽然解决了这个问题，但是由于测试时间较长，对于现场需要快速试验判断的也存在不方便的因素。三、对于工程验收试验的快速解决方案HDGC3901 采用交流注入测试方法，能够精确测量蓄电池两端电压和内阻，并以此来判断蓄电池电池容量和技术状态的优劣。仪器界面显示内阻值，电压值，容量值，电池状态，编号等。应用 1、新电池配组验收测试；2、旧电池重新配组前进行内阻匹配性测试；3、日常测试跟踪蓄电池内阻变化，并随时掌握劣化电池，判断电池好坏；4、核对性放电前后配合使用，查找放电前后内阻变化值 ,以判断落后电池。5、测试连接电阻、判断螺丝紧固，预防放电中连接电阻过大导致的放电事故。特点1、智能化、数字化，全中文操作菜单、准确测量、操作简单。2、液晶显示、体积小、外形美观、重量轻，现场测试非常方便。3、存储容量大，测试速度快，平均 2-3 秒就可以测完一节电池；4、可根据客户需求制作更新仪表程序，并可对蓄电池组分组分站、分时间、分厂家进行数据分析与管理，保证数据的条理性，测试过程不需要对数据进行记录，断电数据不会丢失。5、测试稳定度高，重复测试数据不会出现偏差，测试数据精度高。6， HDGC3915 采用更先进的交流注入法，液晶触摸操作方式，操作界面更加人性化。HDGC3915 在强纹波干扰下，可准确在线测试电池电压、内阻。不会产生安全隐患。2 蓄电池内阻的测量方法1 直流放电法和直流注入法，因为对电池的损伤大，稳定度差，危险系数高等已经被摒弃。2）交流注入法交流注入法是对蓄电池注入一个交流电流，通过测量蓄电池两端产生的电压波动，计算出蓄电池的内阻。通过电压与电流的相位，可以消除电容的影响。交流注入法的优点 1由于使用的是交流信号，所以可以方便地滤去电池电压的影响。并且交流信号的放大处理较为方便，所以其测试精度较高。2由于测量的是稳态过程，所以其测量重复性好。3由于其注入电流较小，所以仪表可以连续工作。3 交流注入法的缺点 1由于其注入电流较小，所以在线测试时抗干扰能力较差，但是离线测试精准度很高。交流放电法武汉恒电高测提出的一种新的测试方法，结合了直流放电法抗干扰强和交流注入法测试稳定的优点。测试原理使用仪表内置的负载，对蓄电池进行放电。通过控制放电电流为叠加了低频交流信号的电流，使得蓄电池两端产生一个带有相同频率波动的电压压降。通过测量其电压的波动值和电流的波动值，并分别通过傅立叶变换求出给定频率分量的值。然后运用欧姆定律可以求出其内阻。图 1测试原理图图 2 放电电流及蓄电池电压波形测试方法的优点1由于采用蓄电池对仪表进行放电，所以其放电电流可以加大。实际应用中，放电电流峰值可达到 25A ，与交流注入法的不到 100 毫安电流相比，其在蓄电池上产生的电压波动值增大了 20 到 50 倍，极大地提高了仪表测量的抗干扰能力。2 由于采用的放电电流小于蓄电池正常的工作电流，所以测量过程不会对蓄电池产生损害。3由于是使用交流稳态过程，所以其测试精度高，重复性好。4由于测量时使用电流不大，相对直流法测量功耗较小，所以大大提高了连续测量次数，满足了实际工作中要求连续测试整组蓄电池参数的要求。