水电站直流系统蓄电池寿命延长的研究

水电站直流系统蓄电池寿命延长的研究

刘乾乾

（云南东南亚经济技术投资实业有限公司，云南，昆明6500000）

摘要：蓄电池的更换工作技术要求复杂，对安全生产影响很大，对水电站蓄电池的配置进行了简要阐述，分析了影响蓄电池寿命降低的因素，提出了正确维护变电站蓄电池组的有效策略以及提升蓄电池应用效果的有效建议，旨在延长蓄电池使用寿命，保障电站设备稳定运行。

关键词：水电站；蓄电池；使用维护；延长寿命

0 引言

一般的铅酸蓄电池的使用寿命为8-10年。水电站蓄电池大部分是按规程规定进行充放电，但大充大放本身是对蓄电池的一种破坏，因为充电时电解液和极板的温度过高，使极板上的有效部分脱落，特别是正极板的铅粉膨胀，极板弯曲，所以核对极充放电往往达不到预定的效果，但是不搞核对性充、放电。由于蓄电池长期放电，导致极板的有效物变成硫酸铅，堵塞了极板的毛细孔，使电池的电压、比重下降，甚至降为零，这样会缩短蓄电池的使用寿命，因此，怎么能有效的延长系电池的使用寿命，在水电站工作中显得至关重要。

1  蓄电池的工作原理

蓄电池是一种可逆的电源存储设备，当外接直流电源同极性连接到蓄电池且其电压高于蓄电池端电压时，蓄电池处于充电状态，蓄电池内的化学反应将电能转换为化学能储存起来，当直流开关停止供电时，蓄电池内的化学能转换为电能供给负载。

2  铅酸蓄电池的运行维护

蓄电池的维护工作是保证蓄电池正常运行和延长蓄电池使用寿命的关键，一般来说，铅酸蓄电池运行情况的好坏和使用寿命的长短，取决于极板质量，初充电和日常维护，主要是保持蓄电池的清洁和调整浮充电流、检查、测量、调整室内室温以及处理落后蓄电池等等。

2.1蓄电池正常的充电和放电

蓄电池的充电和放电是蓄电池维护工作的主要项目之一。蓄电池的充、放电是让正极板和负极板都与电解液中硫酸起化学反应，使两种极板间产生电动势，将化学能转变为电能储存起来，放电时，电解液中的硫酸与极板起化学反应，使正极板和负极板逐渐的转化为硫酸铅，所以电解液中的硫酸减少而水分增加，其比重下降，同时，随着正负极板上硫酸铅的增加，极板之间的电动势越来越小，最终将电放完，充电时，在充电电流的作用下，硫酸从极板中析出，正极板又转化为二氧化铅，负极板转化为纯铅，而电解液的硫酸增多，水分减少，电解液的比重增加。经过这种转化，两极之间的电动势又恢复了，蓄电池又具备了放电的条件，我们把这种过程叫做蓄电池的充电和放电，其化学方程式为：

PbO2 + 2 H2SO4 + Pb == 2 PbSO4 + 2H2O

（正向放电、逆向充电）

根据化学方程式我们知道，放电时，电解液因硫酸减少而浓度下降，端电压降低，充电时因硫酸增多而浓度升高，端电压升高，电解液浓度越大，电动势就越高，容量相对来说也就越大，电解液的比重和温度有密切关系，温度升高，电解液受膨胀，比重就下降，蓄电池容量随着温度升高而增大，根据下图蓄电池容量和温度的曲线图可知，温度在25℃时容量为100%，温度低于0℃时容量会降低至70%以下，所以环境温度对蓄电池的影响很大，温度升高，蓄电池的容量会增加，但蓄电池的寿命会减少。

铅酸蓄电池的充电，最好采用较小电流值进行，这对已运行多年的蓄电池尤为必要，因为蓄电池的额定容量，既指10小时放电率，又指满电状态而言，所以，放电前要进行一次均衡充电，如果不做均衡充电，放出来的小时数是不准确的，就达不到蓄电池充放电的目的。

2.2科学设置电源装置的充电参数

要想有效解决浮充电流调整不当的问题，就要科学设置电源装置的充电参数，对于电池自放电和爬电漏电导致的蓄电池容量不足，可以把充电参数设为1-3个月，在这期间，可实施一次恒流充电-恒压充电-浮充电的补充充电，以维持蓄电池组的额定容量，保证蓄电池的安全运行。

2.3蓄电池充电的维护

蓄电池常用的充电方法有2种，即恒压充电法和定期均衡充电法。

（1）采用恒压充电。恒压充电一般采用每只蓄电池平均端电压为2.25～2.35V的恒定电压充电。在整个充电过程中，由于电源电压保持不变，所以刚充电时，充电电流相当大，随着蓄电池端电压不断升高，充电电流逐渐减小。因此，采用这种方法充电时，可以避免蓄电池过量充电，但是由于充电初期，充电电流过大，所以也有可能损坏电池极板。

（2）定期均衡充电。阀控式密封铅酸蓄电池组深度放电或长期浮充供电时，单体电池的电压和容量都可能出现不平衡的现象。如果充电电压长期偏低，就会造成蓄电池组中电压均匀一致性差、端电压偏差较大等现象。所以，当电池组容量明显不足和电池放电后在充电等情况下，需要对电池组进行均衡充电。根据《电信电源维护规程》规定，阀控铅酸蓄电池遇到下列情况时，应进行均衡充电。2只以上单体电池的浮充电压低于2.19V；放电深度超过20％；闲置不用的时间超过3个月；全浮充电时间每隔6个月均应充电一次。均衡充电压采用2.35V/单体±0.02V，均衡充电时间一般为10h左右。对于300AH蓄电池均充电压，应设置为56.4V。

2.4常用蓄电池的测量方式

（1）浮充电压测量法测量浮充电压是日常维护蓄电池的主要工作。在对蓄电池进行周期检查中，待发现蓄电池存在两只以上单体蓄电池电压在2．20V的时候，需要为这个蓄电池组进行充电，但进行浮充电压测量中，电池组进行相应时间放电，若是其中单一电池端电压急速下降到终止电压之下，说明这就是滞后单体。找出滞后单体后电池需及时对其实施相应的处理。

（2）在线测试容量法这种容量测试法不须将电池组脱离系统，只要将高频开关电源的整流模块关闭，让电池组直接对系统放电，同时用万用表测量各电池的端电压的变化情况。这种测试方法简单，但是同样由于人工测量的时间间隔，存在某些单体过度放电的可能性。因此，为了安全起见，只能放电20%左右，而失效电池放电电压在放电深度20%的情况下与有效电池的放电电压不能有效区分开来，除非在深度放电情况下才能得到体现。所以相对于通信系统低于额定容量80%的电池视为失效电池。对失效电池要及时地进行更换，更换时新蓄电池的容量、型号与失效电池的容量、型号必须保持一致。

2.5蓄电池在使用过程中的应该注意的事项

为保证蓄电池的质量和性能，必须根据蓄电池的维护规程和厂家的维护标准对蓄电池进行必要的维护，在维护过程中要重点注意以下事项：（1）要根据蓄电池出厂标准设置开关电源的各项充、放电参数，浮充电压保持稳定，定时进行均充，定期进行蓄电池容量核对测试。（2）在使用过程中，要避免过充和过放，放电后要及时对电池进行充电。（3）避免大电流对蓄电池充、放电，以免活性物质脱落，极板变形。

结语：

（1）适当延长定期充、放电的周期，可延长蓄电池的使用寿命。

（2）频繁的大充大放会缩短蓄电池的使用寿命。

（3）每个蓄电池的端电压保持在2.15-2.17伏范围内，就不需要进行频繁的定期充、放电。

（4）影响蓄电池的使用寿命的原因是多方面的，蓄电池的充电方式是主要因素。

（5）充电按三个阶段进行，充电的第一个阶段和第三个阶段充电电流按10小时放电率的30%进行，第二个阶段充电电流按10小时放电率的80%进行，最好采用较小电流值进行充电。

（6）均衡充电，对已亏损严重的蓄电池的质量恢复是有效的。

（7）只有认真搞好蓄电池的浮充电，选择好电池的个数，才能延长蓄电池的使用寿命，保证直流系统的安全可靠运行。

参考文献：

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[2]路子彦.影响蓄电池寿命的因素分析[J].科技创新导报. 通讯世界. 2016(01):112-113

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