蓄电池达不到预期使用寿命的原因分析及解决方法

黄剑　徐沁

摘 要：电力系统中蓄电池组可在交流停电的情况下为各种重要设备提供不间断的直流电源，按照目前的维护方式，蓄电池平均使用寿命只有6年，而蓄电池生产厂家提供的蓄电池预期使用寿命通常可达到8～10年。该文主要从蓄电池的原理及目前所采取的维护方式出发，分析了导致蓄电池使用寿命不及预期的原因，并针对以上原因提出了相应的解决方法。

关键词：蓄电池 预期 使用寿命

中图分类号：TM72 文献标识码：A 文章编号：1674-098X（2016）11（c）-0054-02

电力系统中，变电站内直流系统主要由充电装置、蓄电池组和直流馈电柜三大部分组成。蓄电池组能够在交流停电情况下保证直流系统继续为变电站的合闸、继电保护、自动装置、信号装置等提供操作电源及事故照明和控制用直流电源。

蓄电池组由若干只蓄电池串联而成，而蓄电池是一种化学能源，它能把电能转变为化学能储存起来，当需要提供电源时，又能把化学能转变为电能释放出来，蓄电池内部的化学反应方程式如下：

蓄电池的寿命不仅与产品的质量有关，而且还与技术管理、使用方法、运行维护方式等因素有关。目前，蓄电池生产的技术工艺水平已经非常成熟，且出厂前都要经过检验，因此质量都能得到保障；而电力系统中对蓄电池的技术管理、使用方法也有相关的规范标准，因此该文主要从蓄电池的运行维护方式出发来分析其对蓄电池使用寿命的影响。

1 蓄电池的运行维护方式

新安装的蓄电池在验收时需要进行全容量试验，以判断蓄电池各项数据是否合格。以后每2年进行一次核对性充放电试验，运行5年以后每年需进行一次核对性充放电试验。若变电所只有一组蓄电池组，则进行半容量充放电试验，若两组，则进行全容量充放电试验。

蓄电池的放电主要通过专用的放电仪以电流放电。

蓄电池的充电主要包括2个阶段，第一个阶段是恒流限压充电，采用电流进行恒流充电，当蓄电池组端电压上升到2.35 V×N限压值时转为恒压充电；第二个阶段是恒压充电，当充电电流减少至0.1电流时，充电装置倒计时开始启动，倒计时结束后充电装置转为正常的浮充电方式运行，浮充电电压为2.25 V×N。

另外，系统还会以3个月为周期，定期对蓄电池组进行一次充电过程。

2 现象及影响

通过以上运行维护方式对蓄电池组进行充放电，通常在第4年就会出现如图1所示现象。

规程中，蓄电池的浮充运行电压设定值为2.25 V，运行中允许的电压偏差值是±0.05 V，而上述的蓄电池浮充运行电压严重偏离规定运行值。

单体蓄电池的浮充电压如果长期偏低，再加上自放电，其正、负极板上的有效活性物质将会减少，若长时间得不到处理会使正极板上的有效活性物质钝化，负极板上的有效物质硫酸盐化，从而造成蓄电池容量迅速下降。

单体蓄电池的浮充电压如果长期偏高，则会加剧正极板栅的腐蚀，且板栅的腐蚀速度与浮充电压成正比，过高的浮充电压也会使蓄电池内盈余气体增多，影响氧的再化合效率，使板栅腐蚀加剧，从而使电池提前损坏。

3 原因分析

蓄电池组由多只蓄电池串联组成，由电工学理论可知，在串联电路中通过每只电池的电流是完全相同的，这些电能在充电时大部分使蓄电池有效物质还原；另一部分则在电池内部变成热能被消耗掉。因为每只蓄电池内部的自放电和内阻不可能完全一致，经过一段时间的浮充电或储存，或经过停电后由电池单独放电，会使每只电池的充电效率不可能完全一致，就会出现部分电池充电不足，电池两端浮充电压偏低，而蓄电池组端电压又是不变的，那么势必会引起其他的电池两端浮充电压偏高，引起过充电。

4 解决方法

根據以上分析，蓄电池的浮充电压只有在长期处于偏高或偏低时才会对蓄电池的极板造成不可逆的损坏，因此我们可以考虑在蓄电池的巡检设备上加装一套蓄电池电压在线均衡设备，这套设备要具有对每只电池电压进行检测比对并进行自动充放电的功能模块，即对检测到的电压偏高的蓄电池进行单独放电，对电压偏低的蓄电池进行单独充电，直到达到规定值以内停止。

除此之外，还应在蓄电池电压在线均衡设备上增加充电装置状态检测单元，即系统只有处在正常浮充状态下才可对蓄电池进行独立均衡操作。在线均衡设备对蓄电池的电压均衡精度要求不能过高，在1%以内即可，过高的设定值会使设备运行时间太长，从而增加不必要的损耗。

通过人为方式进行电压均衡的结果，如图2所示。

5 结语

如果在蓄电池巡检仪上加装蓄电池电压在线均衡模块，那么蓄电池的电压将被实时监控并有效控制在2.230～2.270 V，比规程中规定的2.200～2.300 V范围还小，且更接近于电池的理想运行电压2.25 V，更好地避免了电池因过充或欠充而导致的电池使用寿命缩短的情况出现。

如果均衡后电池的平均使用寿命可以达到9年，那么就在原来的基础上延长了3年的使用寿命，这样的话可以为公司节省一笔不小的开支。

参考文献

[1] 国家电网公司人力资源部直流设备检修[M].中国电力出版社，2010