探究发电厂蓄电池组在发电厂地位及维护

论文导读：，在变电站直流系统广泛使用的阀控密封铅酸蓄电池基本克服了一般铅酸蓄电池的缺点，逐步取代了其他型式的的铅酸蓄电池。阀控密封铅酸蓄电池性能稳定、可靠、维护工作量小，受到设计和运行人员的欢迎。但是如何延长铅酸蓄电池的正常使用寿命，一直是业内人士探讨的主要问题。相同的电池，在不同的设备条件、不同的使用条件和不同维
摘要：阐述了蓄电池在电厂中的重要性，并结合作者的工作实践，介绍了蓄电池在发电厂的地位及失效的原因。最后提出了对蓄电池的修复的几点想法，供同行参考。
关键词：电力系统；蓄电池；维护；方法

一、直流系统在电力系统中的重要地位

由蓄电池组、充电设备、直流屏及直流馈电网络等直流设备，组成了变电站的直流电源系统，简称直流系统。直流系统在正常运行时，充电装置承担正常负荷电流，同时向蓄电池组补充电，以补充蓄电池的自放电，使蓄电池以满容量的状态处于备用状态。在系统发生故障，站用电中断的情况下，蓄电池组发挥其独立电源的作用，向继电保护及自动装置、断路器跳闸与合闸、载波通信、事故照明等装置提供工作直流电源。电力系统多年以来的运行实践表明：直流系统在电力系统发生故障时失灵，断路器因失去直流电源而不能跳闸切除故障，强大的短路电流将烧坏主变压器、发电机等重要电气设备，造成灾难性的后果。因此，直流系统对电力系统的安全可靠运行起着至关重要的作用。

二、阀控型密封铅酸蓄电池在电力系统中的应用

铅酸蓄电池具有可靠性高、容量大、承受冲击负荷能力及原材料取用方便等优点在发电厂和变电站的直流系统中得到广泛采用。以往固定铅酸蓄电池分为开口式、防酸式和防酸隔爆式等，它们存在体积大，电解液为液体（如溅出会伤人和损物，使用过程产生氢、氧气体，伴随酸雾，对环境带来污染），运行操作复杂等缺点。近十几年来，在变电站直流系统广泛使用的阀控密封铅酸蓄电池基本克服了一般铅酸蓄电池的缺点，逐步取代了其他型式的的铅酸蓄电池。阀控密封铅酸蓄电池性能稳定、可靠、维护工作量小，受到设计和运行人员的欢迎。但是如何延长铅酸蓄电池的正常使用寿命，一直是业内人士探讨的主要问题。相同的电池，在不同的设备条件、不同的使用条件和不同维护条件下使用寿命相差很大。这就需要在设备条件、使用条件和维护条件上寻找其差异。而蓄电池失效的的几个主要现象是：
a.正极板软化；
b.正极板板栅腐蚀；
c.负极板硫化；
d.失水；
e.少数蓄电池出现热失控（包括蓄电池鼓胀）。
下面，就以蓄电池失效模式来探讨设备条件、使用条件和维护条件对蓄电池失效的影响及其应对方法。

三、蓄电池的失效模式及其原因

1、蓄电池的正极板软化

蓄电池的正极板是由板栅和活性物质组成的，其中活性物质的有效成分就是氧化铅。放电的时候氧化铅转为硫酸铅，充电的时候硫酸铅转为氧化铅。氧化铅是由α氧化铅和β氧化铅组成的，在2种氧化铅中以其中α氧化铅荷电能力小但是体积大，比β氧化铅坚硬，主要起支撑作用；β氧化铅恰好相反，荷电能力大但是体积小，比α氧化铅软，主要起荷电作用。α氧化铅是在碱性环境中生成的，在蓄电池内部一旦出现参与放电以后，充电只能够生产β氧化铅。正极板的活性物质是多孔结构的，就与电解液——硫酸的接触面积来说，多孔结构是平面的数十倍。如果α氧化铅参与放电以后，重新充电以后只能够生成β氧化铅，这样就失去了支撑，不仅仅会产生正极板活性物质脱落，而且脱落的活性物质还会堵塞正极板的微孔，导致正极板参与反应的真实面积下降，形成蓄电池容量的下降。后备电源的蓄电池使用年限要求比较严格，对蓄电池的容量要求比较宽，因此后备电源使用的蓄电池α氧化铅和β氧化铅比例比深循环的动力型电池大一些。为了减少α氧化铅参与放电，一般控制放电深度仅仅为40%。随着蓄电池的使用时间的增加，蓄电池的容量下降，新电池放电40%的电量中专毕业论文www.7ctime.com
，对于旧电池来说必然超过40%的，所以旧电池就相当于放电深度深，电池的正极板软化也会被加速。所以，电池的容量寿命曲线的后期下降速率远远高于中期。电池容量越小，放电深度越深，α氧化铅损失也越多，正极板软化也越严重，导致蓄电池容量下降越快，形成了恶性循环。

2、蓄电池的正极板腐蚀

正极板的板栅中的铅在充电过程中或被氧化为氧化铅，并且不能够再还原为铅，形成正极板腐蚀。而氧化铅的体积比铅的体积大，形成体积线性增加变形，使正极板活性物质与板栅脱离，导致正极板失效。而过充电会严重加速正极板腐蚀。我们一般以为不会产生过充电状态。实际上，基站的浮充电压如果跟不上环境温度的上升而进行下降的补偿，过充电就产生了。如基站的空调不够或者损坏，蓄电池的过充电也会产生。这样论文导读：
蓄电池的正极板板栅在不同的使用条件下会有不同的腐蚀速度。

3、蓄电池的负极板硫化

蓄电池放电以后，负极板的铅转换为硫酸铅，如果不及时充电或者充电时间比较长，这些硫酸铅晶体就会逐步聚积而形成粗大的硫酸铅结晶，采用普通的充电方式是无法恢复的所以称为不可逆硫酸铅盐化，简称硫化。在折合单格电压为2.25V的浮充状态下，蓄电池基本充满电需要一周的时间，完全充满电需要28天的时间，其间蓄电池就处于欠充电状态。在蓄电池放电以后的12小时，就可以发现产生粗大的硫酸铅结晶。在一般浮充状态下使用，随着日夜环境温度的变化，硫酸铅结晶也会聚积而形成粗大硫酸铅结晶而导致硫化。
在冬季环境温度比较低的时候，蓄电池的浮充电压应该相应的提升，如果浮充电设备没有依据室温相应的调解上升，蓄电池欠充电就会产生，蓄电池硫化也就产生了。
从上面的硫化失效原因看看，很多蓄电池是无法避免的。特别是蓄电池组发生单体蓄电池落后的时候，个别落后的单体蓄电池处于欠充电状态，这样该蓄电池比其它蓄电池更加容易硫化。蓄电池一旦出现硫化，靠单纯的浮充和均充是无法解决的，必须采取更换蓄电池的方法。

4、蓄电池的失水

蓄电池充电达到单体电池2.35V（25℃）以后，就会进入正极板大量析氧状态，对于密封蓄电池来说，负极板具备了氧复合能力。如果充电电流比较大，负极板的氧复合反应跟不上析氧的速度，气体会顶开排气阀而形成失水。如果充电电压达到2.42V（25℃），蓄电池的负极板会析氢，而氢气不能够类似氧循环那样被正极板吸收，只能够增加蓄电池气室的气压，最后会被排出气室而形成失水。蓄电池具备负的温度特性，其析气也与温度特性一致。当蓄电池温升以后，蓄电池的析气电压也会下降，温升会导致蓄电池容易析气失水。长三角和珠三角地区夏季环境温度比较高，如果没有空调或者空调容量不足，会使蓄电池失水增加。

5、蓄电池的热失控

蓄电池在均充状态时，充电电压会达到折合单格2.4V，这个电压超过了蓄电池正极板大量析氧的电压，特别是在高温环境中，大量析氧电压会下降，这样产生的析氧量会大幅度的增加。而正极板产生的氧气在负极板会被吸收，吸收氧气是明显的放热反应，蓄电池的温度会提升。如果蓄电池已经出现失水，玻璃纤维隔板的无酸孔隙增加，会加速负极板吸收氧气，产生的热量会更多，蓄电池温升也更高。而蓄电池的温升也会加速正极板析氧，形成恶性循环——热失控。在热失控状态下，析氧量增加，蓄电池内的气压增加，当达到塑料蓄电池外壳的玻璃点温度的时候，蓄电池开始鼓胀变型，这种变型除了影响蓄电池内部的机械结构以外，还会形成蓄电池漏气，而导致更加严重的失水漏酸。
尽管蓄电池热失控现象发生的不多，但是一旦发生热失控，蓄电池的寿命会迅速提前结束。

6、蓄电池的不均衡

新蓄电池的容量、开路电压和内阻应该进行严格的配组。所以新蓄电池一般离散性比较小。随着蓄电池使用，蓄电池在制造工艺中必然存在的微小差距会被扩大。如蓄电池开阀压的区别，会导致蓄电池失水不同。失水多的蓄电池相当于蓄电池的硫酸比重提升，导致蓄电池开路电压增加，也是该单体蓄电池的充电电压相当于其它蓄电池电压高，而在串联蓄电池组中的其它蓄电池分配的电压就会下降，形成其它蓄电池的欠充电。欠充电的蓄电池内阻会增加，放电的时候蓄电池电压会更低，充电电压跟不上，导致蓄电池电压高的更高，低的更低。
四、结束语
总之，蓄电池正确的使用方法。1、定期检验；2、避免大电流放电；3、不能让蓄电池在安装位置松动。4、严禁存放时亏电；5、在观察蓄电池时不能使用明火。6、蓄电池加液后不能长期搁置不用。蓄电池一但加入电解液后长期不用，由于它的“自放电”特性，电池就会逐渐硫酸化。因此，如果您的蓄电池已经加液、又必须要搁置一段时间，建议您每3个月对电池进行一次充电。■
参考文献
（美）戴维·林登：《电池手册》（原著第3版）化学工业论文导读：出版社，2007年版。朱松然主编：《铅蓄电池技术》（第2版）机械工业出版社，2002年版。伊晓波：《铅酸蓄电池制造与过程控制》机械工业出版社，2005年版。上一页123
出版社，2007年版。
朱松然主编：《铅蓄电池技术》（第2版）机械工业出版社，2002年版。
[3] 伊晓波：《铅酸蓄电池制造与过程控制》机械工业出版社，2005年版。