变电站蓄电池失效分析及对策措施

变电站蓄电池失效分析及对策措施

李岩刘立才

（国网新疆电力公司塔城供电公司新疆塔城834700）

摘要：变电站蓄电池是一个复杂的化学/电化学过程体系，在变电站使用过程中很难准确判断电池的健康状态，给变电站安全运行带来隐患。本文研究了阀控式密闭铅酸蓄电池失效的各种原因，并针对性地提出有效的应对措施。通过蓄电池的优化设计和科学合理维护方法，延长蓄电池使用寿命，提高蓄电池可靠性，使得蓄电池在事故情况下充分发挥其效能，保障变电站乃至整个电网的安全运行，以供参考。

关键词：变电站；蓄电池失效；对策

1变电站中蓄电池的作用

随着对变电站综合自动化和智能化要求的提升，越来越多的继保设备、通信设备、智能测控装置被“武装”至变电站。出于工作稳定性考虑，这些设备的部分功能须由直流电源来完成。在正常情况下，直流电源由直流屏的变流模块产生；故障情况下（即所用变中断输出交流电气量），直流电源则须依赖蓄电池输出。因此，蓄电池在变电站中主要作为事故后备而存在。

2变电站蓄电池失效原因分析

阀控式密闭铅酸蓄电池（VRLA）具有安全性好、技术成熟、价格便宜、维护工作量小等优势，被广泛地应用变电站系统。

2.1正极板栅腐蚀

正极板栅腐蚀是VRLA电池的一种最为常见失效模式。铅酸蓄电池的板栅处于强酸性，强氧化及高电位环境中，正板栅合金是热力学不稳定的，氧化腐蚀过程是不可避免的。在正极板栅表面金属铅会氧化形成一层致密的氧化膜，阻碍电解液与板栅合金的直接接触，使得氧化膜覆盖下的合金处于钝化状态，减缓了板栅的腐蚀速率，使得蓄电池拥有较长的使用寿命。

2.2负极汇流排腐蚀

负极汇流排腐蚀是VRLA电池特有的设计结构引起的一种失效模式。由于贫液和氧复合的特性，负极汇流排表面电位随着离开集群距离的增大而升高，使负极汇流排电位高于PbSO4/Pb的平衡电位，金属铅会发生缓慢的腐蚀转化为粉末状PbSO4晶体。当腐蚀严重时，汇流排表面甚至内部会发生严重的粉化，导致其机械强度的降低，在应力的作用下汇流排发生断裂，从而导致电池断路失效。

2.3热失控

热失控是指蓄电池在恒压充电时，电流和温度发生一种积累性的相互促进的作用，并逐步损坏蓄电池的现象。由于VRLA电池采用密封贫液紧装配式设计，电池散热性较差，大量热量积累在蓄电池内部，引起电池温度迅速升高。温度升高又使电池内阻下降，导致浮充电流增大。增大的浮充电流使蓄电池内部温度进一步升高，升高的温度又使浮充电流增大，不断反复形成恶性循环。当浮充电流增加到足够大时，VRLA电池便发生热失控，电池槽体发生膨胀变形，最终导致电池失效。

2.3电池漏液

蓄电池密封不严或者电池壳体破裂都会引起电池漏液。一般蓄电池漏液主要由于蓄电池壳盖之间密封不严或者极柱腐蚀爬酸造成的。另外，虽然蓄电池外壳采用强度较好的ABS和PP两种聚合物高分子材料，但在运输、堆放、安装的过程中由于碰撞跌落等原因而导致蓄电池壳体损坏破裂，也会导致电池漏液。蓄电池漏液容易导致极柱及连接排腐蚀，增加接触内阻，引起极柱连接处温度升高，严重时甚至可能引发蓄电池壳体燃烧。除此之外，蓄电池漏液必然引起蓄电池失水，导致电池容量下降，寿命损失。

3蓄电池科学运维

3.1定期对蓄电池进行核对性放电试验

蓄电池在浮充运行过程中不可避免会发生老化失效，如何准确判断电池容量，及时发现失效电池对于提高变电站运行的安全性具有重要意义。核对性容量放电是准确测量电池容量的唯一方法。这种方法可以发现单体蓄电池的容量不足以及外部电路的异常，提高蓄电池运行的可靠性。同时，核对性放电可以消除负极在浮充过程中的积累PbSO4晶体，避免形成不可逆的硫酸盐化，引起电池容量损失。一般来说，每隔1～2年对VRLA电池进行一次核对性放电，运行了6年以后的VRLA电池，应每年做一次核对性放电，重要变电站应适当缩短核对性容量放电周期，以便及时发现问题，提高变电站安全性。

3.2加强蓄电池的日常维护

蓄电池失效除了直接体现在放电容量降低外，有些失效模式还会反映在电池运行工程中的电流，温度，电压及内阻等参数的变化。因此，加强日常对蓄电池组外观、浮充电压、内阻、温度等参数的检测维护，能够尽早发现电池失效，降低诸如电池漏液起火，负极汇流排断裂（断路失效）等严重的安全隐患。

3.3正确设置蓄电池的浮充电压

VRLA电池一般通过浮充来补偿电池自放电以及维持氧复合循环的需要，使得电池能够保持在最佳的工作状态。浮充电压是VRLA电池运行工作的关键参数。浮充电压过高，浮充电流随之增大，腐蚀电流和氧复合电流增大，板栅腐蚀以及水损耗加剧，电池使用寿命降低；浮充电压过低，电池不能处于欠充电状态，引起负极不可逆硫酸盐化，导致电池容量衰减、使用寿命缩短。因此，必须合理设定VRLA电池浮充电压值。不同的VRLA电池生产厂家对浮充电压的要求不同，一般设定2V型蓄电池的浮充电压值在2.23～2.27V之间。VRLA电池性能受环境温度的影响，浮充电压需要随环境温度变化而修正，即进行温度补偿，通常情况下基准温度为25℃，当温度每降低1℃，2V电池浮充电压值应增加3mV，反之应降低3mV。

结束语

总的来说，蓄电池是变电站直流系统中核心部件，为二次系统的正常运行提供保障。然而，蓄电池过早失效的情况常有发生，给变电站安全运行带来的风险。本文针对影响阀控式密封铅酸蓄电池寿命的因素提出了改进蓄电池设计和科学运维的应对措施，从而有助于延长蓄电池使用寿命，提高蓄电池可靠性，保障变电站的安全运行。

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