伍民玉，蒋高宇，刘 波
（湛江发电厂，广东 湛江 524099）
摘 要：直接分析并指出湛江发电厂阀控密封铅酸(VRLA)蓄电池提前报废的原因是运行维护不足造成的，为此，提出了新的电池容量检测法和运行维护的改进措施，建议推广直流系统在线监控，真正意义上提高VRLA蓄电池的使用寿命。
关键词：阀控式铅酸(VRLA)蓄电池；直流；蓄电池
Problems in application of valveregulated lead acid batteries and
improvement measures
WU Minyu,JIANG Gaoyu,LIU Bo
(Zhanjiang Power Plant,Zhanjiang,Guangdong 524099,China)
Abstract:A valveregulated lead acid(VRLA)battery pack in Zhanjiang Power Plant has to be scrapped before the due date.An analysis is made on the problem,and insufficient maintenance is deemed to be the reason.A new method to detect the capacity of VRLA batteries and the improvement measures in maintaining them are put forward.The spreading of online battery monitoring in DC system is suggested as well to extend the service life of VRLA batteries.
Keywords:valveregulated lead acid(VRLA)battery;DC;storage battery
湛江发电厂使用英国CHLORIDE厂制造的POWERSAFE系列VB型阀控密封铅酸蓄电池，控制用蓄电池为VB50-450AH，动力用蓄电池为VH34-1000AH，平时浮充电运行，当市电停电后恢复供电时先均充再转至浮充。
阀控式铅酸（valveregulate lead acid,VRLA）蓄电池自20世纪70年代问世以来，以方便、耐用而迅速地占领了越来越多的市场，代替了电力、电信等领域原使用最多的开放式铅酸蓄电池。VRLA蓄电池具有的优点：自放电低、大电流放电能力强、重量轻、占地少、无酸雾污染、维护少；缺点是对浮充、均充电压及使用环境要求高。因此蓄电池投入使用后，由于使用、维护不当会导致电池壳变形、电解液渗漏、容量不足、电池端电压不均匀等后果。
VRLA蓄电池从引进使用开始，就被称为免维护电池，引起了人们的一些误解，便认为这种电池既耐用又不需要维护。其实，所谓VRLA电池具有免维护的功能，是指在规定条件下使用期间不需维护（根据GB 2900-11—28《蓄电池名词术语》中的定义，该规定依据IEC标准制定），只是相对传统铅酸电池维护而言，特指使用期间勿需加酸加水，在实际工作中仍需履行维护手续。
1VRLA蓄电池在应用中存在的问题
1.1VRLA蓄电池出现渗液现象
湛江发电厂控制Ⅱ组蓄电池于1996年安装投入使用，2003年11月进行蓄电池常规检查时，发现该组蓄电池在接线螺栓处出现渗液，接线螺栓处出现裂纹的蓄电池达到29个，检查蓄电池的浮充电压差别较大，最低与最高电压已相差410 mV，根据此现象，判断整组蓄电池已报废，但是，厂家资料说明该系列蓄电池在正确使用情况下，使用寿命可达12年。其它蓄电池组的使用年限在4～6年，由图1所示的4组蓄电池浮充电压检测情况可以看出，另外3组蓄电池也有浮充电压不均衡等早期容量损失现象。表1给出了4组蓄电池的浮充电压情况，可见动力蓄电池组的浮充电压不均衡情况比控制蓄电池组好很多。
1.2原因分析
1.2.1运行工况的影响
控制Ⅰ组、Ⅱ组蓄电池长期处于浮充状态，浮充电压不均衡，很多蓄电池的浮充电压偏离正常浮充电压，少数电池过充电，少数电池欠充电，长期浮充使蓄电池正极硫化严重；动力Ⅰ组、Ⅱ组的电动机负荷每月定期起动，即动力Ⅰ组、Ⅱ组蓄电池都存在放电、充电循环，使电极的活性物质PbO2得到活化，故动力Ⅰ组、Ⅱ组蓄电池的浮充电压平衡情况较控制Ⅰ组、Ⅱ组好得多，但4组蓄电池均未主动做过均衡充电及小容量放电维护，端电压差值均已超标。
1.2.2日常维护工作不到位
a)每年进行一次核对性容量试验，不符合规程[1]的试验间隔要求，试验的放电、充电模式未按规程[1]的要求进行；
b)备用蓄电池长期浮充备用，使VRLA蓄电池正极板硫化，浮充电压不均衡，当单体最高、最低浮充电压相差50 mV时，未按规程[1]要求进行均衡充电维护工作；
c)蓄电池在线监测系统只监视蓄电池浮充端电压，不能有效监视蓄电池的早期容量损失，不能及时找出劣化电池予以活化或更换；
d)未及时根据环境温度调节蓄电池的浮充电压，整定的VRLA蓄电池补充充电的均充时间间隔选择不当，均充电压选择不当。
从以上分析可知：蓄电池浮充、均充电压的选择对VRLA蓄电池长寿命运行相当关键，按照使用说明书，湛江发电厂使用的VRLA蓄电池在25～29 ℃环境下的浮充电压应为2.25～2.27 V，单位均充电压不大于2.40 V，但依据多个电池厂的数据，降低均充电压，延长均充时间会大大降低蓄电池的析氢、析氧量，从而减少电池的水分损失，规程[1]要求VRLA蓄电池的均充电压取2.30～235 V。
采用合适的检测方法找出劣化电池予以活化或更换，则是保持整组蓄电池正常运行的关键，目前几种蓄电池容量检测方法共用的局面也是VRLA蓄电池得不到较好维护的原因之一。
2测量阀控式铅酸蓄电池容量的方法比较
2.1单体浮充电压监测法
单体蓄电池的浮充电压与蓄电池的容量不是一一对应的关系，图2所示为正常电池与劣化电池的浮充-放电-均充电压曲线对比（正常电池的特性用曲线1表示，劣化电池的特性用曲线2表示）。图2中的第一阶段为浮充阶段，正常电池与劣化电池的电压接近；第二阶段为放电阶段，从该阶段中可以得知两个电池的性能，劣化电池一开始放电，电压便急剧下降到1.9 V以下，以后回升到1.9 V左右并维持了一段时间，很快便开始下降，到最后已接近终止电压了，再看正常电池，放电时下降不多，下降到2.05 V左右，少许回升后，端电压基本保持稳定，说明放电势头强劲，电池性能较好；第三阶段为均充阶段。从以上3个阶段来看，在浮充时，劣化电池与正常电池的电压相差无几，但放电时，其性能比正常电池差很多，已起不到备用电池的作用了。
由以上试验可看出，计算机监测浮充电压可及时发现电压不均衡现象，可及时发现浮充电压与环境温度的不对应情况，但对蓄电池早期容量损失现象起不到检测作用。
2.2单体电池内阻测量法
蓄电池内阻很小，约几十微欧，测试电流要达到30 A以上，才能准确地测试电池的内阻值。先测量放电电池的电流，测定负载断开的瞬间电压差，据此计算出准确的电池内阻值，内阻大的为劣化电池。
这种方法可准确判断劣化电池，但对蓄电池的早期容量损失不能判断。
2.3电池开路电压测量法
对于新电池，电池开路电压与蓄电池容量存在一一对应的关系，图3所示为POWERSAFE系列电池在环境温度为20 ℃时的开路电压与放电容量C3（3 h的额定容量）的关系图，但对于已劣化的电池，此表只作参考，因极板腐蚀后最终放电容量会比查表所得容量低得多。
2.4完全核对性放电容量试验检测法
以I10（10 h放电容量的额定电流）放电至终止电压n×1.8 V(1组蓄电池由n个蓄电池组成)停止放电，隔1～2 h后再用I10电流进行恒流限压充电至均充电压，转以均充电压恒压充电，当充电电流小至0.1 I10后1 h转为浮充电，浮充电压按蓄电池平均温度动态调节。
此方法可较准确地测量电池剩余容量，但试验间隔长，且对VRLA蓄电池寿命有损伤，必须严格按间隔年限执行。
2.5整组电池在线放电-充电检测法
使放电电流小于0.1I10，每月定期卸荷5%C10（10 h的额定容量），根据放电曲线由分析软件计算出蓄电池的剩余容量。
从以上容量检测方法可看出，若配备在线蓄电池监测系统，在线放电-充电法可无损快速测量蓄电池容量，若无在线监测条件，可采用开路电压测量法检测单个VRLA蓄电池的容量，或用离线式单体蓄电池容量检测仪也可达到准确测量VRLA蓄电池容量的结果。
3改进措施
3.1优化运行措施
a)将VRLA蓄电池放电5%C10纳入每季度定期工作，利用放电曲线筛选容量落后电池，放电后均充电一次，均充电压取2.30 V（环境温度为25～29 ℃），当充电电流＜0.1I10后1 h转为浮充电，使电池活性物质活化，浮充电压均衡。
b)当蓄电池的单体浮充电压与对应的环境温度超标时发出报警，应及时根据室温调节电池浮充电压，或在电池室安装空调使环境温度尽量保持±2.5 ℃，以免频繁调节浮充电压。
c)当单体最高、最低浮充电压相差50 mV时，进行一次放电-均衡充电维护工作。
d)改进VRLA蓄电池的全核对性放电容量检测方法：用I10电流恒流放电，当蓄电池端电压下降到n×1.8 V停止放电，隔1～2 h后再用I10电流进行恒流限压充电至n×2.30 V（环境温度为25～29 ℃），转为以n×2.30 V恒压充电，当充电电流＜0.1I10后1 h转为浮充电，浮充电压按蓄电池平均温度动态调节。
投运第一年做全核对性放电容量检测，以后每隔2～3年进行一次，运行6年后每年进行一次。
3.2优化维护措施
优化运行维护措施为新的VRLA蓄电池激活方法。一直以来，没有办法阻止电池的硫酸化过程，也没有任何方法阻止硫酸化合物覆盖在铅极板上。但是今天，脉冲电池活化再生仪利用脉冲技术，令硫酸化合物分子震动、分解、脱离铅极板，同时消降溶解在电解液中，脉冲活动不断地进行直至铅极板上的硫酸化合物完全清除，同时能够防止新的硫酸化合物形成和覆盖在铅极板上，确保铅极板干净，使得电池处于高峰工作状态，电池的寿命大幅度延长，再充电更迅速、效果更好。
3.3实行直流系统蓄电池在线监测
直流系统蓄电池监测是近几年发展的新技术，直流蓄电池在线监测可以在线监测蓄电池的电压平衡情况，及时发现落后电池，及时发现浮充电压与环境温度不匹配状况，若配合充电器的起停操作，可以方便地利用短时放电曲线估算每个电池的容量，在核对性容量放电试验时，更是大大减少试验人员的操作量。
4结束语
VRLA蓄电池使用方便、长久，作为备用电源，广泛用于电力、电信行业，但其维护的方法应适当，才能达到经久耐用的效果。浮充、均充电压的选择是关键，定期给电池卸荷活化，均衡浮充电压，根据室温及时调节浮充电压，正确检测电池剩余容量，广泛推行在线监控，这样才能延长VRLA蓄电池的使用寿命。
参考文献
[1] DL/T 724—2000，电力系统用蓄电池直流电源装置运行与维护技术规程[S].
[2] 汪海霞，李京，陈志蓉，等.电力系统用阀控式密封铅酸蓄电池的选择和应用[M].北京：中国电力出版社，2001
