林立鵬

（廣東電網(wǎng)有限責(zé)任公司佛山供電局，廣東 佛山528000）

0 引言

蓄電池作為變電站自動(dòng)化控制、繼電保護(hù)、監(jiān)控、操作、照明的重要保證，通常被稱為變電站直流系統(tǒng)的“心臟”，在交流失電的情況下，通過直流系統(tǒng)對二次設(shè)備進(jìn)行供電，成為變電站系統(tǒng)電源的最后一道防線。當(dāng)前，在變電站直流系統(tǒng)中所使用的蓄電池大部分都更新為閥控電池，這種蓄電池?fù)碛辛己玫拿芊庑院洼^長的使用壽命。然而，運(yùn)行結(jié)果表明，環(huán)境的變化將嚴(yán)重影響蓄電池的運(yùn)行質(zhì)量和使用壽命。本文著重分析溫濕度、重合閘、備自投、人為操作等因素對變電站蓄電池室環(huán)境的影響，并列出相應(yīng)的應(yīng)對措施。

1 閥控電池工作原理

閥控式密封鉛酸蓄電池采用陰極吸收式的電化學(xué)原理和獨(dú)特結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的材料，從而保證電池內(nèi)的氧氣循環(huán)復(fù)合的建立。其氧氣循環(huán)化學(xué)反應(yīng)方程為：

過程：

從以上反應(yīng)原理可以看出，蓄電池在正常充放電時(shí)，內(nèi)部電解液會(huì)發(fā)生分解—化合循環(huán)反應(yīng)，這樣可以保證電解液不會(huì)損失。

2 溫度對蓄電池的影響

2．1 環(huán)境溫度和電池容量關(guān)系的計(jì)算式

依據(jù)我國標(biāo)準(zhǔn)，閥控式密封鉛酸蓄電池放電時(shí)，若溫度不是標(biāo)準(zhǔn)溫度（25℃），則需將實(shí)測電量換算成標(biāo)準(zhǔn)的實(shí)際電量Ce，即：

式中，Cr為非標(biāo)準(zhǔn)溫度下電池放電量；t為放電的環(huán)境溫度；K為溫度系數(shù)。

溫度與容量的關(guān)系曲線如圖1所示，溫度越高，容量越高。國內(nèi)試驗(yàn)數(shù)據(jù)表明，溫度每升高6℃，蓄電池的壽命縮短一半。溫度越低，容量越低，當(dāng)溫度為5℃時(shí)，蓄電池的容量只有額定容量的70%。

2．2 溫度對電池內(nèi)阻的影響

試驗(yàn)表明，如果環(huán)境溫度為0～30℃，電池的內(nèi)阻隨溫度升高而降低，當(dāng)電池溫度降低時(shí)，電池的內(nèi)阻逐漸增大，電池內(nèi)阻與溫度呈直線變化關(guān)系。所以，電池核容工作溫度在0～30℃范圍內(nèi)，電解液的導(dǎo)電性好。

圖1 溫度與容量的關(guān)系曲線圖

當(dāng)環(huán)境溫度降至0℃以下時(shí)，由于蓄電池內(nèi)硫酸溶液黏度變大，硫酸溶液比電阻增大，加重了電極極化影響。數(shù)據(jù)表明，溫度每降低10℃，內(nèi)阻約增大15%左右，這就使得蓄電池容量明顯減小。

2．3 溫度對充放電的影響

閥控式密封蓄電池中的浮充電流對溫度非常敏感，溫度每變化10℃，電流將出現(xiàn)成倍的變化；在同一充電電流之下，浮充電壓降低，溫度會(huì)升高。如果不進(jìn)行溫度調(diào)節(jié)，會(huì)影響電池內(nèi)阻，而導(dǎo)致電池充電效果下降，讓電池長期形成記憶效應(yīng)，容量也逐步下降。倘若在低溫下充電，擴(kuò)散電流密度明顯減小，而交換電流密度減小不多，所以濃差極化加劇，則會(huì)引起充電效率的降低。另一方面，上次放電的硫酸鉛在低溫下的飽和度又使電池充放電反應(yīng)阻力增加，因而進(jìn)一步降低了充電效率。倘若電池在10℃以上的環(huán)境溫度下充電，極化作用會(huì)明顯減小，硫酸鉛溶解速率和溶解度都可提高，加之在較高溫度下氧擴(kuò)散速率也增大，在這些綜合因素的影響下電池充放電效率就會(huì)提高。

3 影響蓄電池運(yùn)行環(huán)境的因素

3．1 重合閘動(dòng)作對蓄電池空調(diào)的影響

重合閘作為變電站繼電保護(hù)的一種重要方式，當(dāng)線路出現(xiàn)故障時(shí)會(huì)自動(dòng)跳開斷路器，在故障消除后，電源斷路器自動(dòng)重合。

當(dāng)變電站因?yàn)橹睾祥l導(dǎo)致瞬間失電后，站內(nèi)的空調(diào)將失去電源，許多空調(diào)設(shè)備哪怕是在0．5 s之后恢復(fù)電源，也不能重新自動(dòng)開啟，必須通過人工方式開啟空調(diào)。而當(dāng)前對于變電站來講，很多都是無人值守的智能變電站，這就使得空調(diào)設(shè)備很難及時(shí)開啟。

3．2 備自投動(dòng)作對蓄電池空調(diào)的影響

備自投是變電站一種備用電源自投方式，當(dāng)變電站主供電源故障時(shí)，備用電源自動(dòng)投入。對具有備自投的變電站，當(dāng)主供電源出現(xiàn)故障時(shí)，一般在2 s內(nèi)立即切換到備用電源，但這仍然會(huì)使空調(diào)設(shè)備瞬間失壓，影響到變電站無自啟動(dòng)功能的空調(diào)，造成室內(nèi)溫度異常。

3．3 蓄電池排放氣體對蓄電池環(huán)境的影響

蓄電池在運(yùn)行過程中，會(huì)出現(xiàn)排氣現(xiàn)象。這些氣體主要是氫氣，還有一些腐蝕性的氣體，將直接導(dǎo)致蓄電池本體受到腐蝕。如果排出的氫氣濃度過大，遇到火花還會(huì)導(dǎo)致火災(zāi)。這個(gè)問題對變電站來講是致命的風(fēng)險(xiǎn)。

3．4 人為操作對蓄電池空調(diào)的影響

人為操作包括空調(diào)設(shè)備電源檢修、站用變壓器檢修、站用電源定期輪換等，這些工作會(huì)使空調(diào)設(shè)備瞬間失去電源。此時(shí)需要人工開啟空調(diào)設(shè)備，造成工作量的增加。有些工作人員會(huì)忘記開啟電源，這也是造成蓄電池環(huán)境異常的原因之一。

4 保障變電站蓄電池運(yùn)行環(huán)境質(zhì)量的措施

第一，針對變電站蓄電池室有制冷和供暖設(shè)施的，溫度應(yīng)該保持在20～25℃之間，從而保障蓄電池的正常運(yùn)行。第二，在蓄電池室安裝環(huán)境監(jiān)測控制系統(tǒng)（圖2），實(shí)現(xiàn)對溫度、濕度、氫氣的24 h監(jiān)測、告警。系統(tǒng)可實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)收集、統(tǒng)計(jì)、分析功能。第三，實(shí)現(xiàn)來電自啟動(dòng)空調(diào)功能，同時(shí)系統(tǒng)可恢復(fù)空調(diào)設(shè)備原運(yùn)行狀態(tài)。第四，加強(qiáng)對室內(nèi)蓄電池氣體排放的監(jiān)測?？赏ㄟ^設(shè)計(jì)自動(dòng)排氣系統(tǒng)的方式，如安裝排氣扇等，對蓄電池室進(jìn)行排氣，降低氣體濃度。第五，加強(qiáng)對室內(nèi)溫度的監(jiān)控，在室內(nèi)溫度過高的情況下，禁止蓄電池以浮充的方式運(yùn)行，從而防止蓄電池超溫。第六，自動(dòng)控制空調(diào)設(shè)備，能根據(jù)環(huán)境狀態(tài)實(shí)現(xiàn)溫度調(diào)節(jié)、抽濕、加熱的自動(dòng)切換功能，并可進(jìn)行遠(yuǎn)方調(diào)節(jié)。

圖2 蓄電池室環(huán)境監(jiān)測控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)方案

5 結(jié)語

本文分析了閥控式密封鉛酸蓄電池的原理、溫度對蓄電池質(zhì)量的影響以及造成蓄電池室環(huán)境異常的原因，提出了變電站蓄電池環(huán)境維護(hù)方案，希望能為變電站蓄電池的維護(hù)運(yùn)行工作提供參考。

［1］陳蕾．電氣設(shè)備故障檢測診斷方法及實(shí)例［M］．2版．北京：中國水利水電出版社，2012．

［2］廣東電網(wǎng)公司東莞供電局．變電站直流系統(tǒng)典型故障分析［M］．北京：中國電力出版社，2014．