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摘要：蓄电池在变电站直流系统的储能原件，是系统可靠运行的核心部件，为电力系统中二次系统负载提供安全、稳定、可靠的电力保障，确保保护设备、通信设备、自动化设备的正常运行。蓄电池的维护也一直是直流系统维护工作的重点和难点。本文就变电站直流系统阀控式铅酸蓄电池运行及维护进行了简单的分析。
关键词：变电站；直流系统；阀控式铅酸蓄电池；运行；维护
1.阀控式铅酸蓄电池工作原理
阀控式铅酸蓄电池（Valve Regulated Lead Acid Battery，简称VRLA电池）是完全密封的一种铅酸蓄电池，其充放电过程中不会出现漏酸现象，电池盖子上设有一个安全阀，当电池内部的气压升高到一定数值时，安全阀就会自动打开排出气体，然后再自动关闭，这个过程中不会导致空气进入电池内部。
VRLA电池密封中的难点是充电后期的水解反应，也就是说，当充电达到一定电压时，蓄电池的正极上会释放出氧气，负极上会释放出氢气。释放气体带出的酸雾会污染环境，而电解液中的水份也在随之减少，必须加水维护，为了克服这些缺点，VRLA电池从四个方面来解决了这些问题，形成独特的密封机理。一是采用多元优质板栅合金，提高气体释放的过电位，减少了气体的释放量。二是让负极比正极多出10%的容量，正极释放出的氧气与负极接触就可生成水，这样既解决了加水问题，又使得负极一直处于欠充电状态，从而抑制了氢气的释放。三是采用新型超细玻璃纤维隔板使得氧气易于流通到负极，并生成水，这种隔板具有吸附硫酸电解液的功能，所以即使电池倾倒，也不会出现电解液泄漏现象。四是采用密封式阀控滤酸结构，使酸雾不能逸出，达到保护环境的效果。
2. VRLA电池运行的故障、原因和对策
变电站直流电源系统中的VRLA电池运行故障主要表现为：容量达不到标称容量，甚至从刚放电就达到下限；蓄电池组无容量输出，个别蓄电池出现开路状态；长期使用的蓄电池出现浮充电压离散性问题；没有及时充放电导致电池性能降低；蓄电池运行中出现外壳持续升温现象等。这些常见故障影响了VRLA电池组的正常运行，严重的还会导致变电站事故的出现。出现这些故障的原因主要有三种：蓄电池失水、板栅被腐蚀、硫酸铅形成。当VRLA电池失水超过15%时，其容量就会出现大幅度降低，电池性能大大降低，此时必须更换新的VRLA电池。一般来说，VRLA电池长期处于高于25℃的环境中、充电电流过大、浮充电压过高等都可能导致电池失水现象。均充频繁、电解液干涸等都会导致正极的板栅被腐蚀，逐渐被氧化进而失去其板栅功能。蓄电池长期处于充电不足、放电后未能及时充电、浮充电压偏低等都会导致硫酸铅的形成，进而导致电池容量不足，甚至出现开路状态，导致变电站供电的不良。
第一，由于蓄电池是成组使用的，而每节电池都会存在制作工艺的不一致性，进而导致浮充电压离散性问题。对此，我们应加强浮充电压的测量和维护，测量每节电池浮充电压值，判断其是否存在过高或偏低现象，对于浮充电压偏低的电池，应进行在线补充电。测量电池的电阻值是否符合要求，对于内阻偏大的应进行活化处理，对于内阻严重偏大或是电压非常高/非常低的电池应立即更换。
第二，若蓄电池的极柱在运行中出现漏液现象就会影响到变电站直流电源系统的可靠接地，出现这一現象的原因多是电池设计的缺陷。对此，一旦发现漏液现象，及时清理干净电池架，并更换蓄电池，严重时需要更换整组蓄电池。在日常管理中及时擦拭极柱上的电解液，并加强蓄电池运行的检测，及时发现问题，处理问题。
3.VRLA电池维护措施
如图1所示为VRLA电池中氧的化合反应示意图，可以明显看出，正极的氧释放量多少决定了是否能实现免维护。当蓄电池长期处于浮充电压过大时，正极产生的氧就会无法扩散，无法与负极的铅发生化学反应，氧气累积在电池内部，内部压力过大时安全阀自动打开降压，就会导致氧气被释放出去，也就减少了水的生成，这个时候就需要采取恰当的维护措施保证蓄电池的正常运行。实践经验告诉我们，VRLA电池在使用一段时间后就会出现性能降低或是失效现象，必须加强日常维护工作。
第一，选择蓄电池时，应选择配备实时监控和智能管理系统的主充电设备模块，以便管理人员及时监测到蓄电池运行的异常情况，并采取针对性措施解决问题。当主充电设备模块出故障时，备用模块能迅速开启投入使用，避免因模块的故障而造成过放电现象。
第二，蓄电池运行期间，检测人员要检查蓄电池的接线螺栓是否存在发热现象、蓄电池外观是否完好无损、连接导线螺栓是否存在松动户腐蚀现象，拧紧松动的螺栓，对腐蚀的接头进行清洁处理。
第三，长期不用的蓄电池应每隔2-3个月进行一次充电，有效避免电池硫酸盐化变质。每年进行一次大充大放，活化电池内部的活化物质，恢复电池容量。
第四，当蓄电池运行三个月后，应进行补充电。随时结合蓄电池的运行状况确定是否需要补充电。当整组蓄电池中出现个别落后的蓄电池时，不能采用整组补充充电法来处理个别落后的蓄电池，这样有可能导致其他正常的蓄电池出现过度充电现象。
第五，妥善保存蓄电池的运行数据资料，并每半年进行一次数据分析工作，将这半年的运行数据资料与蓄电池的原始数据资料进行对比分析，若发现异常情况，应及时处理。
4.结语
蓄电池作为直流电源系统的重要组成部分，其安全稳定运行关系到变电站的安全稳定运行。虽然说阀控式铅酸蓄电池较传统铅酸蓄电池有较大进步，性能更优，但是仍然需要加强运行维护，做好容量监控、状态监控工作，及时发现异常现象，并采取合适的措施解决，保证蓄电池组的稳定运行。在当今阀控式铅酸蓄电池在变电站直流电源系统中运用越来越广的形势下，总结运行管理以及维护经验具有重要现实意义，本文总结了阀控式铅酸蓄电池的密封机理，并简单介绍了其运行中可能出现的故障，分析故障产生原因，并提出几点解决措施，另外再提出了几点日常维护措施，供同行参考，希望对同行有所帮助。
参考文献：
[1]邓科.变电站直流系统阀控式铅酸蓄电池运行及维护对策探析[J].科技创新导报，2012（30）：73.
[2]黄媛，吕林，陈井锐，等.电网变电站直流系统蓄电池模型[J].四川电力技术，2011，34（6）：67-70.
[3]李博.变电站阀控式铅酸蓄电池的运行与维护[J].河北工程技术高等专科学校学报，2013（3）：43-46.
[4]刘桂刚.谈谈阀控式铅酸蓄电池的维护[J].广西电业，2003（6）：114-116.
关键词：变电站；直流系统；阀控式铅酸蓄电池；运行；维护
1.阀控式铅酸蓄电池工作原理
阀控式铅酸蓄电池（Valve Regulated Lead Acid Battery，简称VRLA电池）是完全密封的一种铅酸蓄电池，其充放电过程中不会出现漏酸现象，电池盖子上设有一个安全阀，当电池内部的气压升高到一定数值时，安全阀就会自动打开排出气体，然后再自动关闭，这个过程中不会导致空气进入电池内部。
VRLA电池密封中的难点是充电后期的水解反应，也就是说，当充电达到一定电压时，蓄电池的正极上会释放出氧气，负极上会释放出氢气。释放气体带出的酸雾会污染环境，而电解液中的水份也在随之减少，必须加水维护，为了克服这些缺点，VRLA电池从四个方面来解决了这些问题，形成独特的密封机理。一是采用多元优质板栅合金，提高气体释放的过电位，减少了气体的释放量。二是让负极比正极多出10%的容量，正极释放出的氧气与负极接触就可生成水，这样既解决了加水问题，又使得负极一直处于欠充电状态，从而抑制了氢气的释放。三是采用新型超细玻璃纤维隔板使得氧气易于流通到负极，并生成水，这种隔板具有吸附硫酸电解液的功能，所以即使电池倾倒，也不会出现电解液泄漏现象。四是采用密封式阀控滤酸结构，使酸雾不能逸出，达到保护环境的效果。
2. VRLA电池运行的故障、原因和对策
变电站直流电源系统中的VRLA电池运行故障主要表现为：容量达不到标称容量，甚至从刚放电就达到下限；蓄电池组无容量输出，个别蓄电池出现开路状态；长期使用的蓄电池出现浮充电压离散性问题；没有及时充放电导致电池性能降低；蓄电池运行中出现外壳持续升温现象等。这些常见故障影响了VRLA电池组的正常运行，严重的还会导致变电站事故的出现。出现这些故障的原因主要有三种：蓄电池失水、板栅被腐蚀、硫酸铅形成。当VRLA电池失水超过15%时，其容量就会出现大幅度降低，电池性能大大降低，此时必须更换新的VRLA电池。一般来说，VRLA电池长期处于高于25℃的环境中、充电电流过大、浮充电压过高等都可能导致电池失水现象。均充频繁、电解液干涸等都会导致正极的板栅被腐蚀，逐渐被氧化进而失去其板栅功能。蓄电池长期处于充电不足、放电后未能及时充电、浮充电压偏低等都会导致硫酸铅的形成，进而导致电池容量不足，甚至出现开路状态，导致变电站供电的不良。
第一，由于蓄电池是成组使用的，而每节电池都会存在制作工艺的不一致性，进而导致浮充电压离散性问题。对此，我们应加强浮充电压的测量和维护，测量每节电池浮充电压值，判断其是否存在过高或偏低现象，对于浮充电压偏低的电池，应进行在线补充电。测量电池的电阻值是否符合要求，对于内阻偏大的应进行活化处理，对于内阻严重偏大或是电压非常高/非常低的电池应立即更换。
第二，若蓄电池的极柱在运行中出现漏液现象就会影响到变电站直流电源系统的可靠接地，出现这一現象的原因多是电池设计的缺陷。对此，一旦发现漏液现象，及时清理干净电池架，并更换蓄电池，严重时需要更换整组蓄电池。在日常管理中及时擦拭极柱上的电解液，并加强蓄电池运行的检测，及时发现问题，处理问题。
3.VRLA电池维护措施
如图1所示为VRLA电池中氧的化合反应示意图，可以明显看出，正极的氧释放量多少决定了是否能实现免维护。当蓄电池长期处于浮充电压过大时，正极产生的氧就会无法扩散，无法与负极的铅发生化学反应，氧气累积在电池内部，内部压力过大时安全阀自动打开降压，就会导致氧气被释放出去，也就减少了水的生成，这个时候就需要采取恰当的维护措施保证蓄电池的正常运行。实践经验告诉我们，VRLA电池在使用一段时间后就会出现性能降低或是失效现象，必须加强日常维护工作。
第一，选择蓄电池时，应选择配备实时监控和智能管理系统的主充电设备模块，以便管理人员及时监测到蓄电池运行的异常情况，并采取针对性措施解决问题。当主充电设备模块出故障时，备用模块能迅速开启投入使用，避免因模块的故障而造成过放电现象。
第二，蓄电池运行期间，检测人员要检查蓄电池的接线螺栓是否存在发热现象、蓄电池外观是否完好无损、连接导线螺栓是否存在松动户腐蚀现象，拧紧松动的螺栓，对腐蚀的接头进行清洁处理。
第三，长期不用的蓄电池应每隔2-3个月进行一次充电，有效避免电池硫酸盐化变质。每年进行一次大充大放，活化电池内部的活化物质，恢复电池容量。
第四，当蓄电池运行三个月后，应进行补充电。随时结合蓄电池的运行状况确定是否需要补充电。当整组蓄电池中出现个别落后的蓄电池时，不能采用整组补充充电法来处理个别落后的蓄电池，这样有可能导致其他正常的蓄电池出现过度充电现象。
第五，妥善保存蓄电池的运行数据资料，并每半年进行一次数据分析工作，将这半年的运行数据资料与蓄电池的原始数据资料进行对比分析，若发现异常情况，应及时处理。
4.结语
蓄电池作为直流电源系统的重要组成部分，其安全稳定运行关系到变电站的安全稳定运行。虽然说阀控式铅酸蓄电池较传统铅酸蓄电池有较大进步，性能更优，但是仍然需要加强运行维护，做好容量监控、状态监控工作，及时发现异常现象，并采取合适的措施解决，保证蓄电池组的稳定运行。在当今阀控式铅酸蓄电池在变电站直流电源系统中运用越来越广的形势下，总结运行管理以及维护经验具有重要现实意义，本文总结了阀控式铅酸蓄电池的密封机理，并简单介绍了其运行中可能出现的故障，分析故障产生原因，并提出几点解决措施，另外再提出了几点日常维护措施，供同行参考，希望对同行有所帮助。
参考文献：
[1]邓科.变电站直流系统阀控式铅酸蓄电池运行及维护对策探析[J].科技创新导报，2012（30）：73.
[2]黄媛，吕林，陈井锐，等.电网变电站直流系统蓄电池模型[J].四川电力技术，2011，34（6）：67-70.
[3]李博.变电站阀控式铅酸蓄电池的运行与维护[J].河北工程技术高等专科学校学报，2013（3）：43-46.
[4]刘桂刚.谈谈阀控式铅酸蓄电池的维护[J].广西电业，2003（6）：114-116.