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摘要：因变电站继电保护与直流系统是密不可分的，直流系统在变电站或换流器中充当着不可取代的作用。唯有直流系统的可靠运行，才能保证保护动作的正确性，保证换流器内相关器件的稳定运行。与普通的铅酸蓄电池相比，铅酸阀控蓄电池具有重量轻、占地面积小、结构紧凑、无酸雾污染、自放电低、不用补充或更换电解液、蓄电池室防爆防酸要求低、大电流放电能力强等优点。然而，多年的使用经验表明，因使用环境恶劣及其内部电解质的变化，铅酸阀控蓄电池的使用寿命往往比理论值要短的多。因此，对铅酸阀控蓄电池进行活化，延长其使用寿命是很有必要的。
关键词：铅酸阀控蓄电池；脉冲；活化
从上世纪八十年代起，铅酸阀控蓄电池开始在国内大量安装使用，初期安装的电池主要为进口产品，在九十年代末，国产电池才在许多领域开始大量使用。大部分厂家声称其产品的寿命在十年以上，但是，在实际使用中许多电池寿命只有只有5～6年，条件恶劣者甚至在使用2～3年后便会出现容量明显下降的现象。
影响蓄电池的内在质量主要表现在蓄电池硫化，造成硫化的两个重要因素：一是极化电压，二是记忆效应，其中极化电压是在充电过程中，电荷堆积于蓄电池电极上而产生的反向，实际上表现为蓄电池内阻的增大。消除极化电压的有效方法，是采用负极性脉冲在蓄电池两端瞬间放掉电极上堆积的反极性电荷。记忆效应则可通过多次充放电来消除。落后蓄电池的活化是采用模糊数学控制理论，完全模拟蓄电池自身的充放电特性导出的多级充放电算法。模拟的结果完全再现每块蓄电池的自身充放电特征，达到激活落后电池提升其容量的目的，硫酸盐结晶被离子化，并作为一种活性材料不断地溶解在电解液中，降低蓄电池的内阻，稳定充电电压。经过活化激活后可恢复和提升电池的实际容量。据此可知，对蓄电池进行修复活化是很有必要的，以下是目前国内较主流的几种铅酸阀控蓄电池活化方法。
一、全充全放修复法（深放电修复法）
简介：全充全放法就是采取对蓄电池完全充满电后再完全放电修复的方法。
特点：
（1）全充全放修复法主要是对轻度硫化、内阻较高的蓄电池具有一定的修复作用，同时此方法还可以有效的激活电瓶深层的活性物质，提高蓄电池容量；
（2）此法的关键是放电一定要充分，并且是对每个电池进行单独的充分放电，全充全放修复法不可经常使用，最多三个月使用一次。
二、浅循环大电流充电法
简介：对已硫化电池，采用大电流5h率以内电流，对电池充电至稍过充状态，控制液温不超过40度为宜，然后放电30%，如此反复数次可减轻和消除硫化现象。
此法机理：用过充电析出气体对极板表面轻微硫化盐冲刷，使其脱附溶解并转化为活性物质。
特点：对于轻微硫化可明显修复，但对老电池不适用，因为在析出气体冲刷硫酸盐的同时也对正极板的活性物产生蓄电池单体活化仪强烈冲刷，使活性物质变软甚至脱落。
三、添加活性剂
简介：对硫化的电池，加入纯水与硫酸钠、硫酸钾、酒石酸等物质混合液，采取正常充放电几次，然后倒出纯水加入稍高密度酸液调整电池内酸液至标准液浓度，容量恢复至80%以上可认为修复成功。
此法机理：加入的这些硫酸盐配位掺杂剂，可与很多金属离子，包括硫酸盐形成配位化合物，形成的化合物在酸性介质中是不稳定的，不导电的硫化层将逐步溶解返回到溶液中。
特点：采用化学方法，消除硫酸铅结晶，不仅成本高，增加电池内阻，并且还改变了电解液的原结构，修复后的使用期较短，副作用较大，其修复率约为40%左右。
四、水疗法
简介：主要是通过硫化的极板在纯水充电，使硫酸盐逐步溶解并排除电池外。具体做法就是倒出电解液，换为纯水，用O，05C左右的电流充电，充电十小时以上，再倒掉电解液，换为纯水，反复充——放——充——放几次，经数十小时甚至十几天，最后在充足电的情况下用密度稍高的电解液调整电池内电解液密度至标准溶液密度，一般硫化现象可解除，容量恢复至80%以上可认为修复成功。
此法机理：加水降低了溶液中硫酸铅的饱和度，用降低酸液密度提高硫酸盐的溶度积，采取小电流长时间充电以降低欧姆极化延缓水分解电压的提早出现，最终使硫化现象在溶解和转化为活性物质中逐渐减轻或消除，按照这一理论，如果用大电流充电，将电池温度控制在45℃左右，并加以振荡可以加大硫酸铅溶解度，加快电化学反应速度，除硫效果更明显。
特点：此法对于开口式蓄电池比较适用，对于硫化严重现象亦可反复处理，无须投资设备即可自行修复，缺点是过程太繁琐，对密封电池不适用。
五、脉冲修复
1、高电压大电流脉冲充电
简介：利用高电压大电流对蓄电池充电，通过负阻击穿来消除硫化。
此法机理：从固体物理学上来讲，任何绝缘层在足够高的电压下都可以被击穿，一旦绝缘层被击穿，就会由绝缘状态转变为导电状态。如果对电导差、蓄电池脉冲活化仪
阻值大的硫酸盐层施加瞬时的高电压，就可以击穿大的硫酸盐结晶。如果这个高电压足够短，并且进行限流，在打穿硫化层的同时适当控制充电电流，就不会引起电池析气。电池析气量取决于电池的端电压和充电电流的大小，如果脉冲宽度足够短，占空比（占空比是指在一个脉冲循环内，通电时间相对于总时间所占的比例）足够大，就可以在保证击穿粗大硫酸盐结晶的条件下，同时发生的微充电来不及形成析气，在充电过程中加入负脉冲，对降低电池温升有促进作用，就更能保证在击穿硫酸盐层时减少极板的气体析出，这样就实现了脉冲消除硫化。
特点：这種方法速度快、见效快，但是消除硫化只能取得暂时的效果，并且会在消除硫化过程中带来加重失水和正极板软化问题，严重影响电池的使用寿命。
2、大结晶谐振法
简介：采用小电流频率高达8KHZ以上，利用大结晶谐振的方法来溶解硫酸铅固体。 此法机理：从原子物理学上来说，硫离子具有5个不同的能级状态，处于亚稳定能级状态的离子趋向于迁落到稳定的共价健能级存在。在稳定的共价键能级状态，硫以包含8个原子的环形分子形式存在，这8个原子的环形分子模式是一种稳定的组合，难以跃变和被打碎，电池的硫化现象就是这种稳定的能级。要打碎这些硫化层的结构，就要给环形分子提供一定的能量，促使外层原子加带的电子被激活到下一个高能带，使原子之间解除束缚。每一个特定的能级都有唯一的谐振频率，谐振频率以外的能量过高会使跃迁的原子处于不稳定状态，
过低能量不足以使原子脱离原子团的束缚，这样脉冲修复仪在频率多次变换中只要有一次与硫化原子产生谐振，就能使硫化原子转化为溶解于电解液的自由离子，在特定条件下转化回活性物质，重新参与电化学反应。
去硫化脉冲频率取8.33KHZ以上，脉冲的瞬间电压一般根据产品所体现的功能需要，采取的瞬间电压为60V～300V之间，充电脉冲宽度900ms，间隔10ms，放电50ms，测试开路电压40ms，上升沿陡直，去硫化效果好；放电脉冲选用3 Q电阻，放电电流为3～4.5A。从克服极化的角度来说，所加的负脉冲时间上要很短，一般在时间上往往是正脉冲的5%左右，幅度是正脉冲的1.5～3倍。
特点：采取谐振法是硫酸铅结晶体重新化为晶体细小、电化学性高的可逆硫酸铅，使其能正常参与充放电的化学反应，修复率约为60%左右，但是修复时间长，往往在120小时以上。
在以上方法中，添加活性剂活化法和水疗法因破坏了蓄电池的原有结构，故不被推荐使用。现在市面上的修复仪多以循环充放电以及脉冲修复法为原理，但这种方法需将变电站中使用的铅酸阀控蓄电池取下进行活化，甚至于有的活化仪同时只能对一块电池进行活化。在这种情况下，一种在线活化装置就能良好的解决这个问题，现简单介绍一种现有的蓄电池在线活化仪。
如图1所示，将蓄电池修復仪在线接入到电源系统中，可以对蓄电池进行活化修复处理，不影响用电实际负载的供电，当在修复的过程中遇到交流停电或修复仪自身故障等突发情况，修复仪旁路装置启动，被修复电池自动接入电源系统为实际负载供电，有效避免系统瘫痪的风险。
图2所示为修复仪充电单元的工作原理图，电源输入单相220 VAC，经EMI处理后，通过初级升压预稳压技术在整流滤波和DC-DC功率转换级之间串入一个有源Boost升压型APFC电路作为前置级，通过控制电路的控制，一方面强迫输入电流跟随输入电压变化从而实现高功率因数，另一方面反馈输出电压到控制电路使之稳定，从而使DC/DC变换器的输入实现预稳。DC/DC变换电路采用正激电路形式，具有电路形式简单、工作可靠等优点。
该技术的特点在于能够在线活化以及具有快速容量分析的能力，具有节能、省时、维护成本低、活化效率高等先进性，使电池的修复不需要断开电池与负载的连接，可以很好的解决传统容量放电能量浪费的问题并降低交流停电造成系统瘫痪的风险。
对蓄电池进行有效维护以延长其使用寿命，是当今变电站继电保护与直流系统亟待解决的问题，在现有活化方法的基础上推陈出新，研制更为便捷、安全、高效的在线活化装置也是一个值得所有电气入思考的问题，相信在不久的将来这个问题一定会得到完美的解决。
关键词：铅酸阀控蓄电池；脉冲；活化
从上世纪八十年代起，铅酸阀控蓄电池开始在国内大量安装使用，初期安装的电池主要为进口产品，在九十年代末，国产电池才在许多领域开始大量使用。大部分厂家声称其产品的寿命在十年以上，但是，在实际使用中许多电池寿命只有只有5～6年，条件恶劣者甚至在使用2～3年后便会出现容量明显下降的现象。
影响蓄电池的内在质量主要表现在蓄电池硫化，造成硫化的两个重要因素：一是极化电压，二是记忆效应，其中极化电压是在充电过程中，电荷堆积于蓄电池电极上而产生的反向，实际上表现为蓄电池内阻的增大。消除极化电压的有效方法，是采用负极性脉冲在蓄电池两端瞬间放掉电极上堆积的反极性电荷。记忆效应则可通过多次充放电来消除。落后蓄电池的活化是采用模糊数学控制理论，完全模拟蓄电池自身的充放电特性导出的多级充放电算法。模拟的结果完全再现每块蓄电池的自身充放电特征，达到激活落后电池提升其容量的目的，硫酸盐结晶被离子化，并作为一种活性材料不断地溶解在电解液中，降低蓄电池的内阻，稳定充电电压。经过活化激活后可恢复和提升电池的实际容量。据此可知，对蓄电池进行修复活化是很有必要的，以下是目前国内较主流的几种铅酸阀控蓄电池活化方法。
一、全充全放修复法（深放电修复法）
简介：全充全放法就是采取对蓄电池完全充满电后再完全放电修复的方法。
特点：
（1）全充全放修复法主要是对轻度硫化、内阻较高的蓄电池具有一定的修复作用，同时此方法还可以有效的激活电瓶深层的活性物质，提高蓄电池容量；
（2）此法的关键是放电一定要充分，并且是对每个电池进行单独的充分放电，全充全放修复法不可经常使用，最多三个月使用一次。
二、浅循环大电流充电法
简介：对已硫化电池，采用大电流5h率以内电流，对电池充电至稍过充状态，控制液温不超过40度为宜，然后放电30%，如此反复数次可减轻和消除硫化现象。
此法机理：用过充电析出气体对极板表面轻微硫化盐冲刷，使其脱附溶解并转化为活性物质。
特点：对于轻微硫化可明显修复，但对老电池不适用，因为在析出气体冲刷硫酸盐的同时也对正极板的活性物产生蓄电池单体活化仪强烈冲刷，使活性物质变软甚至脱落。
三、添加活性剂
简介：对硫化的电池，加入纯水与硫酸钠、硫酸钾、酒石酸等物质混合液，采取正常充放电几次，然后倒出纯水加入稍高密度酸液调整电池内酸液至标准液浓度，容量恢复至80%以上可认为修复成功。
此法机理：加入的这些硫酸盐配位掺杂剂，可与很多金属离子，包括硫酸盐形成配位化合物，形成的化合物在酸性介质中是不稳定的，不导电的硫化层将逐步溶解返回到溶液中。
特点：采用化学方法，消除硫酸铅结晶，不仅成本高，增加电池内阻，并且还改变了电解液的原结构，修复后的使用期较短，副作用较大，其修复率约为40%左右。
四、水疗法
简介：主要是通过硫化的极板在纯水充电，使硫酸盐逐步溶解并排除电池外。具体做法就是倒出电解液，换为纯水，用O，05C左右的电流充电，充电十小时以上，再倒掉电解液，换为纯水，反复充——放——充——放几次，经数十小时甚至十几天，最后在充足电的情况下用密度稍高的电解液调整电池内电解液密度至标准溶液密度，一般硫化现象可解除，容量恢复至80%以上可认为修复成功。
此法机理：加水降低了溶液中硫酸铅的饱和度，用降低酸液密度提高硫酸盐的溶度积，采取小电流长时间充电以降低欧姆极化延缓水分解电压的提早出现，最终使硫化现象在溶解和转化为活性物质中逐渐减轻或消除，按照这一理论，如果用大电流充电，将电池温度控制在45℃左右，并加以振荡可以加大硫酸铅溶解度，加快电化学反应速度，除硫效果更明显。
特点：此法对于开口式蓄电池比较适用，对于硫化严重现象亦可反复处理，无须投资设备即可自行修复，缺点是过程太繁琐，对密封电池不适用。
五、脉冲修复
1、高电压大电流脉冲充电
简介：利用高电压大电流对蓄电池充电，通过负阻击穿来消除硫化。
此法机理：从固体物理学上来讲，任何绝缘层在足够高的电压下都可以被击穿，一旦绝缘层被击穿，就会由绝缘状态转变为导电状态。如果对电导差、蓄电池脉冲活化仪
阻值大的硫酸盐层施加瞬时的高电压，就可以击穿大的硫酸盐结晶。如果这个高电压足够短，并且进行限流，在打穿硫化层的同时适当控制充电电流，就不会引起电池析气。电池析气量取决于电池的端电压和充电电流的大小，如果脉冲宽度足够短，占空比（占空比是指在一个脉冲循环内，通电时间相对于总时间所占的比例）足够大，就可以在保证击穿粗大硫酸盐结晶的条件下，同时发生的微充电来不及形成析气，在充电过程中加入负脉冲，对降低电池温升有促进作用，就更能保证在击穿硫酸盐层时减少极板的气体析出，这样就实现了脉冲消除硫化。
特点：这種方法速度快、见效快，但是消除硫化只能取得暂时的效果，并且会在消除硫化过程中带来加重失水和正极板软化问题，严重影响电池的使用寿命。
2、大结晶谐振法
简介：采用小电流频率高达8KHZ以上，利用大结晶谐振的方法来溶解硫酸铅固体。 此法机理：从原子物理学上来说，硫离子具有5个不同的能级状态，处于亚稳定能级状态的离子趋向于迁落到稳定的共价健能级存在。在稳定的共价键能级状态，硫以包含8个原子的环形分子形式存在，这8个原子的环形分子模式是一种稳定的组合，难以跃变和被打碎，电池的硫化现象就是这种稳定的能级。要打碎这些硫化层的结构，就要给环形分子提供一定的能量，促使外层原子加带的电子被激活到下一个高能带，使原子之间解除束缚。每一个特定的能级都有唯一的谐振频率，谐振频率以外的能量过高会使跃迁的原子处于不稳定状态，
过低能量不足以使原子脱离原子团的束缚，这样脉冲修复仪在频率多次变换中只要有一次与硫化原子产生谐振，就能使硫化原子转化为溶解于电解液的自由离子，在特定条件下转化回活性物质，重新参与电化学反应。
去硫化脉冲频率取8.33KHZ以上，脉冲的瞬间电压一般根据产品所体现的功能需要，采取的瞬间电压为60V～300V之间，充电脉冲宽度900ms，间隔10ms，放电50ms，测试开路电压40ms，上升沿陡直，去硫化效果好；放电脉冲选用3 Q电阻，放电电流为3～4.5A。从克服极化的角度来说，所加的负脉冲时间上要很短，一般在时间上往往是正脉冲的5%左右，幅度是正脉冲的1.5～3倍。
特点：采取谐振法是硫酸铅结晶体重新化为晶体细小、电化学性高的可逆硫酸铅，使其能正常参与充放电的化学反应，修复率约为60%左右，但是修复时间长，往往在120小时以上。
在以上方法中，添加活性剂活化法和水疗法因破坏了蓄电池的原有结构，故不被推荐使用。现在市面上的修复仪多以循环充放电以及脉冲修复法为原理，但这种方法需将变电站中使用的铅酸阀控蓄电池取下进行活化，甚至于有的活化仪同时只能对一块电池进行活化。在这种情况下，一种在线活化装置就能良好的解决这个问题，现简单介绍一种现有的蓄电池在线活化仪。
如图1所示，将蓄电池修復仪在线接入到电源系统中，可以对蓄电池进行活化修复处理，不影响用电实际负载的供电，当在修复的过程中遇到交流停电或修复仪自身故障等突发情况，修复仪旁路装置启动，被修复电池自动接入电源系统为实际负载供电，有效避免系统瘫痪的风险。
图2所示为修复仪充电单元的工作原理图，电源输入单相220 VAC，经EMI处理后，通过初级升压预稳压技术在整流滤波和DC-DC功率转换级之间串入一个有源Boost升压型APFC电路作为前置级，通过控制电路的控制，一方面强迫输入电流跟随输入电压变化从而实现高功率因数，另一方面反馈输出电压到控制电路使之稳定，从而使DC/DC变换器的输入实现预稳。DC/DC变换电路采用正激电路形式，具有电路形式简单、工作可靠等优点。
该技术的特点在于能够在线活化以及具有快速容量分析的能力，具有节能、省时、维护成本低、活化效率高等先进性，使电池的修复不需要断开电池与负载的连接，可以很好的解决传统容量放电能量浪费的问题并降低交流停电造成系统瘫痪的风险。
对蓄电池进行有效维护以延长其使用寿命，是当今变电站继电保护与直流系统亟待解决的问题，在现有活化方法的基础上推陈出新，研制更为便捷、安全、高效的在线活化装置也是一个值得所有电气入思考的问题，相信在不久的将来这个问题一定会得到完美的解决。