阀控式蓄电池内部“开路”的原因\危害及处理
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摘要：从实际工作中发现的蓄电池重大缺陷开始论述蓄电池内部开路的原因。电池内部开路原因有电解液干涸、极板损坏断裂、蓄电池工艺等原因，有的内部接近开路状态，但并非完全开路，只是电池内部形成一个很大的电阻。即蓄电池内阻增大，造成蓄电池本身的压降增大。放电时由开路电池形成的大电阻分担了蓄电池组的大部分电压，造成直流电压急剧下降。充电机故障由蓄电池组供电时，在很短的时间内将造成直流失电。
关键词：直流电源 阀控式蓄电池 电解液干涸
中图分类号：TM911文献标识码： A
极板开路 运行维护 故障处理
引言：在电力变电站中，都拥有各自的直流系统，平时直流系统中的蓄电池组处于浮充电备用状态，当交流电失电时，蓄电池必须能向事故性负荷提供能量。如事故照明、交流不停电电源、事故停电过程中的断路器跳合闸负荷等，同时也必须为事故停电过程中的控制、信号、自动装置、保护装置及通信等负荷提供能量。显然，在交流失电的事故状态下，蓄电池是电厂及电力变电站的唯一的能源供给者，是电厂及电力变电站赖以运行的动力心脏。所以，对蓄电池的合理的、有效的运行管理与维护一直是人们所关心的课题。尤其在信息技术迅速发展的现代社会，人们对电力供应的可靠性要求越来越高，哪怕是瞬间的断电，都可能造成无法估量的损失。
目前阀控铅酸蓄电池电力系统中得到了广泛的应用。
1 阀控铅酸蓄电池内部“开路”实列
2011年5月9日，邯郸供电公司名关变电站蓄电池进行核对性放电试验，发现13#蓄电池内部接近开路。该组蓄电池情况如下：
表1 故障蓄电池参数
蓄电池型号 1GFM-200
容量 200AH
投运时间 2005年6月
类型 阀控
数量 1组（108）
上次容量试验时间 2008年
1.1故障背景及现象
3月份直流普查时发现13#蓄电池浮充电压为2.77V，明显高于其他电池电压 (正常浮充电压为2.20-2.25V)。经检查其他电池电压均正常，连线接触良好。
5月6日-8日蓄电池容量试验。
6日对蓄电池进行补充电。将整组电池电压增加为254V，蓄电池单体电压应为2.30-2.38V之间。测量13#蓄电池电压为3.57V。
7日早5：00开始对蓄电池组进行放电（放电电流为20A）。正常情况下应放电10小时至电池组电压最低值190V。可是刚刚开始放电1分钟，放电装置报警提示电压低于190V，同时听到“噗”的电池放气的声音。我们立即停止放电，进行检查。结果发现13#蓄电池严重发热，并有一股刺鼻的烧焦味。
1.2故障分析
将13#蓄电池壳体打开发现电解液干涸。这样以来内部接近开路状态，但并非完全开路，只是电池内部形成一个很大的电阻。即蓄电池内阻增大，造成13#蓄电池本身的压降增大，所以电池电压高。当大电流充电、放电时，电池本身的压降更大。
a.蓄电池组
蓄电池型号 1GFM-200
容量 200AH
投运时间 2005年6月
类型 阀控
数量 1组（108）
上次容量试验时间 2008年
负荷
正常情况下蓄电池组对负荷放电示意图
b.蓄电池组 13#蓄电池形成的电阻
阀控式铅酸蓄电池 标称电压（V）
2 6 12
运行中的电压偏差值 ±0.05 ±0.15 ±0.3
开路电压最大差值 0.03 0.04 0.06
放电终止电压 1.80 5.25
（1.75×3） 10.5
（1.75×6）
负荷
故障蓄电池组对负荷放电示意图
放电时，电流突然增加到20A。使13#电池内部很快发热，发热的后果造成13#电池内部电阻再次加大，然后更加发热。如此恶性循环使蓄电池内部严重发热、内阻急剧增大，直至完全开路。这样以来，放电时由13#电池形成的大电阻分担了蓄电池组的大部分电压，造成负荷电压急剧下降。
1.3可能造成的严重后果
1.3.1充电机故障由蓄电池组供电时（直流负荷电流一般为4~5A），在数分钟内
直流电压将低于190V，在很短的时间内将造成直流失电。
1.3.2电磁机构的断路器合不上闸。
1.4处理结果更换13#蓄电池
1.5警示
直流规程明确规定阀控蓄电池容量试验周期为：新投运第1年进行容量试验，以后每2-3年进行一次容量试 验，运行6年以后，宜每年进行一次容量试验。
容量试验是检查蓄电池容量的唯一手段，同时容量试验的过程还能发现蓄电池潜在的许多隐患。目前，我们已有很多单位不重视蓄电池的容量试验工作，甚至根本就没有此项工作。目前各厂家的质量存在差异，只要有个别电池存在质量问题，就会造成整组蓄电池不能满足运行要求。
2 一组电池内如何辨别开路电池
当一组蓄电池内有开路电池时，可用采用以下方法对电池组进行检测：
2.1电压测量法：在线情况下，对单节电池进行测量，电压较大的电池往往属于开路电池。测量设备可以是万用表、高特电子的智能蓄电池监测系统、无线蓄电池检测系统等。
2.2蓄电池组离线状态下，对电池组做电压检测，会发现某单体电池无电压显示，电池组端电压为零。
2.3放电测试时，空开合上后放电负载无电流流过。
2.4还有一种情况，电池在平时均充、浮充情况下正常，当大电流瞬间放电时，栅板与汇流排的焊接处由于焊接工艺不好，根据热量Q=I2Rt，会产生熔融现象。时间久了，栅板与汇流排可能会断开，这样一来，其他栅板就承担了更大电流，熔融加速，引起恶性循环，最终导致栅板与汇流排的完全断开，电池形成开路。因此，蓄电池大电流瞬间放电（动态放电）是一种检测开路电池的较好方法。
3开路电池对安全生产，设备有哪些影响
当电池组中存在着开路电池时，我们分以下两种情况下讨论其对安全生产及设备的影响。
3.1交流不失电时：变电站的电磁合闸需使用到蓄电池供电，当存在开路电池时，会使得设备无法正常合闸，影响到安全生产。
3.2交流失电时：由于开路电池存在，整组蓄电池与直流设备，无法为变电站的直流设备提供电源，情况严重将造成重大事故。
4 蓄电池内部有哪些因素会导致电池开路和短路
由于蓄电池自身原因造成的电池开路和短路，主要原因有以下几方面：
4.1蓄电池厂家的生产工艺和原材料的品质原因。
4.2工程实施过程中，蓄电池的安装工艺问题，如电池接线时螺丝与极柱的拧紧程度。过松则容易引起接触不良使用时电池电压偏低；应力过大则容易引起极柱变形，电池密封性变差，使得电池出现漏液、爬液等现象。
4.3当蓄电池的日常维护不当情况下（如过充、过放、环境温度过高），蓄电池会表现出失水、鼓胀等现象。这些往往是造成电池早期失效的重要原因。
4 阀控蓄电池维护
对阀控式铅酸电池的维护有严格的要求，切莫因为“密封”、“免维护”而有所松懈。
在通信与电力两个大行业中都极为重视电池(包括阀控式铅酸电池)的运行与维护。一般认为要做以下工作：
5.1经常检查项目
a)检测蓄电池端电压；
b)连接处有无松动；
c)极柱、安全阀周围是否有渗酸与酸雾逸出；
d)电池壳体有无渗漏和变形；
5.2如有以下情况之一应进行充电
a)浮充电压有两只以上低于2．18V；
b)放出20%以上额定容量；
c)搁置不用时间超过三个月；
d)全浮充运行达三个月；
5.3蓄电池核对性放电
a)每年（新安装或大修后）应做一次核对性额定容量放电试验，对不能停运的蓄电池组，做额定容量50%的核对性放电容量试验；
b)蓄电池放电期间，每半小时应测量一次端电压、放电电流，直至单体电池电压下降至电池下限，终止放电；
5.4运行中的维护
a)应经常检查电池浮充状态是否正常，电池的浮充电压(25℃)应按说明书规定值进行；
b)蓄电池端子应用螺栓、螺母连接，蓄电池间的连接电压降ΔU＜8mV；
c)电池组中各单体电池间的开路电压最高与最低差值不大于20mV；浮充时单体电池端电压的最大差值应不大于50mV；
5.5阀控式铅酸蓄电池的电压偏差值及终止电压值：
表2 蓄电池电压偏差值
阀控式铅酸蓄电池 标称电压（V）
2 6 12
运行中的电压偏差值 ±0.05 ±0.15 ±0.3
开路电压最大差值 0.03 0.04 0.06
放电终止电压 1.80 5.25
（1.75×3） 10.5
（1.75×6）
交流失电的事故状态下，蓄电池是电厂及电力变电站的唯一的能源供给者，是电厂及电力变电站赖以运行的动力心脏。对蓄电池的合理的、有效的运行管理与维护，尤其对蓄电池的开路检测是十分重要的。
参考文献：
【1】HDG40-15059-2010 电力系统用蓄电池直流电源装置运行与维护技术规程
【2】HDG40-15053-2010 直流电源系统检修规范