如何通过系统管理延长直流屏蓄电池使用寿命

目前110 kV、35 kV等级的中低压变电站内，配备蓄电池的设备主要是直流屏和通信装置。现就直流屏备用蓄电池的使用寿命问题做一简单探讨。
一、 站内直流系统对蓄电池的运行要求
蓄电池作为站内直流系统的备用电源，要求平时保持在一定的充电水平，以便在直流屏高频开关电源或硅整流装置交流失电，发生故障导致不能输出直流电源时，能及时投入，从而不影响站内直流设备和直流回路的正常运行。因此，蓄电池本身性能应能满足其容量、电压在一定时间内（包括直流电源装置检修期间），维持在较高水平。只有这样，才能保证站内直流系统的安全可靠运行。
二、 蓄电池的运行现状
随着无人值守变电站的普及，变电站直流系统逐步采用免维护铅酸蓄电池。部分变电站运行、检修人员把“免维护”理解为“不维护”，站内蓄电池的实际运行情况往往不尽如人意。
以蒙阴县公司所辖35 kV 泰山变电站和35 kV高都变电站为例，两站同时更换免维护铅酸蓄电池，运行两年期间，每年对电池只进行一次深度活化，蓄电池运行状态多为浮充状态，维护量确实很小，电池的各项参数符合规程要求。但到第三年，泰山变电站部分电池电压开始降低，至第三年底，大多数电池电压降低到标准值以下，个别电池降至8 V以下。第四年初，蓄电池均充已不能转为浮充电，其性能指标不能满足运行要求，只得更换一组新的蓄电池。
高都变电站蓄电池也存在同样的问题。泰山变电站和高都变电站的蓄电池的使用年限均在3年以内，远远达不到厂家设计的5年年限，直接缩短寿命40%。
三、 导致蓄电池寿命缩短的原因分析
1. 沿用厂家建议和习惯做法
由于是免维护蓄电池，且直流系统为自动控制充电模式，运行比较可靠，按厂家建议，每年只进行一次活化。由于前两年运行状况良好，随即认可了对蓄电池的这种管理模式。由于电池潜在的问题，前两年在运行中并未显露出来，多年运行后，电池容量大幅度下降。
2. 运行状态的不同，电池老化的程度也不同
蒙阴县公司所辖泰山、高都变电站为35 kV变电站，处在末端，运行方式单一，操作机会极少，电池的放电量很低，几乎得不到活化，容量降低很快；而110 kV蒙阴变电站是枢纽变电站，运行方式多变，操作频繁，电池经常放电，且放电量很大，活化频率较高，容量易保持在较高水平。
3. 对蓄电池性能缺乏了解，日常运行维护管理不当
按照直流系统反事故措施要求，浮充电运行的蓄电池组，除制造厂有特殊规定外，应采用恒压方式进行浮充电。浮充电时，应严格控制单体电池的浮充电压上、下限，防止蓄电池因充电电压过高或过低而损坏，即避免长期过充电或欠充电。以现在普遍使用的阀控式密封铅酸蓄电池为例，实践证明，实际的浮充电压与规定的浮充电压相差5%时，其使用寿命将缩短一半。
蓄电池浮充电压一般按U(25) = E + 0.1设定（E为单体电池额定电压），生产厂家有说明的，应按照说明要求进行设定。均充限流电流可按I = (0.1～0.125)C10（C10为蓄电池10小时率放电电流）进行设定，最大充电电流不能超过1.5C10。而在日常维护中往往忽略这个细节，不能根据不同型号、厂家的蓄电池对充电参数的具体要求不同区别对待，而是采用统一的均、浮充电参数，甚至随意设置充电参数，最终导致了对蓄电池性能的破坏。
另外，还要防止过放电。过放电电压的设定：以2 V电池为例，阀控密封铅酸蓄电池放电时限为10 h，放电电压为1.8～1.9 V。
4. 系统参数的改变，使蓄电池的充放电频率和深度降低，加速了电池老化，进而大幅度降低容量
有的系统断路器的操作机构均为电磁型，合闸电流大，且指示灯为大电流的灯泡，使蓄电池的放电电流增大，均充电次数多，可使电池经常得到活化，电池的容量始终保持在一个较高水平。随着断路器的操作机构逐步更换为弹簧储能型，合闸电流很小，且指示灯也更换为小电流的节能型灯泡，使蓄电池的放电电流减小，几乎没有均充机会，只运行在浮充状态，电池的活化频率极低，电池的极板活性物质逐步固化，使电池的容量逐步降低，直至下降到标准值以下。
5. 其他因素影响
蓄电池安装不规范，存储运输中对蓄电池的损坏及蓄电池的工作环境温度、通风状况等不符合要求也会对蓄电池的性能及寿命造成不利影响。无人值守条件下监测系统不完善，也是造成缩短使用年限的一个重要原因。
这里重点分析环境温度的影响。阀控密封铅酸蓄电池由于结构原因（极板紧密装配、贫液设计、完全密封）散热不利，其充电电压与温度关系密切。具体说，阀控密封铅酸蓄电池的充电电压具有负温度系数：-3 mV/℃。即温度每升高1℃，单个蓄电池充电电压将下降3 mV。否则，易造成热失控（热失控：充电时，蓄电池内部气体复合本身就是放热反应，使蓄电池内部温度升高，如浮充电电压不变，充电电流将增大，析气量增大，促使温度升得更高，而由于结构原因不易散热，将造成热失控。另外温度过高，将导致极板活性物质脱落，极板变形和腐蚀，而使电池寿命变短。所以，一定要根据环境温度的变化，对浮充电压进行补偿，还应有防高温措施）。
四、 相关对策
针对以上分析及现场调查统计发现，从用户角度来说，造成蓄电池使用寿命缩短的主要原因还有以下几点，针对这些因素，可采取相应的措施。
1. 活化深度、周期固定。针对这一问题，可人为的缩短活化周期，例如由每年一次改为每季度、每月一次；改变活化深度，例如每月进行一次小容量放电（放电深度的30%），每季度进行一次中等容量放电（放电深度的50%），每年进行一次大容量放电（放电深度的100%，放电深度要严格掌握，防止将蓄电池放垮）。
2. 运行状态不同。可进行相关维护管理制度的完善，加大对电网末端变电站蓄电池的监测力度，增加巡视次数。 在保养维护过程中，蓄电池组的性能差异，就好比木桶的短板效应，性能一致才是最有效的维护。人工巡视的方法相对来说比较落后，用户也可通过安装先进的蓄电池在线监测系统，实时监测其运行状态，并通过远动传输至监控中心。例如长开电子科技的ABMS系列，该产品有着在线管理、自动检测的独立管理系统，能帮助你更好地管理、维护蓄电池组。