铅酸蓄电池“硫酸化”故障分析与处理.pdf

第 2 9卷 第 1 8 7期 电力 系统通信 2 0 0 8年 5月 1 0日T e l e c o mmu n i c a t i o n s f o r E l e c t r i c P o w e r S y s t e m V01 2 9 NO 1 8 7 Ma y1 0， 2008 63 铅 酸蓄 电池“ 硫 酸化 故 障分析 与处理 饶 思传 ( 孝感供 电公 司调度通信 中心 ， 湖北 孝感 4 3 2 0 0 0 ) 摘 要 ： 介绍 了铅 酸 蓄 电池化 学反 应原 理和 工作 特性 ， 分析 了电池 产 生“ 硫 酸 化 ” 的现 象及 原 因， 给 出 了解 决“ 硫 酸化 ” 电池 的 处理 步骤 ， 同时也指 出 了预 防产 生“ 硫 酸 化” 的方 法。 对 于通 信 用铅 酸 蓄 电池 的运行 维护 工作 具有 很好 的借 鉴 作 用。 关键词 ： 铅酸蓄电池； 硫酸化 ； 故障； 处理 中图分 类号 ： T M 9 1 2 文献标志码 ： B 文章编号 ： 1 0 0 57 6 4 1 ( 2 0 0 8 ) 0 5 0 0 6 3 0 3 0 引言 阀控 式 密封铅 酸 蓄 电池作 为化 学 电源 ， 被广 泛 用于电力 系统通信 设备 的在线供 电， 具有绿 色环 保、 可靠性高、 维护方便 、 运行费用低等特点， 通常 的设计使用寿命在 1 0年左右 ( 与运行环 境、 使 用 方法 、 维 护 措 施 有 关 ) 。 由 于 在 电 力 系 统 变 电 站 内， 2 2 0 V交流供电有 保障 ， 蓄电池 很少运行在放 电状态 ， 加上 现 场 运 行参 数 设 置不 当 ， 长期 处 于 浮 充状态 的蓄电池除使用寿命大打折扣外 ， 还容易出 现 “ 硫 酸化 ” 的故 障 ， 导 致 蓄 电池 实 际使 用 年 限缩 短 。本 文就 阀控式 密 封铅 酸 蓄 电池 “ 硫 酸 化 ” 的故 障进 行 了分析 ， 并 提 出有针 对性 的处 理方 法 。 1 电池“ 硫酸化 ” 的故障现象与分析 在正 常 条件 下使 用 的蓄 电 池体 内正 负 极板 上 的活 性物质 ， 大 多 是 软硫 酸铅 的小 结 晶 ， 均 匀分 布 在极板 中， 在充电时很容易恢复成原来 的二氧化铅 和 绒状铅 ， 这 是一 种很 正 常 的硫 酸 化 的化学 反应 。 一 般所谓 “ 硫 酸化 ” 是 指 不正 常 的状 况 。在 电 池使 用不 当 、 长期 充 电不 足 或 处 于半 放 电 的状 态 、 缺液极 板 长期 外露 、 过放 电未及 时充 电予 以恢 复容 量 等情 况下 ， 极 板 上逐 渐 生成 粗 大 的硫 酸 铅 结 晶 ， 这种结晶导电性差 ， 体积大， 会堵塞极板 的微孔 ， 阻 碍电解液 的渗透作用 ， 增加 内阻。在常规充电时不 易恢复 ， 或为不可逆 ， 使极板 中的活性物质减少 ， 造 成容量降低 。 1 1 故障 现象 电池发 生不 同 程 度 的 “ 硫 酸 化 ” 故 障后 ， 对 其 收 稿 日期 ：2 0 0 71 11 4； 修 回 日期 ： 2 0 0 71 22 8 充 电时 ， 硫 酸铅 不 能 自溶及 有效 地进 行 氧化还 原反 应 。在 C 1 0 ( 1 0 h放完) 放电率 时， 端 电压下降较 快 ， 一般 1 2 h降到 1 8 V左右 ； 充电时端 电压上 升很快 ， 电压 高达 2 9 V。“ 硫 酸化 ” 后 电池 内阻增 大 ， 充 电时 蓄 电池本 体温 度上 升较 快 。 1 2原 因与分 析 电池 “ 硫酸 化 ” 故 障 产 生 的原 因有 产 品本 身 的 质 量 问题 ， 也 有使 用 维护 不 当 的问题 。 ( 1 ) 产品先天不足， 气阀值偏低或密封工艺未 达到技术要求造成水分过早蒸发。蓄 电池极板上 部失 液缺 水后 电解 液 浓 度偏 高 ， 内部 放 电加 快 ， 硫 酸铅 作用 加强 ， 且 充 电 时硫 酸 铅 尚未 充 分还 原 时 ， 单体充 电电压升高 ， 提示充电假象饱和。整流设备 识 别 蓄 电池充 电饱 和 ， 便 停 止充 电 ， 造 成上 部 缺液 极 板 “ 硫酸 化 ” 故 障延 续 。 ( 2 ) 电池 放 电后 不及 时充 电 ， 在 电池 本体 内生 成 “ 硫酸 铅 ” 物质 ， 停 留 在微 孔 的深 处 ， 在 未充 电 的 静止 状态 下 容 易 形 成 结 晶 “ 硫 酸 铅 ” ， 堵 塞 有 效 物 质 的孔 隙 ， 阻 断 电解液 与有 效 物质进 行 化学 作用 的 通路 ， 造成正常充 电时不易充分渗透到极板层促使 物质还 原 。 ( 3 ) 电池 长期 静 止 放 置或 浮 充 状态 ， 在 这 2种 情 况下 体 内电解 液 长期静 止极 板局 部 ， 产 生极 化作 用 ， 物质沉淀于微孔易形成“ 硫酸化” 。 2“ 硫酸化” 故 障处 理 阀控式 密 封铅 酸 蓄 电 池 浮 充 电压 超 过 2 3 V 长期充 电时， 板栅腐蚀现象将加剧 ， 导致电池寿命 缩短 。 电池 出现 “ 硫 酸 化 ” 后 ， 极 板 表 面 逐 渐 出现 白 色 结 晶小 颗 粒 ， 极 板 有 增 厚 的 表 现 ( 近 几 年 来 对 维普资讯 http:/ 6 4 电 力 孽 饶 c 童 僧 G F M V R L A电池做 了十几次现场破坏性 的解剖试 验 比对 的结 果 ) 。 一 般来讲 ， 电池 出现 “ 硫酸化” 后通 常采用恒 流充 电， 单体 电压控制在 2 32 8 V 。这样 过压 充电可加快板栅物化反应 ， 可使极板 “ 硫酸化” 结 晶体随时间推移而消失 ， 还原 到电解液中， 最终使 电池容量得到恢复 。 以 5 0 0 A h故障蓄电池为例 ， 具体操作如下 。 ( 1 ) 对故障蓄 电池进行检查 。拧开 电池气栓 帽 ， 查看电池内部是否缺水 ； 确认缺水时， 可添加蒸 馏水 ， 水位 高度 高 出极板 51 5 mm， 静置 1 h 。 ( 2 ) 加蒸 馏水 静 置 1 h后 ， 用 0 0 3 C 1 0电流 充 电 。当单瓶 电压 升 为 2 5 V 时 ， 停 充 0 5 h ； 改 用 0 0 1 5 C 1 0电 流 充 电 7 2 h后 ， 用 0 0 5 C 1 0值 放 电 放 到 电压 为 1 8 V 时 ， 停 止放 电并 静 置 1 h ； 再 用 0 0 3 C 1 0值 充 电 7 2 h ； 再 次 放 电 、 充 电 ， 循 环 25 次 ； 最 后用 0 1 C 1 0放 电容 量 放 电进 行 检 测 ( 不 能 小 电流放 电检 测 ) 。用 此 方 法 可 检 验 电池 容 量 的 恢复。实践证明， 采用此法来处理通信用的故障蓄 电池 ， 效 果很 好 。 目前整流设备一般采用的是高频开关型整流 设备， 恒流充电上限电压在 6 0 V左右 ， 在处理 电池 “ 硫酸化 ” 故 障 时， 上 限电压不能 满足要求 ， 采 用 D Z 6 0 7 A一 4 8 2 0型 可 控 硅 整 流 器 ， 或 符 合 稳 流 稳 压 连续 可调 、 输 入交 流 2 2 0 V、 直 流 电流输 出 2 0 A 、 直流电压输出 09 0 V技术指标的设备 ， 均可对故 障“ 硫酸化” 电池进行离线独立护养。 大 多 现场 运 行方 式 是单 台整 流设 备 与 一 组 电 池配 置运 行 ， 运 行 时不能 进行 离线 独立护 养 。建议 采用 恒 流限压 ( 按 个 2 7 3 V) 设 置 上 限 电压 ， 连续 7 2 h充 电， 并做循环充、 放电处理 。恒流限压 的上限电压值不能超过通信设备电压的上 限值 ， 以 防止过压损坏通信设备。当充 电电流超过 0 1 C 1 0 或电池壳体温度过高时 ， 要考虑拧松气塞栓 ， 充 电 电流 0 1 C 1 0时拧 紧气 塞栓 。在进 行每 一 个循 环 充 电前 ， 应检查蓄电池液面是否正 常， 如果液面过 低应 补 充蒸馏 水 后再充 电。 较重度“ 硫酸化” 故障电池 ， 经 23次循环充 放 电后容 量依 旧没有 好 转 时 ， 可 考虑用 化 学纯脱 盐 剂 ( 碳 酸 钾 或碳 酸 钠 、 硫 酸 镁 、 硫 酸钠 ) 进 行 处 理 。 方法 是用 密度 1 ：1的硫 酸 溶液 ， 以 1 0 0 ml 加 入脱 盐剂 0 3 0 5 g后 静 置 数小 时 ， 再 进 行 充 放 1 2 次循环 。 3“ 硫酸化” 故 障预 防 目前大多数运行部门都配置有蓄电池活化仪 ， 该设备是智能化 的， 可减轻现场作业人员的劳动强 度 。但根据使用活化仪的经验 ， 活化仪对蓄电池进 行 1 2次容 量恢 复还 可 以 ， 多 次 使 用 就会 出现 不 同程度 的失 效 。 经过认真观察和分析 ， 认为问题不是出在活化 仪上， 而是蓄 电池失水 缺液导致 电解反 应效率降 低。因此 ， 建议大家在使用活化仪时 ， 一定要观察 蓄 电池 是否失 水 。 要加 强 日常 巡视维 护工 作 ， 应 认 真细致 地 观察 电池壳体温度是否正常 ， 电池整组及单瓶电压是否 在规 定 范 围内 ， 浮 充 电压 及定 期恒 流 限压充 电设 置 是否合理 。根据 目前 电池运行方式和运行放 电频 度来 看 ， 建 议浮 充 电池每 2个 月进 行一 次恒 流 限压 补充 电 。这样 可 防止 自放 电或 欠充 及 设 备 设 置 不 当 出现轻微 “ 硫 酸化 ” 。每 年 电池 容 量大 充 大 放测 试是发现电池缺陷的最好方法。在发现 电池容量 低于 8 0 时， 可作循环充放电； 低于 4 0 可作 4 次以上循环充放电。这样可消除电池在正常使用 寿命期 内产生的轻度“ 硫酸化” 故障。 4 结束语 综上所述 ， 蓄电池使用寿命 的长短和放电容量 的大小 ， 除保证其运行在 2 5左右的环境 中外 ， 最 重要 的是在 于平 时保 养 维 护 。如果 掌 握 了 蓄 电池 的物理 结构 和化 学 特 性 ， 维 护 得 当 ， 既 可 减少 蓄 电 池的故障 ， 也能延长使用年限， 降低生产成本 ， 以此 来提高 电力通信设备的运行率。 ( G) 参 考文献 ： 1 Y D T 7 3 11 9 9 4 通 信 用 高频 开 关整 流器 ( 摘 要 ) S 1 9 9 4 2 Y D T 7 7 91 9 9 6 通信 用 阀控式密 封铅 酸蓄 电池技 术要求和检验方法 ( 摘要 ) S 1 9 9 6 3 D L T 7 2 42 0 0 0 电力 系统 用 蓄电池 直 流 电源 装置 运行与维护技术规程 S 2 0 0 0 4 Q E D 2 0 43 0 22 0 0 2 电力 阀控式密封铅 酸蓄 电池 管 理 办 法 S 2 0 0 2 饶 思传( 1 9 6 6 一 ) ， 男， 湖北 云梦 人 ， 工 程 师， 从 事 电 力 系统通 信及 自动化管理工作 。 维普资讯 http:/ 经验 交流 饶思传 铅 酸蓄电池“ 硫酸化 ” 故障分析与处理 6 5 Pr o c e s s i ng a n d a na l y s i s o f s u l f a t i o n m a l f unc t i o n i n l e ad- a c i d b a t t e r y RA0 S i c hu a n ( X i a o g a n E l e c t r i c P o w e r S u p p l y C o mp a n y D i s p a t c h i n g a n d C o mm u n i c a t i o n C e n t e r ， X i a o g a n 4 3 2