铅酸蓄电池修复的科学性分析

工业技术　中国新技术新产品　铅酸蓄电池修复的科学性分析　曾文斐赵浩标周哲　（广州供电局有限公司，广东广州５１００００）　摘要：本文首先提出铅酸蓄电池在出现提前报废的现象及影响，并分析引起其提前报废的原因，说明有效的电池　修复的紧迫性及重要性；然后逐个分析比对现有各种电池修复技术的优缺点，阐明现有的修复技术不足；最后阐　明有效的电池修复方案应具备的特点，以协助电网技术人员判断厂商营销的电池修复方案是否具备科学性、可行　性，防止上当受骗。　关键词：科学性；普遍性；寿命测试；安全　；环保性　中图分类号：ＴＱ０２８．８　文献标识码：Ａ　随着社会的进步和信息化、自动化程度的不断提高，　解，内阻也逐渐增大，相应的充电／放电能力下降，毫无疑　电力、通信、金融、交通等行业对于电的依赖程度不断加　问电池容量也随之下降；根据国际标准，当蓄电池容量下　深，同时也对供电系统的可靠性提出了更高的要求。无论　降到蓄电池标称容量的８０％后，这类蓄电池已经属于失效的　在电力变电站、机房、移动基站还是ＵＰＳ系统中，蓄电池作　范畴，不能继续在线运行。　为备用电源在系统中起着极其重要的作用。正常情况下。　蓄电池是处于浮充备用状态的，由交流市电经整流设备转　１．２铅酸蓄电池提前失效的影响　以上已分析了日常导致蓄电池提前失效的原因，这不　换为直流电向负荷供电，而在发生交流电失电故障的情况　但对电力系统的安全性造成了非常大的威胁，还带来巨大　下，蓄电池作为负荷的唯一电源供给者，一旦出现问题，　的环境污染。蓄电池过短的生命，会大量增加蓄电池报废　供电系统将会瘫痪，进而造成设备停运及其他重大运行事　的数量，而蓄电池报废，除了带来更换新电池的经济损失　故，会造成重大的经济损失，蓄电池稳定的重要性不言而　外，还会对大家的生活环境造成巨大的破坏。因为铅酸蓄　喻。在电网实际应用中，对蓄电池的使用周期是有严格要　电池从生产到报废的整个过程，都伴随着污染的产生，这　求的，在规定的蓄电池生命周期内，不能随便更换蓄电　与目前社会都倡导节能环保，绿色循环经济理念存在很大　池，而实际上有大量的蓄电池提前失效，这对电力系统的　的冲突。　稳定安全性形成非常大的威胁。因此，为什么蓄电池会出　１．３铅酸蓄电池再生修复的意义　如果可以实现铅酸蓄电池的再生修复，就可以解决　蓄电池提前失效的问题，保证铅酸蓄电池的安全性，从而　增强电力系统的安全性；另外，也可大大降低蓄电池报废　的数量以及电池报废产生的费用，减少蓄电池报废带来的　污染。铅酸蓄电池的再生修复符合当前国家倡导的环保理　现提前失效，对于提前失效或者待报废的电池如何进行有　效的再生修复这些问题非常值得探讨。　１．蓄电池再生修复的意义　１．１铅酸蓄电池失效原因分析　在电网系统中，阀控式密封铅酸蓄电池（ＶＲＬＡ）是　念，具备重要环保经济价值和积极的社会意义。　目前应用最广的蓄电池，俗称“免维护”蓄电池，相对开　２．现有修复技术的优缺点分析　口式铅酸蓄电池而言，其应用使烦琐杂的维护工作大大减　少。无论是国内还是国外，从近几年相关蓄电池使用情况　从上面的分析可知铅酸蓄电池的再生修复具备相当重　的资料分析发现，阀控式铅酸蓄电池的实际使用情况并不　要的经济价值及社会意义，因此铅酸蓄电池自发明１５０多年　乐观，大部分过早老化。ＶＲＬＡ提前失效的原因很多，我们　来，人们对铅酸蓄电池的再生修复技术的研究从未停止。　逐个分析。首先，现有蓄电池消费者未能严格按照流程要　由于铅酸蓄电池生产技术成熟、生产成本低、安全性高，　求来对维护它们，这种运行维护方式很容易导致电池提前　在电网系统的变电站中得到广泛的应用，而锂电池到目前　失效。其次，大量国产的阀控式铅酸蓄电池本身的质量不　为止安全性仍未有足够的保障，因此，变电站仍将长期使　达标，如制造工艺技术、装备技术的不够严谨及材料缩减　用铅酸蓄电池。　等问题，也是导致一些蓄电池快速失效的重要原因，但上　述原因都不是最根本的原因。　近几年来，铅酸蓄电池再生修复的技术主要有水疗　法、脉冲法（如负脉冲修复技术、高频脉冲激活修复技　铅酸蓄电池投入运行后将无法避免硫酸盐化现象，这　术、谐振脉冲激活修复技术）、化学修复、大电流充放电　是这类电池本身化学反应的机理决定的，这才是蓄电池失　修复技术这几种，但这些技术再生修复的效果不明显，蓄　效的根本原因。根据Ｅｔ常维护相关资料分析发现，ＶＲＬＡ电　电池容量并不能完全恢复，且内阻无明显变化或者增大，　池失效很少是由于充电鼓胀，极板出现物理损伤导致的，　而大部分都是由于蓄电池出现缺水以及硫酸盐化引起的，　而且，蓄电池修复后的寿命少则能用几天，多则一年半　载，基本上是没有保证的。下面简单介绍上述几种修复的　因为蓄电池内部的硫酸铅结晶逐步增大后，越来越难分　优缺点。　一３１—　ｉ簟　．　．中国额燕杰新产旦一２Ｏ一１Ｉｌ７　工业技术　及时检测出并修复落后单节电池，很快就要整组更换蓄电　水疗法对于加水蓄电池比较适用，对于硫化严重现象　池，这不但增大了维护工作量，而且会造成大量电池组被　２．１水疗法的优缺点　亦可反复处理，无须投资设备即可自行修复，缺点是过程　误报废，现在许多单位都在头疼这个问题，但是蓄电池组　太烦琐，并且对密封电池不太适用。　２．２脉冲法的优缺点　的各单体需要满足一致性要求，才能和谐地工作。蓄电池　组需要整体修复，而且蓄电池组整体核对容量放电的数据　脉冲法效果好操作方便，但需要有专用的脉冲充电　必须满足国际标准和国家标准，才说明该类蓄电池再生技　　器，个人不易配备，需要购买，成本高。目前市场上的脉　术满足实际推广要求。冲修复充电器参差不齐，很多脉冲充电器甚至是专用修复　四是铅酸蓄电池再生修复的安全性得不到保障。任何　仪的脉宽比、占空比、负脉冲设计得并不合理不能起到去　可能引起待修复蓄电池安全隐患的蓄电池再生修复技术都　硫化的作用。　２．３化学修复法的优缺点　化学修复法修复效率和功效高于前两种修复方法，缺　点太烦琐。此法的机理是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。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。　２．４大电流充电法的优缺点　大电流充电法是使大的硫酸铅结晶溶解的方法，实验　中发现，这种方法消除硫化只可以获得暂时的效果，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，对　电池寿命造成严重损伤，现在很少有人用这种简单的方法　修复电池。　２．５现有修复法的缺点　综合分析各种修复方法的优缺点，结合电网部门日常　维护的积累经验不难发现，这些蓄电池修复技术或多或少　存在的问题，可以按以下几方面进行分析归类：　一是缺乏科学依据：这些蓄电池再生修复技术，并没　有直观有效的科学手段证明其修复效果，缺少可让人直接　观察到修复效果的渠道。　二是未能达到铅酸蓄电池再生修复后的可接受的寿命　周期。蓄电池再生修复的价值是体现在修复后的寿命能够　达到电池设计预期的寿命或者更长时间，如果修复后电池　仅能使用几天，几个月，这种蓄电池的修复技术的价值不　大；然而，不少厂家为了便于市场推广，要么夸夸其谈，　要么闭口不提铅酸蓄电池修复后的生命周期，无法呈现客　观、真实的寿命测试数据，经不起任何第三方权威机构的　测试以及认证。　三是这些蓄电池修复技术覆盖面不广，没有普遍性。　比如，水疗法对非密封的电池比较适合，而对密封的蓄电　池不适合；如大电流充电法对硫酸铅晶体溶解很有效，但　对修复后寿命非常令人堪忧，安全性也不行；化学修复法　则修复成功率不高等等，可以看出现有这些修复技术并不　能全面解决学电池老化失效的问题，仅能修复个别或者少　数品种铅酸蓄电池单体，这些修复技术是不够成熟的。蓄　电池单体修复难以满足蓄电池组的一致性要求。在这几年　电网系统的实际维护工作中，大部分电网相关部门下线的　电池组，都是一组电池只有１～２个失效电池单体，如果不能　一３２一　是不允许的。如果采用高电压，大电流对落后蓄电池进行　修复，待修复的蓄电池可能会被埋下安全隐患，比如极板　软化，活性物质脱落等。　五是缺乏解决蓄电修复过程环境污染问题的有效方　案。这技术在修复过程及修复后多多少少都会产生环保问　题，如出现废气，废液排放等，这明显与国家环保理念方　向明显冲突。　３．有效修复再生方案科学性分析　针对问题一，真正有效的蓄电池再生修复方案必须具　备判断修复效果的科学依据的。采用高倍率的电镜来观察　分析修复后的蓄电池极板上硫酸铅结晶体还原程度，才能　真正实现修复效果可视化，使硫化的蓄电池修复效果判断　变得简单可行。　针对问题二，我国电力系统内已有多个电力科学研究　院具备蓄电池寿命测试资质，修复后的蓄电池必须通过权　威的第三方机构寿命测试认证，并且各项指标能达到期望　值，如寿命延长３～５年或者更长，这才能说明厂商的电池修　复方案是合格的，具有修复价值，可推广的。　针对问题三，根据实际应用需要，电网系统使用了　多种类型的铅酸蓄电池，真正有效的修复技术必须能够适　应不同类型的铅酸蓄电池，既适应电池单体修复，也适应　蓄电池组整组修复，修复方案需要充分解决电池组的一致　性问题，使电池组修复后，使各电池单体，仍然可以协调　工作。克服蓄电池个别单体失效而导致整组电池失效的问　题。同时对于不同种类、不同品牌的蓄电池也必须得到有　效支持，最理想的状态还可以实现不同容量蓄电池组合路　应用、不同容量不同电压蓄电池组合路应用、相同容量不　同品牌蓄电池混合应用，如能实现这样的目标，则可以大　大降低电池组报废的数量，有效降低电网系统自身建设及　维护成本。这样的电池修复方案覆盖性才够广，修复价值　高，值得推广。　针对问题四，有效的蓄电池修复方案，可以有效解决　蓄电池硫化问题，且加入的修复液体既不能是酸性的也不　能是碱性的，否则蓄电池修复过程以及修复后的安全性都　无法得到保障。除此之外，修复方案中的修复流程也必须　安全可靠，无安全隐患。　针对问题五，有效的蓄电池修复方案，应该可以实现　电池修复之外，应符合国家科技发展规划的环保要求，通　过提升蓄电池的生命周期，减少电池报废数量，从而降低　对环境的污染；另外也通过对蓄电池进行二次利用，提升　工业技术　２０１７……ｌＮＯ一：０—３一　…Ｆ１）＿粤县新棼　产　…　高速铁路牵引供电典型故障分析及对策　程亮　（武汉铁路局调度所，湖北武汉４３００７１）　摘要：本文通过对我国高速铁路牵引供电设备发生的几类典型故障进行分析，指出减少和预防故障的应对方　法，深化对牵引供电设备的认识和相关问题的分析，进一步提高专业技术水平及相关管理水平，使我国铁路电气　化的运行更加可靠、稳定。　关键词：高速铁路；牵引供电；典型故障；措施　中图分类号：Ｕ２２４　文献标识码：Ａ　铁路运输是加强不同区域人们的沟通和交流的纽带，　不足，承力索、接触线、弹性吊索、吊弦及接触悬挂设备　与经济社会和生活水平的提高有着紧密的联系。保持铁路　经常出现此类问题。特别是由于季节性或者作业产生的温　供电系统的稳定、可靠与铁路运输的效率的提高、安全性　度变化，相关设备易出现热胀冷缩，使得接触网静态参数　的提升息息相关。这些年来，在电气化技术的发展的推动　也随之产生变化，极易导致此类故障的发生。另外，在技　下，我国铁路中的牵弓Ｉ供电技术不断进步，并及时嵌入应　术人员施工过程中的疏忽也会导致此类问题，例如电连接　用到我国铁路机车的供电系统设计中。同时，其不断发展　压接操作不规范等。　也使得铁路机车供电系统的复杂性、技术含量越来越高。　（三）隔离开关相关的故障　一典型故障分析　隔离开关易出现的故障有以下４种：　、１．首先是由于隔离开关的刀闸的开合角不到位、电机及　牵引供电设备是高速铁路重要的行车设备，一旦发生　整理部件损坏、螺栓力矩不够等机械方面的故障，这些故　事故，中断供电，将直接影响行车，干扰正常运输秩序，　因此牵引供电设备的可靠运行对高速铁路显得尤为重要。　障易造成虚接，从而导致电气烧伤。　２．其次是本地与电调综自系统的显示不同、非远动分合　二、影响牵引供电正常工作的典型故障主要有下列几　闸及远动无法运转，这类远动方面故障产生的主要原因是　类。　系统故障。　（一）牵引变电所故障　３．第三类因铜铝过渡处没有按要求使用铜铝过渡板造成　牵引变电所最常见的故障是牵引变电所跳闸，主要原　化学方面的腐蚀此类电气方面故障。　因有以下几点：　４．最后一类为固定在隔离开关支柱上的附加设备故障，此　１．雷击。　类属于隔离开关附属设备故障，例如，如ＰＶＣ管等脱落等。　２．机车自身。　（四）分段绝缘器相关的故障　３．过负荷。一　分段绝缘器故障一般为以下４类：　４．夕　界环境。　１．绝缘滑道被损坏。　其中外部环境原因引起跳闸约占跳闸总数的８５％以　２．销弧角产生了断裂。　上。　３．本体电弧被灼伤。　（二）接触悬挂及接触网相关的故障　４．表面碳粉堆积过厚。　接触悬挂及接触网的主要故障为关节及线岔处线间距　（五）避雷器相关的故障　铅酸蓄电池的使用率，也可以降低对环境的污染。　这样的思路去选择合适的铅酸电池修复方案，保证电池修　结论　复的可行性、通用性，全面提升铅酸蓄电池的使用寿命，　降低电池的使用成本及维护成本。　铅酸蓄电池如果能得到全面有效的修复，这不仅能节　参考文献　省大量的蓄电池采购费用，而且能够大大降低对环境的污　ｆ１李向阳．１】基于ＳＭＳ通信的配电监控系统终端的设计　．华　染，减少电池回收的费用。电网人需要真正认识到有效可　中科技大学，２００７．　行的电池再生修复方案，一是应该具有科学的判断修复成　［２】王秋虹，张捷．阀控式铅蓄电池失效原因及容量恢复Ｕ】．蓄　果的依据，二要保证修复后的铅酸电池有合理的寿命，三　电池，１９９８（４）：３－６．　要能适应不同种类、不同品牌的电池／电池组，四要在修复　【３］术守喜，亓学广，陶鑫，等．阀控式密封铅酸蓄电池的寿　过程及修复成果是安全的，五要满足环保要求。有效电池　命及失效分析Ⅱ】．通信电源技术，２００６（６）：６３—６５．　修复技术方案的研究应该是具备上述特点的。电网系统在　ｆ４１王娜．阀控式铅酸蓄电池脉冲快速充电技术研究ｐ］．河北　今后关于铅酸蓄电池修复产品及方案选择上，都应该带着　大学，２０１０．　一３３—