铅酸蓄电池寿命评估及延寿技术_钟国彬_9787519825294

本书基于设备全生命周期管理理念，在对变电站用铅酸蓄电池寿命曲线和失效模式研究的基础上，对影响蓄电池浮充寿命的本体参数、运维工况进行分析，对蓄电池在线监测及核容技术、检测技术、修复再生技术也进行了介绍，对蓄电池设备采购过程中的品质控制、运行过程中的维护管理、退役后的修复利用具有参考意义。全书共分九章，主要内容包括变电站直流系统概况、铅酸蓄电池基础知识、铅酸蓄电池的浮充寿命、站用铅酸蓄电池的典型失效模式、铅酸蓄电池在线监测及核容技术、铅酸蓄电池检测技术、铅酸蓄电池本体参数对浮充寿命的影响、铅酸蓄电池运维工况对浮充寿命的影响、铅酸蓄电池修复再生技术等。

随着变电站自动化、智能化的程度越来越高以及值守无人化的推广，变电站直流电源承担的角色越来越重要。在变电站中，直流系统的蓄电池组与充电机并联，一起对继电保护、自动装置、自动化设备、断路器跳合闸机构等重要的直流负荷进行供电，当交流失电时，充电机不能输出直流电，蓄电池组作为唯一的直流电源对直流负荷进行供电。紧急情况下的蓄电池失效将可能导致变电站的重大运运行事故。因此，蓄电池组是直流电源系统的核心，其性能质量关系整个变电站的安全稳定运行。近年来发生了多起蓄电池故障引起的变电站全站失压事件，影响恶劣。此外，蓄电池组的使用寿命普遍缩短，远远低于１０～１２年的设计使用寿命，也引起了电网人的重视。铜酸蓄电池作为变电站主要的备用电源，却历来是电网研究的薄弱点，也是基层运维人员维护的难点。一方面由于蓄电池平时都处于待命状态，真正发挥作用的机会不多，很容易被忽略；另一方面蓄电池核容时间长，工作量大，且两次核容间隔的时间过长，中间留下很长的电池健康状态空白期。日常巡检仅靠巡检仪记录蓄电池单体电压，不能准确、有效地反映电池实际情况。为了延长蓄电池的使用寿命和提高使用可靠性，南方电网组织对变电站用铜酸蓄电池进行了研究。本书基于设备全生命周期管理理念，在对变电站用铜酸蓄电池寿命曲线和典型失效模式研究的基础上，对影响蓄电池浮充寿命的各种本体参数、运维工况进行分析，对蓄电池在线监测及核容技术、检测技术、修复再生技术也进行了介绍。内容覆盖蓄电池全生命周期，对蓄电池设备采购过程中的品质控制、运行过程中的维护管理、退役后的修复利用具有参考意义。全书共分九章，第１章介绍了铜酸蓄电池发展概况、变电站直流电源系统概况和铜酸蓄电池在变电站应用现状；第２章介绍了铜酸蓄电池的基础知识，包括工作原理、基本构造、制造工艺、性能参数和特点等；第３章介绍了铅酸蓄电池浮充寿命的影响因素，并结合历史数据和加速老化试验结果对变电站用蓄电池的寿命曲线进行分析；第４章介绍了铅酸蓄电池常见的失效模式，以及变电站直流电源特定应用场景下的典型失效模式；第５章介绍了铅酸蓄电池在线监测技术、在线核容技术以及发展趋势；第６章在分析比较蓄电池检测标准的基础上，提出了一套检测与质量评价方法；第７章介绍了蓄电池本体参数对浮充寿命的影响，包括正极板栅合金、投铅量、汇流排合金、装配压缩比、安全阀压、电解液密度、电解液饱和度和杂质含量等；第８章介绍了铅酸蓄电池运维工况对浮充寿命的影响，包括环境温度、浮充电压、电池一致性和存储条件等；第９章介绍了铜酸蓄电池修复再生技术，特别是一种高分子材料修复液技术的应用效果和案例。书中内容主要出自作者及其团队的研究成果，研究工作和本书的出版由南方电网公司重点科技项目（K-GD２０１４-１６５））资助。广东电网有限责任公司电力科学研究院的钟国彬编写了第１～９章，并对全书进行了校核，陈天生参与了第１章的编写，王超博士参与了第６章的编写；广东电科院能源技术有限责任公司的苏伟、魏增福参与了第１～３章的编写，并对研究提供了大量的技术支撑；浙江南都电源动力股份有限公司的陈冬博士参与了第４、７、８章的编写；合肥工业大学的刘新天研究员参与了第５章的编写；广州泓淮能源科技有限公司的黄尚南为第９章的编写提供了案例数据。在编写过程中，作者参阅了大量国内外铅酸蓄电池有关的论文、专著和资料，在此对这些论文、专著和资料的作者和编者们表示感谢。限于编者水平，书中难免存在不妥之处，敬请广大读者批评指正，并给予谅解。编者２０１８年

1概述
１.１铅酸蓄电池发展概况
１.１.１铅酸蓄电池技术发展概况
１.１.２铅酸蓄电池在我国的发展
１.１.３变电站用铅酸蓄电池发展历程
１.２变电站直流电源系统概况
１.２.１变电站直流电源系统配置标准
１.２.２变电站直流电源系统技术要求
１.２.３阀控式密封铅酸蓄电池直流系统特点
１.３铅酸蓄电池在变电站应用现状
１.３.１站用铅酸蓄电池概况
１.３.２南方电网站用铅酸蓄电池抽检情况
２铅酸蓄电池基础知识
2.１铅酸蓄电池的工作原理
２.２铅酸蓄电池的基本构造
２.２.１正、负极板
２.２.２隔板
２.２.３正、负极柱
２.２.４安全阀
２.２.５电解液
２.２.６电池槽和电池盖
２.３铅酸蓄电池的制造工艺
２.４铅酸蓄电池的性能参数及特点
２.４.１铅酸蓄电池性能参数
２.４.２铅酸蓄电池性能特点
２.５变电站用铅酸蓄电池
２.５.１铅酸蓄电池型号及字母含义
２.５.２变电站用铅酸蓄电池主要名词术语
２.５.３变电站用铅酸蓄电池技术指标
３铅酸蓄电池的浮充寿命
３.１循环寿命与浮充寿命
３.２铅酸蓄电池浮充寿命的影响因素
３.２.１浮充电压
３.２.２环境温度
３.２.３正极板栅的腐蚀
３.２.４负极极板硫酸盐化
３.２.５失水控制
３.２.６热失控
３.２.７犃犌犕隔板弹性疲劳
３.２.８均充电压
３.２.９蓄电池的不一致性
３.３变电站用铅酸蓄电池寿命曲线
３.３.１站用铅酸蓄电池历史运维数据总体情况分析
３.３.２站用铅蓄电池内阻和浮充电压数据分析
３.３.３站用铅酸蓄电池核容数据分析
３.３.４高温加速浮充老化实验
４站用铅酸蓄电池的典型失效模式
４.１铅酸蓄电池的常见失效方式
４.１.１正极板栅腐蚀
４.１.２正极活性物质软化脱落
４.１.３负极硫酸盐化
４.１.４电解液干涸
４.１.５热失控
４.１.６微短路
４.１.７汇流排腐蚀
４.１.８电池漏液
４.２站用铅酸蓄电池的典型失效模式分析
４.２.１失效蓄电池基本信息
４.２.２失效蓄电池电极电位分析
４.２.３失效蓄电池解剖分析
４.２.４失效蓄电池的材料分析
４.２.５站用犞犚犔犃电池典型失效模式分析
５铅酸蓄电池在线监测及核容技术
５.１铅酸蓄电池传统维护技术
５.１.１铅酸蓄电池传统维护措施
５.１.２铅酸蓄电池传统维护技术
５.１.３铅酸蓄电池传统维护技术的不足
５.２铅酸蓄电池在线监测技术
５.２.１铅酸蓄电池实现在线监测的意义
５.２.２铅酸蓄电池在线监测技术现状
５.３铅酸蓄电池在线核容技术
５.３.１在线快速容量测试法（蓄电池容量分析仪）
５.３.２电导（内阻）测量法（电导测试仪）
５.３.３在线安时法
５.３.４建模法
５.４铅酸蓄电池在线监测／核容／寿命预测系统实例
５.４.１系统架构
５.４.２系统功能
５.５蓄电池在线监测技术发展趋势
６铅酸蓄电池检测技术
６.１铅酸蓄电池的标准
６.１.１国家标准
６.１.２行业标准
６.１.２团体标准
６.２铅酸蓄电池检测标准比较
６.３铅酸蓄电池检测与质量评价方法
６.３.１外观与结构
６.３.２电池材料
６.３.３单体蓄电池性能
６.３.４蓄电池组性能
６.３.５检验规则
７铅酸蓄电池本体参数对浮充寿命的影响研究
７.１正极板栅合金的影响
７.２正极板栅合金投铅量的影响
７.３汇流排合金的影响
７.４装配压缩比的影响
７.５安全阀压的影响
７.６电解液密度的影响
７.７电解液饱和度的影响
７.８蓄电池中杂质含量的影响
７.８.１铁离子的影响
７.８.２氯离子的影响
８铅酸蓄电池运维工况对浮充寿命的影响
８.１环境温度的影响
８.２浮充电压的影响
８.３电池一致性的影响
８.４存储条件的影响
９铅酸蓄电池修复再生技术
９.１铅酸蓄电池修复再生技术概况
９.１.１常见的蓄电池修复方法
９.１.２蓄电池修复的意义
９.２铅酸蓄电池单体修复再生
９.２.１修复试验
９.２.２修复效果验证
９.２.３修复机理分析
９.３整组铅酸蓄电池修复再生
９.３.１修复流程
９.３.２修复案例
参考文献

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