本文介紹了閥控式密封鉛酸蓄電池在電力工程的應用情況，提出了在工程設計中選用閥控式密封鉛酸蓄電池的選用意見，供工程設計參考。

1前言

在電力系統的火電廠、變電所中，直流系統是十分重要的。直流系統供電的可靠性和質量，直接影響到電力系統的安全運行。直流電源種類的選型在《火力發電廠、變電所直流系統設計技術規定》中3．2．1款指出，“火力發電廠、變電所宜采用固定型防酸式鉛酸蓄電池；在技術經濟合理時，也可采用中倍率鎘鎳蓄電池。”在《火力發電廠設計技術規程》的11章第4節中，也有相應條款對該類型蓄電池配置作了規定，幾十年來，雖然固定型防酸式鉛酸蓄電池也在不斷地改進完善，有了較成熟的制造技術和系列化產品，運行單位也具備豐富的使用維護經驗，但在實際應用中仍存在著許多缺點。如，電池體積大，占據較大的蓄電池室；運行中有酸霧逸出，污染環境；蓄電池須安裝在制殊要求的場所，裝設通風設備和調酸加液設備；需由專門的運行維護人員進行復雜繁瑣的日常維護。而鎘鎳蓄電池由于制造工藝水平提高甚慢，爬堿、滲漏等問題一直沒有得到有效解決，而且尚需定期換液，這些問題直接影響到直流電源的穩定可靠運行，同時其產品價格大大高于普通鉛酸蓄電池，所以也未能在火電廠廣泛采用。

閥控式鉛酸蓄電池(VRLA—Valve一Reg-ulatedLeadAcidBatteries)，也叫陰極吸收式鉛酸蓄電池，是最近十幾年發展起來的一種先進的鉛酸蓄電池。由于其在使用過程中可以保持閥控式密封，不需加酸加水維護，無酸霧逸出，不污染環境，不腐蝕設備，電池可立放、臥放或積木式安裝，節省占地面積。因此，當VRLA蓄電池一出現，在國際國內就受到廣泛重視，而且逐步被推廣應用。特別是在工業蓄電池領域。據國外資料統計，在美國和歐洲固定型和浮充式電池中，已有約80%為閥控式蓄電池。目前已廣泛應用于我國的郵電、通信、高層建筑、交流不停電電源等領域。

隨著VRLA蓄電池在我國其他領域尤其是郵電通信方面的廣泛應用，以及VRLA蓄電池的生產制造在國內的興起，我國電力系統自九十年代初開始將VRLA蓄電池用于火力發電廠、變電所的控制保護和動力的直流系統中。在新建擴建的各類型發變電工程和已投運的發電廠、變電所，遍及全國各地都程度不同地采用了VRLA蓄電池。為了規范在發變電工程中蓄電池的設計選型、安裝維護和直流系統配套設備的造型等，有必要了解VRLA蓄電池在發電廠、變電所作為動力控制電源的實際應用情況，以便制定相應的規程規范。為此，我們向東北、中北、華東、西北、西南、中南、湖南、山西、黑龍江等十四個電力設計院調查了近年來新建工程選用VRLA蓄電池的情況；也對一些已應用VRLA蓄電池的火電廠、變電所、供電局和電力局進行調查，了解VRLA蓄電池的實際運行情況和用戶的反饋意見；同時向一些VRLA蓄電池的生產廠收資，了解產品的生產工藝技術，質量保證和售后服務措施以及完善改進等方面的情況。

2閥控式密封鉛酸蓄電池在電力工程中的應用

2．1應用范圍

在我們調查的十五個電力設計院中，每個院都在所設計的工程中部分地選用了VRLA蓄電池，加上運行單位自行更換選用的蓄電池，目前從中小型火電廠直到單機容量600MW的大型火電廠，從110kV無人值守小型配電變直至500kV樞紐變，都有使用VRLA蓄電池的運行的單位。蓄電池有用于48V控制、IlOV～220V控制、以及220V動力負荷、容量從100安時至4500安時。蓄電池安裝點為主控樓、網控樓或單元集控樓，安裝方式多為鋼架組合式結構，個別小容量蓄電池也有裝在屏內，布置在繼電器室的。投運時間最早的火電廠是在1991年到1992年，至今已有7～8年時間，而大范圍采用是從1995年開始。

據以上各設計院不完全調查統計，近年來約有30個火電廠工程，40～50個變電所工程選用了VRLA蓄電池，大部分已投運。占近年新建火電廠工程的10％左右，變電所工程可達20％左右，尤其是在廣東、湖南、河南等地，選用VRLA蓄電池的工程比例更高，變電所可達50％左右。原使用VRLA蓄電池較少的西北、西南地區，目前一些在建的電廠也都采用了VRLA蓄電池，在近期一些國際招標的火電廠中如標書有要求時，國外各投標商也以VRLA蓄電池投標。另外，一些七十年代、八十年代投運的火電廠，當原有蓄電池報廢需更換時，也有相當數量的電廠更換為VRLA蓄電池，使得采用VRLA蓄電池的火電廠所占比例呈逐年上升趨勢。

2．2選用的蓄電池型號

根據調研情況，在火電廠、變電所動力控制直流電源中選用VRLA蓄電池的型號主要有：美國GNB、美國c&D、英國霍克、日本湯淺、德國陽光等國外各公司產品。一般國外的VRLA蓄電池產品性能較好，壽命長，質量較穩定。發生問題也少。但由于其價位高，約為同類型國產蓄電池的1.2～2倍，所以僅有10～15％用戶選擇了國外產品，大部分用戶選用的國內生產的VRLA蓄電池．主要選用的型號有華達電源公司的GFM，GM型，約占已統計發電廠工程的50％左右，還有山東曲阜圣陽電池公司的GM型以及其他一些蓄電池廠的產品。

2．3在火力發電廠應用的情況

根據調查統計，在VRLA蓄電池運行的火電廠、變電所中，使用情況良好的占90％以上。其他10％左右的用戶，大多是個別電瓶滲漏、電池容量均一性不好等問題，尤其是在95年以前使用的電池問題較突出。另外也有一些是蓄電池投運之初容量就達不到額定值的，還有極個別用戶的VRLA蓄電池運行壽命未達到預期值的情況。以下是兩個大型火電廠VRLA蓄電池的實際應用情況。

其一為SMW火電廠，裝機容量4X300MW，主廠房的控制、動力直流均采用華達電源公司的GFM(GM)型VRLA蓄電池。容量為500安時(110V)和1500至1870安時(280V)，未設端電池，安裝在單元控制樓零米的蓄電池室，鋼架組合結構五層布置。室內設軸流式通風機一臺，夏季室溫可達35℃以上。網控室無蓄電池，由主廠房直流系統供電。電廠無專門的蓄電池維護班組，由繼電保護班管理，繼保班僅有7人，要管理全廠4臺機組和網控室的繼電保護、控制、自動裝置及直流系統，人手很緊張。對蓄電池維護不可能投入太多人力，蓄電池正常運行在浮充電狀態，配套青整廠的KGCA40型硅整流充電裝置，浮充電壓一般在2．23伏，浮充電流較小。自1992年第一套蓄電池投運以來，未進行均充或定期大充大放。維護人員進行巡視檢查，定期清掃灰塵。測量電瓶電壓等少量維護工作。投運初期有過個別電瓶極柱處滲漏已及時更換，至今全廠蓄電池均正常運行。

華達電源公司打算配合該廠進行一次容量測試，以了解運行6年后蓄電池的實際容量。

與SMW火電廠投運VRLA蓄電池時間接近的YJZ火電廠，裝機容量6X200MW，機組自七十年代起相繼投產。

于1992年將其中一臺機組的固定型防酸蓄電池更換為國產的VRLA蓄電池，容量1000安時，沒有端電池，共130只。安裝在集控樓6．2米的蓄電池室，靠近鍋爐房，環境較差，在充電時有記錄的夏季室溫曾高達40．5℃。蓄電池正常運行在浮充電狀態，未更換原有的KGCFA型充電設備，其性能較差，穩壓穩流精度不高，對蓄電池的浮充電流有時達2A左右。電廠的運行維護人員，按原有的蓄電池規程對其進行維護，在機組大小修時進行大充大放，采用恒流定時充電方式，有時單瓶電壓可達2．9V以上。當使用至五年左右時，某次充放電過程中發現蓄電池容量不足，個別電瓶電壓偏低，再次充電放電時，多個電瓶損壞，蓄電池組報廢。

2．4運行單位的意見和建議

總結VRLA蓄電池運行情況以及電廠、供電局等運行單位的意見和建議，VRLA蓄電池在工程中應用是有相當大的優勢。首先VRLA蓄電池體積小，鋼架組合安裝，這不單節省了空間，減少主廠房的總的建筑面積，而且安裝簡捷方便。另外，對運行單位來講，其“少維護”的特性很受歡迎。在新建的火電廠工程中，大多已采用新廠新定員標準，為達到較高的經濟效益，所以一般不會設置專門的直流設備運行維護人員。在已運行的火電廠采用VRLA蓄電池的，一般也未設置專門的維護人員。對于已建成的老廠，也可達到減人增效的目的。另外，蓄電池在運行中無酸霧逸出，這也符合建設現代化無污染火電廠的要求。因此，雖然在VRLA蓄電池使用初期出現了一些問題，用戶仍持十分積極的態度。在SMW電廠，繼保班維護人員和生產管理部門的技術人員，對采用VRLA蓄電池十分歡迎，認為確實減輕了他們的維護工作量。一些更換VRLA蓄電池的老廠，雖然仍有專門維護的班組，但他們認為工作量大大減少，不到原來的1／3。另外在SZ市供電局，變電部電源班十一人，管理50多個變電所，原采用GAM型鉛酸蓄電池，有相當大的工作量，配置了數部汽車跑維護。近來逐步更換為VRLA蓄電池，尤其配套采用智能型高頻開關電源作為蓄電池的充電設備，對電池浮充性能良好，而且可實現遠方對蓄電池的監控，維護工作大大減輕。目前已有十幾個站已更換，準備逐步全部更換為VRLA蓄電池及智能型充電設備，以達到遠方監控的目的。

3使用閥控式密封鉛酸蓄電池應注意的問題

VRLA蓄電池雖然有許多優點，但有一點是不容忽視的，那就是其價格高于固定型防酸式鉛酸蓄電池，約為后者的1．5～2．5倍，計及節省占地和不袋專用設備的費用，其綜合造價仍高于后者。人們花了較高的代價，希望充分發揮出VRLA蓄電池少維護而使用壽命又較長的特點。怎樣才能更好的應用VRLA蓄電池呢？我們認為以下幾方面是很關鍵的。

3．1對蓄電池性能和質量的要求

首先電池本身產品的性能和質量必須是良好的，縱現VRLA蓄電池的發展，七十年代國外密封電池技術起步，八十年代才開始批量及大容量VRLA蓄電池的生產，主要代表產品有德國陽光的凝膠陰極吸收式電池，美國GNB等公司的混合板柵的陰極吸收式電池，還有日本湯淺公司的陰極吸收博形極板電池。早期各公司的蓄電池，由于設計和生產工藝方面的原因，也存在容量不均勻、滲漏、電池發熱失水、早期失效等問題，使得蓄電池可靠性降低，實際壽命低于預期年限等。據八十年代末九十年代初國外資料統計，VRLA蓄電池故障率高達3.2％～5％。進入九十年代，國外VRLA蓄電池生產技術日趨成熟，解決了諸如極板材料腐蝕、安全閥泄漏、極柱焊接和泄漏，降低自放電率等方面的關鍵問題，使產品質量得到了明顯提高，逐步占領了蓄電池市場。如美國c&D公司的VRLA蓄電池，具有特殊的殼、蓋和極性密封技術，采用獨特的母子板柵技術和單片極板槽式化成，氧復合率高達99．9％，使得安全閥壓力低至o．067kg／cm2，另外還設計了瓦楞狀外殼便于散熱，鋼架組合牢固便捷，所以，c&D公司的2000系列浮充使用預期壽命可達20年。

國內VRLA蓄電池的生產也有同樣經歷。華達電源公司在八十年代引進GNB技術生產GM型蓄電池，也曾出現電瓶滲漏等問題，在此基礎上，1995年華達電源公司推出了改進后的GFM型電池，主要改進了極板材料、厚度和裝配工藝；將手工極柱焊接改為計算機控制的氬弧焊；極柱處加環氧樹脂雙重密封．安全閥采用雙層硫酸防爆結構等，共有十余項改進措施，使得GFM型蓄電池性能和質量大為改善。

雖然VRLA蓄電池生產技術日趨完善，但對于不同制造廠，其產品質量也是參差不齊的，1995年我國VRLA蓄電池生產廠已達50余家，近年來飛速發展目前已達數百家。其中一些VRLA蓄電池制造廠，采用引進國外技術或生產線，具備一定生產規模，技術力量雄厚設備先進，產品質量穩定，售后服務良好，如華達電源公司的GFM型蓄電池，引進美國GNB生產技術及生產線設備。山東曲阜圣陽電池公司，于八十年代開始生產VRLA蓄電池，九十年代引進美國等國家先進的生產技術和設備，杭州南都電源公司GFM型蓄電池，采用酉班牙Tudor集團和德國Hagen公司專利技術，引進美國等國家的生產設備，產品已在郵電、通信等領域廣泛應用。以上這些制造廠都已通過ISO9000質量體系認證。

還有一些蓄電池廠，技術力量薄弱，規模小，設備落后，半手工制作，沒有形成系列生產，缺乏必要的質量監督，沒有進行相關試驗或試驗不全面，放電曲線等重要的特性曲線不準確等等。這些廠的產品質量不能保證，但以其低價位也占據了部分市場，同時也出現了一些問題，但因投運時間短，產品質量差的短期行為所造成的危害還不十分明顯。

由于VRLA八蓄電池市場上存在著產品良莠不齊的情況，所以在使用中的選型選廠就十分重要，有些用戶盲目相信一些制造廠的宣傳而不深入了解調查，僅以價格低作為選擇的唯一條件，這將造成十分有害的后果。應根據產品的性能、業績、質量保證體系和售后服務措施，在同等技術條件下，綜合考慮性能價格比來篩選不同的制造廠的不同的型號。

3．2正確的設計、安裝和選擇

除了要求VRLA蓄電池產品質量好，耐受力強之外，正確地設計、安裝、維護VRLA蓄電池也是十分重要的。首先，VRLA蓄電池的設計選擇計算是有其特殊要求的，以往的規程和設計手冊都是針對固定型防酸鉛酸蓄電池的，對VRLA不完全適用的，VRLA蓄電池浮充電壓略高于普通鉛酸電池，特性曲線不同，個數選擇也有區別，不同型號的蓄電池應以不同的參數進行選擇計算。部電力工程新型直流屏設計研制組于1993年和1996年針對華達GFM電池編寫了《GWM(GM)型閥控式密封鉛酸蓄電池電力工程設計安裝應用手冊》，對設計選用VRLA蓄電池起到了積極的指導作用。另外，河南省電力設計院編制的《直流系統設計軟件》，也將不同生產廠家不同型號的VRLA蓄電池的放電曲線輸入軟件數據庫，可根據不同的型號來進行蓄電池的選擇計算。這樣才能保證VRLA蓄電池的設計選型正確合理有效。最近中國電力工業出版社出版的《電力工程直流系統設計手冊》中，對VRLA電池也有較詳細的論述。

其次，VRLA蓄電池對溫度非常敏感。

電池溫度每升高10℃，電池壽命減半，制造廠給出的使用壽命都是在25℃條件下的數值。當溫度升高，電池自放電加大，失水加快，會導致電池因失水而早期失效。另外電池的浮充電壓與溫度密切相關，一般每升高1℃浮充電壓應降低o．03-o．04V左右。所以應將VRLA蓄電池的環境溫度控制在5℃～30℃為好，并根據不同溫度調節電池的浮充電壓，以保證其使用壽命。

3．3對充電裝置的特殊要求

另外，直流系統配置的充電設備的性能也影響VRLA蓄電池的使用壽命。在《火力發電廠、變電所直流系統設計技術規定》中，要求充電裝置穩流精度不大于士5％；穩壓精度不大于土2％；紋波系數不大于2%。這對普通鉛酸蓄電池是足夠的，而VRLA蓄電池則有更高的要求。VRLA電池浮充電壓一般為2．23～2.25伏，穩定的浮充電壓有助于蓄電池特性穩定，而且在溫度變化時，浮充電壓要隨之進行極小的調整，如精度不高，則無法調節，另外，充電裝置輸出直流電源的紋波分量，將會對VRLA蓄電池造成不可逆的損害。所以，應配置穩壓穩流精度高，尤其是紋波系數小的充電裝置，最好能選擇具有電池檢測、自動調節、監視報警功能的充電設備，以實現無人維護也可對蓄電池的監控。因此，智能微機型充電裝置和高頻開關電源都是較適合的配套設備。

3．4重視蓄電池的運行維護

VRLA蓄電池正確的運行維護也至關重要。由于VRLA蓄電池在電廠使用時間不長，經驗少，運行維護人員普遍感到對VRLA蓄電池性能特點了解不夠，而且無章可循。要么誤解“免維護”即完全不維護。實際上這僅指運行中不需加酸加水，而并非不維護。要么是沿襲多年來普通鉛酸蓄電池的運行維護方式，造成了對VRLA蓄電池的損傷。一些造成VRLA電池損壞的，都和運行維護不當有關。如前述YJz電廠報廢的蓄電池組，主要是由于充放電不當造成的。在選用VRLA蓄電池的同時，應加強對有關人員的培訓，提高維護運行人員的素質，依據VRLA蓄電池特定的運行規程進行工作。這樣就可以真正實現VRLA八蓄電池“少維護”并達到人們所期望的使用年限。

4結論

總結以上對VRLA蓄電池的應用調查且分析，我們認為：

4．1在火電廠應用閥控式密封鉛酸蓄電池，雖然目前存在著基建投資略高，運行經驗少，電池質量不夠穩定等問題，但隨著國內外VRLA蓄電池日益廣泛的應用和技術的成熟，以上問題會逐步得到解決。而VRLA蓄電池節省空間、運行維護簡單，使用壽命長等特點有著其它類型電池不可比擬的優勢，尤其是在目前電力行業減員增效的形勢下，更有著十分積極的意義。所以，VRLA電池也受到電力系統用戶及生產管理部門的歡迎和認同。關于基建投資略高的問題，如使用壽命達到預期值，計及運行維護所節省的人力的費用，其蹤合價格是有可比性的。因此，在火力發電廠直流系統中是可以選用VRLA蓄電池的。

4．2在VRLA蓄電池的應用中，首先要有正確的設計選型，郵電通信系統經過多年的實踐應用，有較多的設計人員和其他專業人員研究和探討VRLA蓄電池作為通信電源的問題和特點，制定了有關標準，編寫了一些專著，有了較成功的經驗。電力系統于1997年制訂了《閥控式密封鉛酸蓄電池訂貨技術條件》(DL/T637—1997)，于1998年6月實施，主要是對VRLA電池產品的具體要求。還應針對VRLA蓄電池在設計選型、安裝方式，運行維護及對充電設備等方面的特點，制定適用于VRLA蓄電池的設計規定、規范設計工作，這一工作正在進行中。

4.3各方面都要重視VRLA蓄電池的應用。在使用中，除了要求設計人員正確選擇計算外，

各級管理和建設單位要綜合考慮蓄電池的性能價格比，選用質量好性能優的產品，為今后的運行打下良好基礎。使用VRLA蓄電池的運行部門，也要加強對運行維護人員的培訓，使有關人員加深對VRLA蓄電池的了解，提高整個直流系統的運行水平。