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摘 要：通过特殊仪器和设备将一种多元混合功能高分子胶体材料导入作为变电站直流电源的VRLA（阀控式密闭铅酸蓄电池），能有效消除单体蓄电池因累积容量差异导致可靠性降低的状况，使直流电源各单体蓄电池的容量水平趋于一致，大幅提升系统运行可靠性。
关键词：蓄电池；容量；维保
中图分类号：TN86 文献标识码：A 文章编号：1004-7344（2018）35-0048-02
前言：104只2V800Ah的VRLA蓄电池单体串联作为750kV超高压变电站的直流电源，在投运期按规程《电力系统用蓄电池直流电源装置运行与维护技术规程》（DL/T724-2000）以整组80A恒流放电10h标准进行全核对性放电实验终止时，若有单体容量低于80%或电压低于1.8V情形出现时，须整组退出投运以保证电网安全运行。
图1是我们对1个750kV变电站投运5年期的104只VRLA直流电源进行全核对性放电实验的数据对比。该实验我们定义为蓄电池的容量恢复作业（属于维保作业范畴）。
通过80A恒流10h放电实验，放电终止时我们得到了图1的（上边）折线，可以看出各单体蓄电池的性能差异表现较为明显，其中有4只已经出现了电压低于1.8V的情形，另有几只的电压也已接近1.8V直线（下边）。
我们将新疆大西越能源科技有限公司提供的一种特殊材料，通过该公司特殊的仪器和设备导入这批蓄电池腔体，并依照该公司的作业方法进行了为期10d的系统实验。作业完成后我们按照国家电网《直流电源系统运行规范》进行了验收，通过80A恒流10h放电终止时，得到了图2的（上边）折线。
根据图2可以看出，各单体蓄电池的性能差异表现趋于一致，电压均分布在1.9～1.95V之间。
我们将实验前后每只蓄电池的数据逐一比对后，得到了图3的维保前后对应蓄电池的数据折线对比图。
根据图示，我们发现如下现象：
（1）通过容量恢复作业，104只蓄电池的整体电压水平均有提升并趋于一致，基本在0.025V的电压基准线上下波动，波动率2.7%。这一数据与维保前相比，差异极其明显。
（2）（上边）折线并不是将（下边）折线进行整体复制提高，而是拉平在一个相对稳定的高位区间。该现象说明导入到蓄电池腔体内的材料和配套的维保仪器设备以及操作工艺，有能力将这些投运5年的蓄电池所出现的累积性能差异予以消除，且整体性能均得到了提升。
（3）维保之前性能落后的单体蓄电池，通过维保后其性能有大幅提升，但是维保之前性能较好的蓄电池通过维保后，性能并未能大幅提升，而是与其他的蓄电池性能接近一致，这一现象说明维保工作已经将蓄电池的容量恢复到了最佳状态。这一结论可以理解为这批已经使用了5年的蓄电池通过这次维保，可以继续投运使用多年而不必退役报废。
原因分析：VRLA的正极板活性物质伴随着充放电，会发生PbSO4和PbO2的相互转化，由于PbSO4分子的空间占位比PbO2大，从而产生了正极板活性物质在正常电化学反应中的体积膨胀与收缩，成为极板活性物质松软脱落的潜在隐患。电力系统长期在线浮充的VRLA直流电源，除了具有表现出负极板硫酸盐化结晶的负极失效特征外，还表现出正极板晶格泥化现象的正极失效特征。该材料通过运用同价晶体化合物渗入极板阻止重复结晶的持续细化，使之形成粗晶型交叉点阵结构，使源于正极失效的VRLA蓄电池能够恢复正常容量。
据新疆大西越能源科技有限公司技术人员介绍，本次作业中导入蓄电池腔体的材料是一种多元混合功能高分子胶体，这是一种介观物质（以分子团簇的形式运动的物质），它遵循的力学规律是介于量子力学和经典力学之间的力学——介观力学。该材料是由功能高分子有机胶脘与复合碰撞性无机胶脘混制形成的电解质溶液，在电场激发条件下，对引起铅蓄电池硫酸铅结晶体具有干扰重组作用，结晶点阵会随着外加电场的变化而出现规律性的分解与凝聚，对用于制造铅电池的二氧化硅胶体具有热溶作用，使常规以颗粒悬浮状分布的二氧化硅胶体转变为准溶液，在电场作用中转变为胶体，其在铅蓄电池应用方面体现的主要功能是能够有效提高电解质溶液的综合内能，改善触变性无机胶脘在铅蓄电池应用中的电解液离子传输能力低、电极渗透力差及电极反应速度慢等核心问题。
同时，本次实验使用的设备及工艺可以理解为与材料配套的一种“微扰共振能量激发系统”，该系统是根据胶体能量结构的基本数据而建立的一个“由梯度势能场、振动微扰场和转动微扰场结合的共振磁场”系统，该共振磁场系统可以对介观功能胶体中的“囊态”物质、功能高分子和水的复合分子团簇的电极矩以及磁极矩产生作用。
由于稀硫酸电解液中的内能系数（活性系数γ±和渗透系数？准）与电解液的二极电离常数K2有以下的关系：
活性系数γ±=0.46+23.10K2；渗透系数=2.06+2.16K2
经过“微扰能量共振激发系统”激发后的多元混合胶体电解液的“囊式胶态”分子团簇由于其结合能由基态激发到亚稳态，能级产生了跃迁，二级电离常数K2予以增大，使得电解液由水态变成油包水胶态（囊式胶态），导致“囊”内可包容大量的硫酸根离子，在削弱硫酸的表面腐蚀力的同时，使硫酸根离子形成有序的“团簇”形态，实现电解液粘度降低、渗透力增强的效果。
因此在材料上通过施加能量激发系统，可以使功能胶体的能量从基态跃迁到亚稳态，能量等级增加，分子团簇的活性增强，且分子团簇由大变小且有序排列，最终使混合了该材料的VRLA电解液呈现出内能增加、分子团簇活性增大、粘度减小、离子定向运动所受的阻力减小、溶解度和离子的浓度增大、电极反应能力增强等特点。即凡因极板硫酸铅结晶盐化引致失效的铅电池，都有可能运用这类功能高分子材料恢复正常容量。
因充电时的电量C存在﹝m﹢n（T标称额定-T0）/T标称额定﹞C标称的数值对应关系（m和n均为放电过程表现的系数，T0是以标规额定电流Ie放电至终止电压V0的时间值）。因此在容量恢复维保作业时，与材料配套使用的能量激发和释放极板残存二级能量平台的专用设备是保证材料能够发挥预期功效的重要条件。
这次作业，我们特意将原来分为1组和2组的208只蓄電池进行了重新混合配组，通过维保作业我们发现各单体蓄电池的恢复效果均趋于一致。因此从技术角度来讲，可将不同组的单体蓄电池重新混配成一组性能趋于一致的备用直流电源，当某个站的直流电源出现需要整体维保时使用该备用直流电源循环周转，即节省维保作业时间，也能降低公司运营成本。
结论：
从提升系统运行安全性角度来讲，对投运5年左右的变电站直流电源进行一次系统性容量恢复作业，能有效消除单体铅蓄电池因投运多年导致可靠性降低的状况，使直流电源组内各单体铅蓄电池的容量水平趋于一致，大幅提升系统运行可靠性。
其次，从运营经济角度考虑，因个别几只性能落后铅蓄电池导致直流电源整组退役更换，会使运营成本大幅上升；若推广该维保方案，相当于既延长了变电站直流电源的投运期，也大幅降低了运营成本。
参考文献
[1]《电力系统用蓄电池直流电源装置运行与维护技术规程》（DL/T724-2000）.
[2]刘粤荣.《多元混合胶体电解液的研究与应用》（发表于欧洲《蓄电池》国内《电池》2008）.
本次实验所使
收稿日期：2018-11-7
关键词：蓄电池；容量；维保
中图分类号：TN86 文献标识码：A 文章编号：1004-7344（2018）35-0048-02
前言：104只2V800Ah的VRLA蓄电池单体串联作为750kV超高压变电站的直流电源，在投运期按规程《电力系统用蓄电池直流电源装置运行与维护技术规程》（DL/T724-2000）以整组80A恒流放电10h标准进行全核对性放电实验终止时，若有单体容量低于80%或电压低于1.8V情形出现时，须整组退出投运以保证电网安全运行。
图1是我们对1个750kV变电站投运5年期的104只VRLA直流电源进行全核对性放电实验的数据对比。该实验我们定义为蓄电池的容量恢复作业（属于维保作业范畴）。
通过80A恒流10h放电实验，放电终止时我们得到了图1的（上边）折线，可以看出各单体蓄电池的性能差异表现较为明显，其中有4只已经出现了电压低于1.8V的情形，另有几只的电压也已接近1.8V直线（下边）。
我们将新疆大西越能源科技有限公司提供的一种特殊材料，通过该公司特殊的仪器和设备导入这批蓄电池腔体，并依照该公司的作业方法进行了为期10d的系统实验。作业完成后我们按照国家电网《直流电源系统运行规范》进行了验收，通过80A恒流10h放电终止时，得到了图2的（上边）折线。
根据图2可以看出，各单体蓄电池的性能差异表现趋于一致，电压均分布在1.9～1.95V之间。
我们将实验前后每只蓄电池的数据逐一比对后，得到了图3的维保前后对应蓄电池的数据折线对比图。
根据图示，我们发现如下现象：
（1）通过容量恢复作业，104只蓄电池的整体电压水平均有提升并趋于一致，基本在0.025V的电压基准线上下波动，波动率2.7%。这一数据与维保前相比，差异极其明显。
（2）（上边）折线并不是将（下边）折线进行整体复制提高，而是拉平在一个相对稳定的高位区间。该现象说明导入到蓄电池腔体内的材料和配套的维保仪器设备以及操作工艺，有能力将这些投运5年的蓄电池所出现的累积性能差异予以消除，且整体性能均得到了提升。
（3）维保之前性能落后的单体蓄电池，通过维保后其性能有大幅提升，但是维保之前性能较好的蓄电池通过维保后，性能并未能大幅提升，而是与其他的蓄电池性能接近一致，这一现象说明维保工作已经将蓄电池的容量恢复到了最佳状态。这一结论可以理解为这批已经使用了5年的蓄电池通过这次维保，可以继续投运使用多年而不必退役报废。
原因分析：VRLA的正极板活性物质伴随着充放电，会发生PbSO4和PbO2的相互转化，由于PbSO4分子的空间占位比PbO2大，从而产生了正极板活性物质在正常电化学反应中的体积膨胀与收缩，成为极板活性物质松软脱落的潜在隐患。电力系统长期在线浮充的VRLA直流电源，除了具有表现出负极板硫酸盐化结晶的负极失效特征外，还表现出正极板晶格泥化现象的正极失效特征。该材料通过运用同价晶体化合物渗入极板阻止重复结晶的持续细化，使之形成粗晶型交叉点阵结构，使源于正极失效的VRLA蓄电池能够恢复正常容量。
据新疆大西越能源科技有限公司技术人员介绍，本次作业中导入蓄电池腔体的材料是一种多元混合功能高分子胶体，这是一种介观物质（以分子团簇的形式运动的物质），它遵循的力学规律是介于量子力学和经典力学之间的力学——介观力学。该材料是由功能高分子有机胶脘与复合碰撞性无机胶脘混制形成的电解质溶液，在电场激发条件下，对引起铅蓄电池硫酸铅结晶体具有干扰重组作用，结晶点阵会随着外加电场的变化而出现规律性的分解与凝聚，对用于制造铅电池的二氧化硅胶体具有热溶作用，使常规以颗粒悬浮状分布的二氧化硅胶体转变为准溶液，在电场作用中转变为胶体，其在铅蓄电池应用方面体现的主要功能是能够有效提高电解质溶液的综合内能，改善触变性无机胶脘在铅蓄电池应用中的电解液离子传输能力低、电极渗透力差及电极反应速度慢等核心问题。
同时，本次实验使用的设备及工艺可以理解为与材料配套的一种“微扰共振能量激发系统”，该系统是根据胶体能量结构的基本数据而建立的一个“由梯度势能场、振动微扰场和转动微扰场结合的共振磁场”系统，该共振磁场系统可以对介观功能胶体中的“囊态”物质、功能高分子和水的复合分子团簇的电极矩以及磁极矩产生作用。
由于稀硫酸电解液中的内能系数（活性系数γ±和渗透系数？准）与电解液的二极电离常数K2有以下的关系：
活性系数γ±=0.46+23.10K2；渗透系数=2.06+2.16K2
经过“微扰能量共振激发系统”激发后的多元混合胶体电解液的“囊式胶态”分子团簇由于其结合能由基态激发到亚稳态，能级产生了跃迁，二级电离常数K2予以增大，使得电解液由水态变成油包水胶态（囊式胶态），导致“囊”内可包容大量的硫酸根离子，在削弱硫酸的表面腐蚀力的同时，使硫酸根离子形成有序的“团簇”形态，实现电解液粘度降低、渗透力增强的效果。
因此在材料上通过施加能量激发系统，可以使功能胶体的能量从基态跃迁到亚稳态，能量等级增加，分子团簇的活性增强，且分子团簇由大变小且有序排列，最终使混合了该材料的VRLA电解液呈现出内能增加、分子团簇活性增大、粘度减小、离子定向运动所受的阻力减小、溶解度和离子的浓度增大、电极反应能力增强等特点。即凡因极板硫酸铅结晶盐化引致失效的铅电池，都有可能运用这类功能高分子材料恢复正常容量。
因充电时的电量C存在﹝m﹢n（T标称额定-T0）/T标称额定﹞C标称的数值对应关系（m和n均为放电过程表现的系数，T0是以标规额定电流Ie放电至终止电压V0的时间值）。因此在容量恢复维保作业时，与材料配套使用的能量激发和释放极板残存二级能量平台的专用设备是保证材料能够发挥预期功效的重要条件。
这次作业，我们特意将原来分为1组和2组的208只蓄電池进行了重新混合配组，通过维保作业我们发现各单体蓄电池的恢复效果均趋于一致。因此从技术角度来讲，可将不同组的单体蓄电池重新混配成一组性能趋于一致的备用直流电源，当某个站的直流电源出现需要整体维保时使用该备用直流电源循环周转，即节省维保作业时间，也能降低公司运营成本。
结论：
从提升系统运行安全性角度来讲，对投运5年左右的变电站直流电源进行一次系统性容量恢复作业，能有效消除单体铅蓄电池因投运多年导致可靠性降低的状况，使直流电源组内各单体铅蓄电池的容量水平趋于一致，大幅提升系统运行可靠性。
其次，从运营经济角度考虑，因个别几只性能落后铅蓄电池导致直流电源整组退役更换，会使运营成本大幅上升；若推广该维保方案，相当于既延长了变电站直流电源的投运期，也大幅降低了运营成本。
参考文献
[1]《电力系统用蓄电池直流电源装置运行与维护技术规程》（DL/T724-2000）.
[2]刘粤荣.《多元混合胶体电解液的研究与应用》（发表于欧洲《蓄电池》国内《电池》2008）.
本次实验所使
收稿日期：2018-11-7