一种变电站退役蓄电池深度充放电容量恢复方法

技术领域

本发明涉及变电站铅酸蓄电池技术领域，特别是涉及一种变电站退役蓄电池深度充放电容量恢复方法。

背景技术

通用型阀控式铅酸蓄电池(以下简称蓄电池)是泛在电力物联网的重要组成部分，主要为配电自动化终端、输电线路监控终端、变电检测终端等智能感知层负载提供稳定、安全、可靠的电力保障，确保输变配领域中各类终端控制、保护、监控和通信功能的正常运行。发生故障失去市电时，蓄电池介入供电，保证终端正常工作，完成二遥/三遥、故障识别、快速隔离、恢复供电、在线监测等功能，保障各设备泛在互联。因此，通用型阀控式铅酸蓄电池的可靠性和稳定性对确保电力设备的安全运行和泛在物联具有十分重要的意义。

目前对各类终端直流电源覆盖率、建设原则、检测方案均有明确要求。由于考虑到后备电源检测耗时较长、对检测设备要求较高、检测具有破坏性等因素，仅要求对后备电源的工作电压进行测量。对后备电源的实际容量、一致性、成组容量、循环寿命等其他影响实用化的指标未作要求，因此部分厂家以次充好，导致即便终端设备通过入网前抽检，也无法长期稳定运行，严重制约输变配领域中各类自动化系统的实用化，影响泛在电力物联网感知层的可靠互联。

随着泛在电力物联网的建设，投入的各类终端数量巨大、种类繁多。投运后因蓄电池问题造成设备无法使用，仅进行简单的报废处理，造成重大的经济损失；而频繁拆装设备更换蓄电池，又造成了巨大的人力负担，同时加剧了潜在的环保风险。

在变电站直流系统中，蓄电池组扮演着极其重要和不可或缺的作用。平时由直流充电装置带着直流负荷，并对蓄电池组进行浮充电，蓄电池组处于浮充电备用状态。当交流失电、直流充电装置故障或事故状态时，蓄电池组必须向所有直流负荷提供能量，如直流电机、电磁机构、保护装置、控制、通讯、照明等。

而变电站内所用交流电源中断，蓄电池未能提供直流电源时，会造成保护及控制回路失去直流电源而不能动作，故障越级，330千伏和110千伏变压器持续承受短路电流，超过变压器热稳极限，导致变压器着火烧损。

显然，蓄电池组平时在电力系统中只是属于一个备用设备，但在事故状态下，蓄电池组却是直流负荷的唯一电源供给者，一旦蓄电池有问题，电力系统将面临瘫痪甚至发生重大事故，造成重大损失。

为此，有必要进一步加强蓄电池质量监督，通过采集电池全寿命数据，对电池进行质量评估，为物质采购和蓄电池梯级利用提供指导意见，最终为变电站安全运行提供有力保障；同时大力发展蓄电池性能评估、蓄电池二次利用，满足蓄电池梯级利用市场的不同需求，由于铅酸电池中含有重金属铅，减少变电站退役铅酸电池的处置量，有利于环境保护，而减少蓄电池的处置量，其途径之一则是对容量可以恢复的退役蓄电池进行梯次利用至变电站定期进行电压电流监控。

目前针对退运蓄电池(退役蓄电池)的修复工作已经有相关报道，例如向蓄电池的电瓶内补加蒸馏水稀释酸性电解液也能实现一定的修复效果，中国专利CN101752616A就是采用这种方式实现了变电站蓄电池的在线修复。中国专利CN201110370649.9公开了一种基于疏化失效的铅酸蓄电池修复方法，其包括以下步骤：故障目测、检测、预充电、极板活性物浆化判断、注入稀酸或修复液、电池静置、记录初始容量、记录放电时间和过放电时间、确定修复充电容量和充放电流程、根据不同电池容量进行修复。然而目前现有的检测方法和蓄电池容量修复方法(恢复方法)需要对电池拆解添加物质，电池性能可能会受到影响。基于此，如何在不改变电池体系组分、不破坏电池结构的前提下，恢复变电站退役蓄电池容量，成为本领域技术人员亟待解决的问题。

发明内容

本发明的目的是提供一种变电站退役蓄电池深度充放电容量恢复方法，从而在不改变电池体系组分、不破坏电池结构的前提下，恢复变电站退役蓄电池容量。

为实现上述目的，本发明提供了如下方案：

一种变电站退役蓄电池深度充放电容量恢复方法，所述方法包括：

通过电池测试系统对变电站退役蓄电池进行深度充电，在25℃±5℃的环境中，设置所述电池测试系统以40A恒流充电至蓄电池电压2.4V后，转2.4V恒压8h；

静置所述变电站退役蓄电池10h；

通过所述电池测试系统对所述变电站退役蓄电池进行深度放电，设置所述电池测试系统以130A恒流放电至1.5V；

通过所述电池测试系统对所述变电站退役蓄电池进行深度充电，设置所述电池测试系统以50A恒流充电至蓄电池电压2.4V后，转2.4V恒压8h；

静置所述变电站退役蓄电池10h；

通过所述电池测试系统对所述变电站退役蓄电池进行深度放电，设置所述电池测试系统以140A恒流放电至1.5V；

静置所述变电站退役蓄电池10h；

通过所述电池测试系统对所述变电站退役蓄电池进行深度充电，在25℃±5℃的环境中，设置所述电池测试系统以60A恒流充电至蓄电池电压2.4V后，转2.4V恒压8h；

静置所述变电站退役蓄电池10h；

通过所述电池测试系统对所述变电站退役蓄电池进行深度放电，设置所述电池测试系统以150A恒流放电至1.5V，得到容量恢复的所述变电站退役蓄电池。

可选地，所述通过电池测试系统对变电站退役蓄电池进行深度充电，在25℃±5℃的环境中，设置所述电池测试系统以40A恒流充电至蓄电池电压2.4V后，转2.4V恒压8h，之前还包括：

对变电站退役蓄电池在电学性能检测区利用电池测试系统进行电学性能检测，完成蓄电池容量、蓄电池端电压和蓄电池内阻测试，得到所述变电站退役蓄电池的容量、端电压和内阻。

可选地，所述通过所述电池测试系统对所述变电站退役蓄电池进行深度放电，设置所述电池测试系统以150A恒流放电至1.5V，得到容量恢复的所述变电站退役蓄电池，之后还包括：

对容量恢复的所述变电站退役蓄电池在电学性能检测区利用电池测试系统进行电学性能检测，完成蓄电池容量、蓄电池端电压、蓄电池内阻测试和循环耐久性试验，得到容量恢复的所述变电站退役蓄电池的容量、端电压、内阻和充放电循环寿命。

可选地，所述对容量恢复的所述变电站退役蓄电池在电学性能检测区利用电池测试系统进行电学性能检测，完成蓄电池容量、蓄电池端电压、蓄电池内阻测试和循环耐久性试验，得到容量恢复的所述变电站退役蓄电池的容量、端电压、内阻和充放电循环寿命，具体包括：

对容量恢复的所述变电站退役蓄电池在电学性能检测区利用电池测试系统进行电学性能检测，完成蓄电池容量、蓄电池端电压和蓄电池内阻测试，得到容量恢复的所述变电站退役蓄电池的容量、端电压和内阻；

对容量恢复的所述变电站退役蓄电池在电学性能检测区利用电池测试系统进行电学性能检测，完成循环耐久性试验，得到容量恢复的所述变电站退役蓄电池的充放电循环寿命。

可选地，所述对容量恢复的所述变电站退役蓄电池在电学性能检测区利用电池测试系统进行电学性能检测，完成循环耐久性试验，得到容量恢复的所述变电站退役蓄电池的充放电循环寿命，具体包括：

对容量恢复的所述变电站退役蓄电池进行完全充电，得到完全充电后的经容量试验达到额定容量值的蓄电池；

对完全充电后的经容量试验达到额定容量值的蓄电池在25℃±2℃的环境中进行循环耐久性试验。

可选地，所述循环耐久性试验具体包括：

对完全充电后的经容量试验达到额定容量值的蓄电池以40A的恒定电流放电2h，之后以2.4V的恒定电压充电22h，循环50次后，蓄电池不经再充电进行10小时率容量试验；计算放电容量，当放电容量大于或等于0.76倍的额定容量时，蓄电池经完全充电后进行下一个50次放充循环；所述下一个50次放充循环为对蓄电池以40A的恒定电流放电2h，之后以2.4V的恒定电压充电22h，同时限流40A，循环50次。

可选地，所述以2.4V的恒定电压充电22h的过程中限流40A。

可选地，所述对容量恢复的所述变电站退役蓄电池在电学性能检测区利用电池测试系统进行电学性能检测，完成蓄电池容量、蓄电池端电压、蓄电池内阻测试和循环耐久性试验，得到容量恢复的所述变电站退役蓄电池的容量、端电压、内阻和充放电循环寿命，之后还包括：

根据所述变电站退役蓄电池的容量、端电压和内阻，以及容量恢复的所述变电站退役蓄电池的容量、端电压、内阻和充放电循环寿命，构建电池容量参数表；所述电池容量参数表用于直观显示容量恢复前后变电站退役蓄电池的参数；所述参数包括初始电压、第1次10h放电容量、第2次10h放电容量、第3次10h放电容量、3h放电容量、第4次10h放电容量、1h放电容量、内阻、质量和充放电循环寿命。

根据本发明提供的具体实施例，本发明公开了以下技术效果：

本发明公开的变电站退役蓄电池深度充放电容量恢复方法，通过电池测试系统对变电站退役蓄电池进行深度充放电，达到恢复变电站退役蓄电池容量的目的，恢复方法易操作实现，在不改变电池体系组分、不破坏电池结构的前提下，无需借助其他复杂的仪器设备，仅通过实验室电池测试系统即可实现电池性能修复，修复效果显著，修复成本较低，电池再利用率高。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明变电站退役蓄电池深度充放电容量恢复方法实施例的流程图；

图2为本发明变电站退役蓄电池深度充放电容量恢复方法示意图。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

本发明的目的是提供一种变电站退役蓄电池深度充放电容量恢复方法，从而在不改变电池体系组分、不破坏电池结构的前提下，恢复变电站退役蓄电池容量。

为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细的说明。

图1为本发明变电站退役蓄电池深度充放电容量恢复方法实施例的流程图，图2为本发明变电站退役蓄电池深度充放电容量恢复方法示意图。参见图1和图2，本发明变电站退役蓄电池深度充放电容量恢复方法包括如下步骤：

步骤101：通过电池测试系统对变电站退役蓄电池进行深度充电，在25℃±5℃的环境中，设置电池测试系统以40A恒流充电至蓄电池电压2.4V后，转2.4V恒压8h。

该步骤101之前还包括：

对变电站退役蓄电池在电学性能检测区利用电池测试系统进行电学性能检测，完成蓄电池容量、蓄电池端电压和蓄电池内阻测试，得到变电站退役蓄电池的容量、端电压和内阻。

步骤102：静置变电站退役蓄电池10h。

步骤103：通过电池测试系统对变电站退役蓄电池进行深度放电，设置电池测试系统以130A恒流放电至1.5V。

步骤104：通过电池测试系统对变电站退役蓄电池进行深度充电，设置电池测试系统以50A恒流充电至蓄电池电压2.4V后，转2.4V恒压8h。

步骤105：静置变电站退役蓄电池10h。

步骤106：通过电池测试系统对变电站退役蓄电池进行深度放电，设置电池测试系统以140A恒流放电至1.5V。

步骤107：静置变电站退役蓄电池10h；

步骤108：通过电池测试系统对变电站退役蓄电池进行深度充电，在25℃±5℃的环境中，设置电池测试系统以60A恒流充电至蓄电池电压2.4V后，转2.4V恒压8h；

步骤109：静置变电站退役蓄电池10h。

步骤110：通过电池测试系统对变电站退役蓄电池进行深度放电，设置电池测试系统以150A恒流放电至1.5V，得到容量恢复的变电站退役蓄电池。

该步骤110之后还包括：

对容量恢复的变电站退役蓄电池在电学性能检测区利用电池测试系统进行电学性能检测，完成蓄电池容量、蓄电池端电压、蓄电池内阻测试和循环耐久性试验，得到容量恢复的变电站退役蓄电池的容量、端电压、内阻和充放电循环寿命。

对容量恢复的变电站退役蓄电池在电学性能检测区利用电池测试系统进行电学性能检测，完成蓄电池容量、蓄电池端电压、蓄电池内阻测试和循环耐久性试验，得到容量恢复的变电站退役蓄电池的容量、端电压、内阻和充放电循环寿命，之后还包括：

根据变电站退役蓄电池的容量、端电压和内阻，以及容量恢复的变电站退役蓄电池的容量、端电压、内阻和充放电循环寿命，构建电池容量参数表；电池容量参数表用于直观显示容量恢复前后变电站退役蓄电池的参数；参数包括初始电压、第1次10h放电容量、第2次10h放电容量、第3次10h放电容量、3h放电容量、第4次10h放电容量、1h放电容量、内阻、质量和充放电循环寿命。

具体的，对容量恢复的变电站退役蓄电池在电学性能检测区利用电池测试系统进行电学性能检测，完成蓄电池容量、蓄电池端电压、蓄电池内阻测试和循环耐久性试验，得到容量恢复的变电站退役蓄电池的容量、端电压、内阻和充放电循环寿命，具体包括：

对容量恢复的变电站退役蓄电池在电学性能检测区利用电池测试系统进行电学性能检测，完成蓄电池容量、蓄电池端电压和蓄电池内阻测试，得到容量恢复的变电站退役蓄电池的容量、端电压和内阻。

对容量恢复的变电站退役蓄电池在电学性能检测区利用电池测试系统进行电学性能检测，完成循环耐久性试验，得到容量恢复的变电站退役蓄电池的充放电循环寿命。

其中，对容量恢复的变电站退役蓄电池在电学性能检测区利用电池测试系统进行电学性能检测，完成循环耐久性试验，得到容量恢复的变电站退役蓄电池的充放电循环寿命，具体包括：

对容量恢复的变电站退役蓄电池进行完全充电，得到完全充电后的经容量试验达到额定容量值的蓄电池。

对完全充电后的经容量试验达到额定容量值的蓄电池在25℃±2℃的环境中进行循环耐久性试验。

具体的，循环耐久性试验具体包括：

对完全充电后的经容量试验达到额定容量值的蓄电池以40A的恒定电流放电2h，之后以2.4V的恒定电压充电22h，循环50次后，蓄电池不经再充电进行10小时率容量试验；计算放电容量，当放电容量大于或等于0.76倍的额定容量时，蓄电池经完全充电后进行下一个50次放充循环；下一个50次放充循环为对蓄电池以40A的恒定电流放电2h，之后以2.4V的恒定电压充电22h，同时限流40A，循环50次。

其中，以2.4V的恒定电压充电22h的过程中限流40A。

下面以一个具体实施例说明本发明的技术方案：

采用本发明变电站退役蓄电池深度充放电容量恢复方法对内蒙古电网变电站退役蓄电池的容量进行恢复，具体如下：

首先对变电站退役的蓄电池在电学性能检测区利用现有的电池测试系统进行电学性能检测，完成端电压、容量、电池内阻测试，根据内蒙古电网变电站现场蓄电池应用条件要求，主要对蓄电池容量有要求，10小时率容量在第一次循环时应不低于0.95倍的额定容量，在第3次循环内应达到额定容量，3小时率容量应达到0.75倍的额定容量；1小时率容量应达到0.55倍的额定容量。

(一)容量、电压、内阻测试(蓄电池容量、端电压、内阻测试过程)

A.蓄电池经完全充电后，静置1h～24h，当蓄电池的表面温度为25℃±5℃时，进行容量放电试验。10小时率容量用20A的电流放电到单体蓄电池平均电压为1.8V时终止；3小时率容量用50A的电流放电到单体蓄电池平均电压为1.7V时终止；1小时率容量用110A的电流放电到单体蓄电池平均电压为1.60V时终止，记录放电开始时蓄电池平均表面初始温度t及放电持续时间T。

B.放电期间测量并记录单体蓄电池的端电压及蓄电池表面温度，测记间隔10小时率容量试验为1小时；3小时率容量试验为30分钟；1小时率容量试验为10分钟。在放电末期要随时测量，以便确定蓄电池放电到终止电压的准确时间。

C.在放电过程中，放电电流的波动不得超过规定值的±1％。

D.用放电电流值I(A)乘以放电持续时间T(h)来计算实测容量C(Ah)。

E.当放电期间蓄电池平均表面温度不是基准25℃时，应按公式(1)换算成25℃基准温度时的实际容量C

式中，t表示放电过程蓄电池平均表面温度，单位为℃；C

通过以上计算公式计算蓄电池容量，从电池测试系统软件中可直接测出蓄电池端电压和内阻。

放电结束后，蓄电池应进行完全充电。

上述测试容量、电压、内阻的步骤是GB/T19638.1-2014《固定型阀控式铅酸蓄电池第1部分：技术条件》标准里的测试步骤。

(二)循环耐久性试验

经容量试验达到额定容量值的蓄电池完全充电后在25℃±2℃的环境中按以下方法进行连续放充循环：

a.以40A的恒定电流放电2h；

b.以2.4V的恒定电压(限流40A)充电22h。

c.经过50次这样的循环之后，蓄电池不经再充电进行10小时率容量试验。计算放电容量C

当放电容量不低于0.76倍的额定容量时，蓄电池经完全充电后进行下一个50次放充循环。

由于是变电站退役电池，电压或者容量存在不合格现象。深度充放电前(容量恢复前)实验数据见表1。

上述循环耐久性试验方法的数据和步骤是试验摸索出的数据及实验步骤顺序。

(三)深度充放电过程(蓄电池深度充放电过程)

(1)通过电池测试系统对电池进行深度充放电的具体过程如下：

A.通过电池测试系统对电池进行深度充放电，在25±5℃的环境中，设置电池测试系统以40A恒流充电至蓄电池电压2.4V后，转2.4V恒压8h。

B.蓄电池静置10h。

C.设置电池测试系统以130A恒流放电至1.5V。

D.设置电池测试系统以50A恒流充电至蓄电池电压2.4V后，转2.4V恒压8h。

E.蓄电池静置10h。

F.设置电池测试系统以140A恒流放电至1.5V。

G.蓄电池静置10h。

H.对电池进行深度充放电，在25±5℃的环境中，设置电池测试系统以60A恒流充电至蓄电池电压2.4V后，转2.4V恒压8h。

I.蓄电池静置10h。

J.设置电池测试系统以150A恒流放电至1.5V。

上述通过电池测试系统对电池进行深度充放电的具体过程中A-J步骤充放电电压、电流数据是经过多次实验室试验，即不断试验得出的最优充放电电流和电压数据，目前现有技术还未出现针对蓄电池如此全面的蓄电池深度充放电技术。

本发明变电站退役蓄电池深度充放电容量恢复方法，通过电学性能试验深度充放电实验过程(即上述通过电池测试系统对电池进行深度充放电的具体过程中A-J步骤)，达到了蓄电池容量恢复的目的，该复原方法易操作实现，在不改变电池体系组分、不破坏电池结构的前提下，无需借助其他复杂的仪器设备，仅通过实验室电池测试系统即可实现电池性能修复，修复效果显著，修复成本较低，电池再利用率高，解决了退役蓄电池梯次再利用难题。

(2)对深度充放电后的电池进行端电压、容量、循环耐久性试验、电池内阻等测试，测试数据见表1。

简单来说，采用本发明变电站退役蓄电池深度充放电容量恢复方法对内蒙古电网变电站退役蓄电池的容量进行恢复，其流程如下：

先对退役蓄电池进行一次“(一)容量、电压、内阻测试”试验相当于基础数据，再进行深度充放电步骤，即“(三)深度充放电过程”，深度充放电后再进行一次“(一)容量、电压、内阻测试”和“(二)循环耐久性试验”看深度充放电后此方法的效果。

对不同品牌、额定容量的1、2、3号铅酸电池，1号铅酸电池的额定容量200Ah，2号铅酸电池的额定容量200Ah，3号铅酸电池的额定容量200Ah。

表1电池容量参数表

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电性能判定标准：根据变电站蓄电池应用情况，重点对蓄电池的容量进行测试要求，蓄电池的容量应符合《固定型阀控式铅酸蓄电池第1部分技术条件》(GB/T 19638.1-2014)中规定。额定容量200Ah的蓄电池，10小时率容量在第一次循环时应达到190Ah，在第3次循环时应达到200Ah，3小时率容量应达到150Ah，1小时率容量达到110Ah，由表1可知，以选取的3块蓄电池为例，深度充放电前蓄电池的容量指标不符合使用要求，经过深度充放电，蓄电池的容量指标符合实用要求，且蓄电池的循环次数得到2倍以上的提升，保证了蓄电池回收利用的质量。

本发明公开的变电站退役蓄电池深度充放电容量恢复方法，借助实验室仪器从电学性能角度对退役蓄电池进行深度充放电，对容量可以恢复的蓄电池进行梯次利用至变电站定期进行电压电流监控，减少蓄电池的处置量。

本发明公开的变电站退役蓄电池深度充放电容量恢复方法，通过对变电站退役蓄电池进行深度充放电，深度充放电过程可以使蓄电池正负极电极得到充分的火花，从而恢复电学性能，多数应用于现场的蓄电池指标不达标被退役，都是由于没有经过深度充放电，经过深度充放电的蓄电池可以进行梯次利用，提高了蓄电池利用率，减少了蓄电池处置量，有效节约了资源。

本说明书中各个实施例采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似部分互相参见即可。

本文中应用了具体个例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想；同时，对于本领域的一般技术人员，依据本发明的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处。综上所述，本说明书内容不应理解为对本发明的限制。