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铅酸蓄电池运行与维护


发布时间:2018-08-17 15:43 来源:未知 浏览次数:
    
 前言
  蓄电池是确保电力设备正常运行的基础,是在任何情况下都能保证电力设备可操作性的前提和保障。蓄电池是直流系统中不可缺失的设备,正常时直流系统由整流器将市电转成直流电源供给各项负载,并对蓄电池组进行浮充电,当市电失压时,由蓄电池继续提供电源。如事故照明、各类直流负载、断路器操作、交流不停电设备、断路器储能等,同时也必须在事故停电时,提供控制、信号、保护及自动装置、通信负荷等设备电源。
  可以看出,在停电状态下,蓄电池作为备用电源必须维持直流系统的正常工作。在发射台站电力系统中,蓄电池在电力设备的操作电源、断路器的储能电源、应急照明及重要负荷供电担任后备电源作用。发射台站变电站中蓄电池主要是铅酸蓄电池,铅酸蓄电池分为阀控封闭式和开口式,当前变电站多采用阀控封闭式铅酸蓄电池,这种蓄电池电解液消耗量非常小,在使用寿命内基本不需要加水,当电池内压力过大时可排除气体,而外部气体不能进入电池内部,又称为免维护电池。
  蓄电池工作原理
  图1   蓄电池充放电反应示意图
  铅酸蓄电池由正负极板组成,它的正极活性物质是二氧化铅,负极活性物质是海绵状铅,极板间是稀硫酸做介质。充电时将电能转换为化学能,放电时将化学能转换为电能。放电时两个极板上都聚集了大量的硫酸铅,充电时极板又恢复成二氧化铅和铅,而硫酸铅是会结晶的,结晶的硫酸铅将导致极板间枝连,不能参加化学反应而使储电量下降或充不足电。充放电反应示意图如图1所示。
  影响阀控电池寿命关键因素
  蓄电池的寿命一般是指浮充状态下的使用年限。影响电池寿命的关键因素主要有:
  温度
  经试验得知,基准温度为25℃,温度每升高10℃,蓄电池使用寿命将是设计寿命的一半。以环境温度25℃为基准,环境温度每升高一摄氏度,浮充电压应降低3mV/只,防止过充现象;环境温度每降低一摄氏度,浮充电压应增加3mV/只,防止亏充现象。采取这个措施可以延长电池的使用寿命。
  寿命和环境温度的经验关系:
  t25-tTx2(T-25)/10
  其中:T为实际环境温度。
  tT为电池在环境温度为T时的设计寿命。
  t25为电池在环境温度为25℃时的设计寿命。
  以上公式在10—40℃有效。
  图2      温度对蓄电池寿命的影响
  循环次数
  电池的活性与循环次数密切相关,在使用初期,活性物质慢慢活化,在5—6个循环时,容量能达到设计容量,以后随着循环次数的增加,容量慢慢降低,直到电池报废,在变电站使用时,服役期使用容量为设计容量的80%。
  放电深度
  在失电状态下,电池进行放电,其放电深度将对电池的循环次数产生影响,两者之间的关系如表1所示。从表1可以看出,电池放电深度对电池寿命的影响,放电越深寿命减少的越多循环使用次数越少,所以在使用时尽量避免深度放电。
  影响铅酸蓄电池寿命的因素
  影响阀控密封铅酸蓄电池寿命的因素主要有以下几种:
  1、正极板腐蚀;
  2、失水干涸;
  3、热失控;
  4、硫酸盐化。
  其中由于合金工艺技术的提高,正极板栅腐蚀的因素正逐渐降低,技术要求一般能达到蓄电池的实际寿命为10—15年。
  造成蓄电池失水干涸的原因较复杂:电池的均充频率不合理;节流阀的设计不合理,频繁开启,气体进出不畅;电池外壳破损;自放电损失;板栅腐蚀消耗;环境温度过高。其中高温是最主要的因素。当水损失达到3/4时,电池寿命将会终止。
  热失控是指蓄电池在充电过程中产生大量的热量,由于蓄电池的结构使热量无法未及时释放,温度导致浮充电流增大,进而浮充电压升高,形成恶性循环过程。热失控对蓄电池是致命的,它严重时使蓄电池外壳“鼓包”,更造成蓄电池爆炸。硫酸盐化是指蓄电池在放电过程中,会产生硫酸铅,而硫酸铅会发生结晶,它在极板上生成白色坚硬的颗粒,硫酸铅不易溶解,且活性低,充电时无法参与化学反应,直接导致电池容量下降,常规方法无法将硫酸铅转化成活性物质。盐酸化的原因是电池经常处于充电不足状态、过放电、环境温度不合适、没有定期对蓄电池进行均充,一般情况。每季度需对蓄电池进行一次均充。
  影响广播发射台站蓄电池运行寿命因素的分析
  为了能够使蓄电池在一个良好状态下保证电源无故障运行,合理的对蓄电池进行维护保养,不仅能使蓄电池在事故中可靠投入,还能延长电池的使用寿命,降低维护成本。
  1、外电停电
  现阶段,广播发射台站基本配备两路外电,甚至有的还具备自备发电机组,很少有交流电频繁停电的现象,故蓄电池能保持一般的浮充状态,放电深度不会太大。
  2、运行环境温度
  在外电停电后,中央空调停机。而直流设备一般为室内机房,环境温度将大幅上升,蓄电池一般又在密闭空间里,缩短使用寿命。广播发射台站采取的方法是将蓄电池组与整流及逆变等高发热装置分房安置,减少停电时环境温度升高的影响。没有条件分房安置的地方,停电时应将门窗开启,增加空气对流,在外电恢复正常后,及时将空调开启,降低环境温度。
  3、电池安装质量
  蓄电池安装不规范,对蓄电池使用寿命影响也很大。1.安装时,各电池极柱连接没有拧紧,造成极柱与线缆的接触电阻增大,在大电流流过时发热,严重时烧毁极柱;2.蓄电池温度传感器没有安装或安装不到位,整流设备对蓄电池无法正常进行电压补偿;3.初始设置时没有根据设备调整好蓄电池管理参数,造成数值不匹配,使用错误的参数对蓄电池进行充放电。所以,在安装初期,应对设备进行全面检查,按照设备使用说明调整好设备参数,日常维护应检查各接线柱是否连接紧固,温度传感器是否在合适位置。
  4、定期维护
  广播发射台站一般每年进行一次蓄电池容量核对性试验,检查整组蓄电池的健康状态,发现个别电池缺陷,深度放电试验结束后,静置两小时后再进行均充,这样能使个别落后的电池电压升高。图3所示为变电站某蓄电池组投入运行以来每年的容量核对性试验结果。
  图3      变电站某蓄电池组投入运行以来每年的容量核对性实验结果
  图3中可以看出,蓄电池每年的容量衰减情况,经过5年的运行,该组蓄电池已经到了服役末期,必须进行整组更换。
  此外,每月进行蓄电池常规检测,主要检查蓄电池组有无漏液、生盐,极柱是否变形过热,外壳有无变形,连接是否紧固,环境温度是否合适。定期观察记录浮充电压,控制在合理范围。只要能及时发现处理,蓄电池就能达到正常使用寿命,并能可靠运行。
 

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