阀控式密封铅酸蓄电池的工作原理 变电所铅酸蓄电池的运行与维护
1、引言
蓄电池是变电所直流系统的重要组成部分,负责在交流停电的情况下对全所自动装置、远动装置、继电保护等设备提供稳定的直流工作电源,阀控式密封铅酸蓄电池具有寿命长、自放电率低、容量充足、工作温度范围宽、无需补水维护等特点,目前在变电所中得到了广泛的运用。
蓄电池的负极为海绵状金属铅,正极为二氧化铅,电解质硫酸参与电池内的导电和电化学反应。
正极反应:
PbSO4+2H2OPbO2+H2SO4+2H++2e
负极反应:
PbSO4+2H++2ePb+H2SO4
电池总反应:
2PbSO4+2H2OPbO2+H2SO4+2H++2e+Pb
充电时将电能转变成化学能储存起来,放电时将化学能转变成电能释放出去。放电时正负极板有效物质变成硫酸铅,使电池内硫酸含量减少;充电时正负极板有分别转化成二氧化铅和海绵状金属铅,释放出硫酸,使电池内硫酸含量增加。
电池在充电过程中和充电终止时会出现水被电解的现象,正极析出氧气,负极析出氢气,由于电池采用免维护极板,使氢气析出时电位升高,加上反应区域和反应速度不同,使正极析出氧气先于负极析出氢气。
正极电解水反应:
2H2O→O2+2H++2e
氧气通过隔板通道或顶部到达负极进行化学反应
2Pb+2H2SO4+O2→2PbSO4+2H2O
负极被氧化成硫酸铅,经过充电又变成海绵状铅
PbSO4+H++2e→Pb+HSO4-
由于阀控式电池结构使电池内部保留一定部分压力和气体,保证上述反应循环进行,同时也抑制负极氢气的析出,控制了电池内水分的消失。
3、阀控式密封铅酸蓄电池的运行及维护
尽管铅酸蓄电池运行中不需加酸加水,但是,其对电压和温度的敏感性,良好的维护和监测仍然是非常重要的。
3.1浮充电
铅酸蓄电池经过初次均匀充电后,即可转入正常的浮动充电运行,浮动充电一般采用恒压限流充电方式,开始限制电流0.1CA不变,电压不断上升,最后稳定在2.275V/单格时,开始恒压浮充,充电末期,电流减少并稳定在一定数值,以满足电池的自放电损失,有效地控制电池中水的消耗。
3.2均衡充电
长期浮充运行,电池极板的活性物质很易硫化,当活性物质越来越少时,电池的放电能力也越来越差。另外,深度放电或长期浮充时,单体电池的电压和容量也有可能出现不平衡现象,使部分电池长期处于充电不足状态,放电能力不断下降。毕业论文。
因此,浮充运行的蓄电池,每3个月应自动或手动进行一次均充性活化充电,确保电池的放电能力和使用寿命,同时检查蓄电池端电压和电池组总电压是否合格,蓄电池是否破裂、漏液,温度是否过高,并用湿抹布清扫蓄电池上的灰尘。
均衡充电的充电电压为2.35-2.4V/单格,充电18-24小时后必须转入浮充,否则将对电池过充电,影响电池寿命。
3.3核对性充放电
除了均衡充电活化维护外,蓄电池每年还需进行一次核对性充放电,以检查电池组的实际容量。
进行核对性充放电时,一般采用一组蓄电池运行,另一组充放电,为了保证设备在事故状态下电源可靠,两组蓄电池严禁同时放电,可考虑按以下流程进行:
(1)保证运行的蓄电池组可靠运行。
(2)断开需放电的蓄电池组充电开关及电池回路开关。
(3)确认放电开关在断开位置,将蓄电池组外接放电装置;按图1连接好。
图1
(4)记录电池放电前初始数据(电池组电压、单节电池电压、温度)。
(5)合上放电开关,开始放电。
(6)以0.1CA放电,观察蓄电池放电电流,每隔1小时测量一次蓄电池组电压和单体蓄电池电压。当有单体蓄电池的电压低于10.5V(单体12V的蓄电池),应停止放电,检查此只蓄电池。
(7)放电至整组电池容量的70%后断开放电开关停止放电,断开放电开关,拆除放电线等。
(8)将电池静置30分钟,合上蓄电池充电开关, 转入充电。对于开关模块式直流电源装置,在监控器触摸屏上进行相应操作,使之转为充电状态,充电机开始对蓄电池进行充电,无需人工干预。
(9)若放电容量达到额定容量,容量试验即可结束,若达不到额定容量,按以上步骤再放、充一个循环。如果放电容量仍达不到额定容量,但不低于额定容量的60%,蓄电池可继续运行,否则,更换蓄电池。
3.5注意事项
(1)浮动充电是维持变电所运行的主要方式,时间长,充电电流小,值班人员在每天交接班巡视时应认真观察,确认蓄电池浮充回路及浮充电压是否在良好状态下运行。
(2)如交流停电时间超过20分钟(智能型充电装置以厂家设定值为准),按均充性活化步骤进行补充充电,均充结束后恢复到浮充运行,20分钟以下时,直接由浮充电压启动运行。由浮充机启动运行时,初充电电流较大,可不限制在0.1CA以内,经过一段时间后电流会降低到一个很低值。
(3)当电池过放电(放电容量为额定容量的1.5-2倍)时,充电时间会比正常时长的多。而且,由于过放电,电池内阻增大,充电初期电流很小,经过30分钟,克服内阻影响后,电流就会很快增大,恢复正常充电特性。因此,充电时应加以注意,防止电池长期处于充电不足状态。
(4)充放电时,操作人员必须戴橡胶手套和橡胶鞋,使用带绝缘把手的工具;严禁把工具或金属物品丢弃在电池上,或是把物体放入通风格栅或通风孔中。
(5)测量电池电压和拧紧螺丝、螺母时,应使用连结牢靠的引线和绝缘良好的工具,严禁蓄电池正、负极短路,以防烧伤和引起蓄电池爆炸。毕业论文。
(6)电池的使用容许温度是-15~50℃,运行最佳温度是5~35℃。毕业论文。如果电池在高温下使用,会缩短寿命,在低温时,会使容量降低。
4、结语
对铅酸蓄电池进行合理的维护,可有效地保证蓄电池的容量、延长其使用寿命,满足交流停电情况下直流电源的可靠供给,确保供电系统安全运行。