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        閥控密封鉛酸蓄電池的維護(hù)與檢修

        2012-08-15 00:54:11馮俊萍
        科技視界 2012年20期
        關(guān)鍵詞:負(fù)極板酸蓄電池恒壓

        馮俊萍

        (鄭州供電公司 河南 鄭州 450006)

        0 引言

        眾所周知,直流系統(tǒng)中的蓄電池組是發(fā)電廠、變電站的“心臟”,對(duì)電力系統(tǒng)的安全可靠運(yùn)行起著重要作用。 從20 世紀(jì)90 年代初到現(xiàn)在,閥控密封鉛酸蓄電池由于具有“使用時(shí)在規(guī)定浮充壽命期內(nèi)不必加水維護(hù),即免維護(hù)”的優(yōu)點(diǎn)而被廣泛應(yīng)用于發(fā)電廠和變電站中。 雖然閥控密封鉛酸蓄電池具有免維護(hù)的優(yōu)點(diǎn),但并不意味著它完全不需要維護(hù),如果放松了對(duì)其正常的維護(hù)、檢修和管理,將會(huì)在某種程度上縮短其使用壽命,從而影響電力系統(tǒng)的正常運(yùn)行。

        1 閥控密封鉛酸蓄電池的組成及原理

        1.1 閥控密封鉛酸蓄電池的組成

        閥控密封鉛酸蓄電池主要由正負(fù)極板、 硫酸電解液、隔板、槽、蓋、安全閥、匯流條和極柱端子等組成。

        1.2 閥控密封鉛酸蓄電池的原理

        (1)放電過程的總電化學(xué)反應(yīng)式是:

        PbO2+2H2SO4+Pb→PbSO4+2H2O+PbSO4

        蓄電池在放電過程中,正、負(fù)極板上都形成了硫酸鉛。 由于硫酸鉛導(dǎo)電性能差,從而增加了極板間的電阻,影響了電池容量。 電解液中的硫酸逐漸減少,水分增加,因而使電解液的相對(duì)密度降低。

        (2)充電過程的電化學(xué)反應(yīng)

        鉛酸蓄電池充電時(shí),在正極板上發(fā)生下列電化學(xué)反應(yīng):

        2H2O→O2+4H++4e-

        在負(fù)極板上發(fā)生下列化學(xué)反應(yīng):

        2Pb+O2→2PbO

        PbSO4+2H++2e-→Pb+H2SO4

        負(fù)極總反應(yīng):2H++2e-→H2

        由于蓄電池在充電過程中,正、負(fù)極板發(fā)生的電化學(xué)反應(yīng)各具特點(diǎn), 所以當(dāng)正極板充電到70%時(shí), 開始析出氧氣O2,而負(fù)極板充電到90%時(shí),開始析出氫氣H2。 閥控密封鉛酸蓄電池為了抑制H2和O2的析出, 實(shí)現(xiàn)密封和免維護(hù)功能, 在負(fù)極板材料中加入了鈣金屬以提高H2析出的電位,使電池在正常充電下不產(chǎn)生H2。 同時(shí)又采用貧電解液設(shè)計(jì)加上超細(xì)玻璃纖維隔板膜,使純鉛的氧化反應(yīng):Pb+O2→PbO和PbO+H2SO4→PbSO4+H2O 得以進(jìn)行, 以此來消除O2的析出。

        2 閥控密封鉛酸蓄電池可能出現(xiàn)的問題

        2.1 浮充電壓設(shè)置過低

        當(dāng)浮充電壓設(shè)置過低時(shí),蓄電池由于長(zhǎng)期處于欠充電狀態(tài),使極板深處的活性物質(zhì)無法參與化學(xué)反應(yīng),繼而在活性物質(zhì)與隔板膜之間形成高電阻層,加大了蓄電池內(nèi)阻,造成蓄電池的容量下降。

        2.2 浮充電壓設(shè)置過高

        當(dāng)浮充電壓設(shè)置過高時(shí),蓄電池由于長(zhǎng)期處于過充電狀態(tài),使內(nèi)部產(chǎn)生的氣體量增加,同時(shí)因?yàn)榘踩y經(jīng)常處于開閥狀態(tài),從而引發(fā)蓄電池嚴(yán)重失水,電解液濃度增大,蓄電池內(nèi)部腐蝕加快、容量失效等一系列后果。

        2.3 過量放電

        當(dāng)蓄電池過量放電時(shí), 由于內(nèi)部產(chǎn)生過量的硫酸鉛,使極板物質(zhì)體積增大,引起極板彎曲、膨脹,嚴(yán)重時(shí)還將導(dǎo)致蓄電池槽脹裂。

        2.4 環(huán)境溫度過高

        當(dāng)環(huán)境溫度過高時(shí), 蓄電池由于增加了內(nèi)部的水分損耗,使極板的腐蝕加劇,縮短了蓄電池壽命。 若蓄電池長(zhǎng)期運(yùn)行在超過標(biāo)準(zhǔn)溫度下,則溫度升高10℃蓄電池的壽命約降低一半。

        3 閥控密封鉛酸蓄電池的維護(hù)

        3.1 保持蓄電池清潔,避免泄漏電流

        在對(duì)蓄電池進(jìn)行清潔時(shí),必須用濕布擦拭,嚴(yán)禁用油類或有機(jī)溶劑(例如汽油和稀釋劑)擦洗或涂覆,也不要用浸有這些材料的布擦拭。 要避免用起毛的刷子和干布擦拭,以免產(chǎn)生靜電引起爆炸危險(xiǎn)。

        3.2 保持適宜的環(huán)境與溫度

        蓄電池應(yīng)貯存于清潔、通風(fēng)良好、干燥的環(huán)境中,避免在高溫下貯存及使用,不應(yīng)受陽光直射,要遠(yuǎn)離熱源。 環(huán)境溫度最好控制在15℃~20℃為宜。

        3.3 使用具備限流、恒壓功能的充電設(shè)備

        蓄電池充電時(shí),其充電設(shè)備必須具備限流、恒壓功能,且恒壓應(yīng)保持在±1%的范圍內(nèi)。

        3.4 保持完整的蓄電池組運(yùn)行記錄

        (1)每月檢查并記錄充電設(shè)備的運(yùn)行狀態(tài)和蓄電池組的總電壓值、充電電流值;

        (2)每月定期檢查并記錄一次蓄電池組中每個(gè)蓄電池的浮充電壓值,檢測(cè)并記錄蓄電池組兩端的充電電壓同充電設(shè)備的輸出電壓是否一致,檢查并記錄蓄電池的外形、外表溫度是否正常;

        (3)每次均充時(shí),每隔2 小時(shí)應(yīng)分別記錄每個(gè)蓄電池的充電電壓以及充電電流。

        3.5 注意蓄電池的放電深度

        為保證蓄電池的使用壽命, 應(yīng)特別注意蓄電池的放電深度:當(dāng)間歇放電或放電電流為0.1Q 以下時(shí),放電終止電壓為1.80V/只;放電電流為0.2Q 左右時(shí),放電終止電壓為1.75V/只。Q 為電池的額定容量。同時(shí),還要計(jì)算蓄電池放出的總?cè)萘坎荒艹^額定容量。 蓄電池應(yīng)嚴(yán)格按上述的放電終止電壓放電,否則會(huì)發(fā)生過放電現(xiàn)象,縮短蓄電池使用壽命。

        3.6 對(duì)蓄電池進(jìn)行定時(shí)的外觀巡視蓄電池在運(yùn)行時(shí)期,應(yīng)定時(shí)地對(duì)其進(jìn)行外觀的巡視、檢查,看其連接片(連接線)是否有松動(dòng)和腐蝕現(xiàn)象,殼體是否出現(xiàn)滲漏和變形,極柱端子與安全閥周圍是否有酸霧溢出,蓄電池溫度是否過高等。

        4 閥控密封鉛酸蓄電池的檢修

        4.1 蓄電池在運(yùn)行時(shí), 如有個(gè)別蓄電池的浮充電壓低于2.20V/只,且電流較大,說明該蓄電池容量不足,需要立即對(duì)整組蓄電池進(jìn)行均衡充電。 為了使運(yùn)行人員能夠更迅速、更直接地了解變電站直流系統(tǒng)的蓄電池組運(yùn)行情況,避免落后蓄電池影響直流系統(tǒng)正常運(yùn)行。 現(xiàn)在,許多變電站的直流系統(tǒng)監(jiān)控裝置中都安裝了蓄電池巡檢儀,當(dāng)發(fā)現(xiàn)個(gè)別蓄電池浮充電壓過低時(shí)便立即報(bào)警。

        如發(fā)現(xiàn)個(gè)別蓄電池浮充電壓過低,可采用此方法進(jìn)行處理:對(duì)蓄電池組進(jìn)行恒壓充電(2.35~2.4V/臺(tái))×臺(tái)數(shù),充電時(shí)間為20 個(gè)小時(shí),接著轉(zhuǎn)為浮充充電,浮充8 小時(shí)后再次逐臺(tái)檢測(cè)蓄電池的充電電壓是否大于2.2V/臺(tái), 如小于則仍需再均衡充電10 小時(shí), 然后轉(zhuǎn)入浮充充電,4 小時(shí)后再測(cè)浮充電壓,若個(gè)別蓄電池還未達(dá)到2.2V/臺(tái),說明該蓄電池為落后電池,可將落后蓄電池更換,避免其影響整組蓄電池的正常運(yùn)行。

        我局機(jī)場(chǎng)變電站直流系統(tǒng)的蓄電池組在運(yùn)行過程中就曾因個(gè)別蓄電池落后而使直流系統(tǒng)監(jiān)控裝置產(chǎn)生告警,該監(jiān)控裝置的蓄電池巡檢儀檢測(cè)出有一號(hào)蓄電池的電壓只有1.61V,明顯低于正常電壓低值1.8V。 為了進(jìn)一步確認(rèn)各個(gè)蓄電池的電壓正常與否,我們對(duì)蓄電池進(jìn)行逐個(gè)測(cè)量,果然發(fā)現(xiàn)該號(hào)蓄電池電壓為1.6V 左右。 我們采用對(duì)蓄電池組進(jìn)行恒壓充電的方法對(duì)整組蓄電池進(jìn)行充電,但該號(hào)蓄電池電壓仍無法達(dá)標(biāo),說明該電池已為落后電池。 最后,我們將落后蓄電池更換。 在更換了蓄電池后,直流系統(tǒng)的一切運(yùn)行恢復(fù)正常。

        4.2 由于長(zhǎng)期使用限壓限流的浮充電方式或只限壓不限流的運(yùn)行方式,無法判斷閥控密封鉛酸蓄電池的現(xiàn)有容量以及內(nèi)部是否失水或干裂,因此必須通過核對(duì)性放電才能找出蓄電池存在的問題。 而發(fā)電廠和變電站中直流系統(tǒng)的蓄電池組不能退出運(yùn)行,為了能對(duì)閥控密封鉛酸蓄電池組進(jìn)行全核對(duì)性放電, 可準(zhǔn)備一組臨時(shí)的閥控密封鉛酸蓄電池組代替運(yùn)行。

        閥控密封鉛酸蓄電池組進(jìn)行全核對(duì)性放電時(shí), 用0.1Q的電流進(jìn)行恒流放電,當(dāng)蓄電池組端電壓下降到1.8V/臺(tái)×臺(tái)數(shù)時(shí),便停止放電,然后,再用0.1Q 的電流進(jìn)行均充電→浮充電。 反復(fù)2~3 次,蓄電池存在的問題可查出,容量也可得到恢復(fù)。 (Q 為蓄電池的額定容量)

        5 結(jié)束語

        閥控密封鉛酸蓄電池已具有免補(bǔ)水、免維護(hù)和密封等特點(diǎn),只要工作人員對(duì)其進(jìn)行正常有效的維護(hù)、檢修和管理,該蓄電池將能更加安全、可靠地運(yùn)行。

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