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        淺析泵站閥控式免維護(hù)蓄電池的使用維護(hù)

        2017-04-29 00:00:00李俊杰單吉強(qiáng)
        水能經(jīng)濟(jì) 2017年5期

        【摘要】必須在日常工作中注重鉛酸蓄電池的維護(hù)方法,從環(huán)境溫度,放電電流,放電時間,均充浮充電壓等綜合維護(hù),才能保證電池容量和使用壽命,避免在電力事故停電時帶來慘重的經(jīng)濟(jì)損失。

        【關(guān)鍵詞】閥控式密封鉛酸蓄電池(VRLAB)維護(hù) 管理 原理 特性

        隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展,自50年代起,不斷對傳統(tǒng)的鉛酸蓄電池進(jìn)行技術(shù)改造。特別是閥控式密封鉛酸蓄電池(VRLAB)的問世,由于它克服了酸液易于外溢令人頭痛的弊病,以其密封無污染、免維護(hù)、自放電小等特點在電力系統(tǒng)得到廣泛的應(yīng)用,通常又被稱為“免維護(hù)蓄電池”。由于在實際維護(hù)工作中,名稱的誤導(dǎo),常常被誤認(rèn)為是不需要維護(hù)的蓄電池,但“免維護(hù)”不是不維護(hù),它是相對于原有開放型富液鉛酸蓄電池維護(hù)量少而言。因此必須在日常工作中注重鉛酸蓄電池的維護(hù)方法,從環(huán)境溫度,放電電流,放電時間,均充浮充電壓等綜合維護(hù),才能保證電池容量和使用壽命,避免在電力事故停電時帶來慘重的經(jīng)濟(jì)損失。

        1、工作原理與優(yōu)良特性

        VRLAB的工作原理,基本上仍沿襲傳統(tǒng)的鉛酸蓄電池,它的正極活性物質(zhì)是二氧化鉛(PbO2),負(fù)極活性物質(zhì)是海綿狀金屬鉛(Pb),電解液是稀硫酸(H2SO4),VRLAB在結(jié)構(gòu)、材料上作了重要的改進(jìn),如圖1所示,正極板采用鉛鈣合金或鉛鎘合金、低銻合金,負(fù)極板采用鉛鈣合金,隔板采用超細(xì)玻纖隔板,并使用緊裝配和貧液設(shè)計工藝技術(shù),整個電池反應(yīng)密封在塑料電池殼內(nèi),出氣孔上加上單向的安全閥。這種電池結(jié)構(gòu),在規(guī)定充電電壓下進(jìn)行充電時,正極析出的氧(O2),可通過隔板通道傳送到負(fù)極板表面,還原為水(H2O)。這是VRLAB特有的內(nèi)部氧循環(huán)反應(yīng)機(jī)理,這種充電過程,電解液中的水幾乎不損失,使電池在使用過程中達(dá)到不需要加水的目的。

        由于作了上述重要改進(jìn),VRLAB具有體積小、重量輕、自放電小、少維護(hù)、壽命長、使用方便、對環(huán)境無腐蝕、無污染等優(yōu)良特性,與傳統(tǒng)的鉛酸蓄電池相比,在使用、維護(hù)和管理上有著明顯的優(yōu)點。

        2、影響VRLAB使用壽命的主要因素

        影響VRLAB使用壽命的主要因素是熱失控和失水,下面分別討論它們的起因和預(yù)防措施:

        2.1 熱失控的產(chǎn)生與預(yù)防

        由于充電電壓和電流控制不當(dāng),在充電后期,會出現(xiàn)一種臨界狀態(tài),即熱失控。此時,蓄電池的電流及溫度發(fā)生積累性的相互增強(qiáng)作用,使電池槽殼變形(“鼓肚子”),這是比較嚴(yán)重的故障。應(yīng)該指出,在正常浮充電壓下是不可能產(chǎn)生熱失控的,只有人為操作和設(shè)備失控使電壓過高,或電池組中個別電池嚴(yán)重故障如短路、反極時才可能產(chǎn)生。因此,正確選擇浮充電壓和定期檢查每個電池的“健康情況”是非常重要的,如果環(huán)境溫度變化較大,應(yīng)根據(jù)溫度補(bǔ)償加以校正。

        2.2 電池失水與預(yù)防

        VRLAB是在“貧液”狀態(tài)下工作的,其氣體復(fù)合效率應(yīng)接近100%。如果制造工藝中,電池處于“富液”狀態(tài),會使隔板中O2的通道阻塞,氣體復(fù)合效率降低,電池內(nèi)壓力增大,特別是在安全閥性能不良情況下,失水更加嚴(yán)重,經(jīng)過一段時期后,電池會失水而干涸。當(dāng)然,由于浮充電壓過高,電解水反應(yīng)加劇,析氣速度加快,失水也必然增加。另外,使用環(huán)境溫度過高,未調(diào)整浮充電壓,也同樣會產(chǎn)生失水現(xiàn)象。因此,除了制造商應(yīng)嚴(yán)格控制電池中電解液的數(shù)量以外,用戶應(yīng)創(chuàng)造一個最佳溫度(20±5℃)使用環(huán)境和嚴(yán)格控制浮充電壓運行條件,保證電池組有較長的使用壽命。此外,每只電池浮充電壓一致性不好,也會使個別高浮充電壓的電池失水,而過早失效。因此,通過維護(hù)手段使電池浮充電壓比較一致,也是延長電池組使用壽命的有效方法。

        3、一般維護(hù)管理方法

        為了保證電源無故障運行,延長電池組使用壽命,這里提出如下運行維護(hù)方案:

        3.1 充電要求

        鉛酸電池放電產(chǎn)物是硫酸鉛,若不及時轉(zhuǎn)化掉,會使電池處于充電不足狀態(tài),從而降低電池放電容量和縮短電池使用壽命。因此,必須使電池組處于充足電狀態(tài)。一般采用“恒壓充電制”,對不同情況,可分浮充和均充。

        (1)浮充充電

        在線式電池組是長期并聯(lián)在充電器和負(fù)載線路上,作為后備電源的工作方式。一般情況下,都采用浮充充電,單體電池電壓控制在2.25V,并定期觀察、記錄浮充電壓變化。如果單體電池電壓偏低,說明電池充電不足,容量不夠,應(yīng)注意跟蹤。

        (2)均充充電

        如果電池組在浮充過程中存在落后電池(單體電池電壓低于2.20V),或浮充三個月后,宜進(jìn)行均充過程,其單體電池電壓控制在2.35V,充6~8小時(注意一次均充時間不宜太長),然后調(diào)回到浮充電壓值,再觀察落后電池電壓變化,如電壓仍未到位,相隔二周后再均充一次,一般情況下,經(jīng)過3~6個月浮充,均充后,新電池組的浮充電壓會逐步趨于一致。

        (3)溫度補(bǔ)償

        雖然電池的工作溫度范圍很寬,可在-15℃~+45℃范圍內(nèi)運行,但是電池運行最佳環(huán)境溫度為25℃左右,如果環(huán)境溫度變化較大,需用溫度系數(shù)進(jìn)行補(bǔ)償(-3mV/℃)。

        3.2 維護(hù)方法

        如果在半年內(nèi),電池組從未放過電,應(yīng)對電池組進(jìn)行一次治療性充放電維護(hù)操作。

        (1)放電操作

        放電是為了檢查電池容量是否正常,一般采用10小時率放電,有條件的可用假負(fù)載放電;從用戶方便考慮,也可直接用負(fù)載進(jìn)行放電,即拉掉市電,用電池組供電,考慮到安全性,放電深度控制在30~50%為宜。當(dāng)然,有條件可放電更深一些,容易暴露電池潛在的問題。并且每小時檢測一次單體電池電壓,通過計算放出電池容量,判斷電池是否正常。

        放出電池容量計算:

        [電流(A)×?xí)r間(h)/電池額定容量(Ah)]×100%

        在相應(yīng)放出容量下,其單體電池電壓值應(yīng)等于或大于相應(yīng)電壓值,即電池容量正常,反之電池容量不足。

        (2)充電操作

        電池組放電后,應(yīng)立即轉(zhuǎn)入充電,開始時可控制電流不大于0.2C(A)為宜(如200Ah電池,充電電流應(yīng)不大于0.2×200=40A)。當(dāng)電流變小時,可慢慢提高電池組充電電壓,達(dá)到均充電壓值,再充6小時,然后再調(diào)回浮充電壓值。

        (3)根據(jù)治療性充放電過程,從放電容量和電池電壓值判斷每只電池的“健康情況”,因為不同放電容量過程中每只電池的電壓變化,就代表了該電池的“健康”狀況,如有不合格電池,應(yīng)采取補(bǔ)救措施。

        4、蓄電池管理和維護(hù)的改進(jìn)措施

        4.1 過充電對蓄電池使用壽命有很大影響

        (1)可用VRLA蓄電池腐蝕模型來解釋:在蓄電池正極電位由于過充電升高到一定電壓時,正極開始析氧,腐蝕速度急劇增加,鉛版柵開始出現(xiàn)多孔性PbSO4,造成VRLA蓄電池壽命縮短。

        (2)VRLA蓄電池浮充電流對溫度極為敏感,溫度每變化10 ℃,電流成倍變化,同一充電電流下,溫度升高,浮充電壓降低。因此如果不進(jìn)行溫度補(bǔ)償可能使控制器過早關(guān)斷而電池實際未充滿,長期使電池形成記憶效應(yīng),容量下降;而過充電使蓄電池起了水的電解槽作用,產(chǎn)生過熱和失水,電解液損失,造成蓄電池失效。對蓄電池充電電壓要按照產(chǎn)品說明書進(jìn)行溫度補(bǔ)償,同時要對過充閥值進(jìn)行溫度補(bǔ)償。

        4.2 加強(qiáng)蓄電池的管理進(jìn)行計算機(jī)數(shù)據(jù)管理

        由于電力系統(tǒng)用蓄電池特別是在無人值班站數(shù)量越來越多,同時由于現(xiàn)場蓄電池廠家、容量 各異,因此有必要加強(qiáng)蓄電池管理,在核容試驗時應(yīng)該及時檢測各單體電池電壓,防止單體電壓到達(dá)終止電壓后發(fā)生不可逆反應(yīng),損害電池。同時記錄整組電池中的情況較差的電池,并定期檢查,如果條件允許,可利用專用蓄電池放電檢測儀器進(jìn)行恒流放電,同時記錄電池電壓和放電曲線記錄;積累蓄電池性能的原始數(shù)據(jù)。恒流放電儀對蓄電池容量恢復(fù)采用電阻、碳棒放電安全,同時使蓄電池電化學(xué)反應(yīng)穩(wěn)定。防止電池由于過變流放電產(chǎn)生不正常溫升。

        5、結(jié)束語

        以上是對電力系統(tǒng)鉛酸蓄電池維護(hù)使用的探討,希望通過加強(qiáng)對電力系統(tǒng)用蓄電池的維護(hù)和研究,增強(qiáng)直流系統(tǒng)的穩(wěn)定性,同時查找日常維護(hù)中的不足,達(dá)到增強(qiáng)供電可靠性,避免發(fā)生由于直流備用電源引起的供電事故。

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