电力系统蓄电池的合理维护使用

中国科技期刊数据库 工业C

2015年22期 175

电力系统蓄电池的合理维护使用

赵国新

甘肃华鹭铝业有限公司动力厂，甘肃 白银 730900

摘要：介绍了铅酸蓄电池工作原理，根据实际运行条件总结蓄电池维护经验。倡导了正确使用蓄电池延长蓄电池使用寿命，尽可能减小浪费降低环境污染。

关键词：蓄电池种类；铅酸蓄电池；原理；充电；放电；容量试验；核对性放电；影响电池寿命的因素 中图分类号：TM912 文献标识码：A 文章编号：1671-5810(2015)22-0175-02

随着科学技术不断发展更新蓄电池的种类也越来越多：铅酸蓄电池、镍氢蓄电池、锂电子蓄电池、镍镉蓄电池、钠硫蓄电池等。不管哪种蓄电池工作原理都是化学能和电能的转换过程，下面以铅酸蓄电池为例介绍蓄电池工作原理。

1 铅酸蓄电池电动势的产生

铅酸蓄电池充电后，正极板二氧化铅（PbO2），在硫酸溶液中水分子的作用下，少量二氧化铅与水生成可离解的不稳定物质——氢氧化铅（Pb （OH ）4），氢氧根离子在溶液中，铅离子（Pb 4）留在正极板上，故正极板上缺少电子。负极板是铅（Pb ），与电解液中的硫酸（H2SO4）发生反应，变成铅离子（Pb 2），铅离子转移到电解液中，负极板上留下多余的两个电子（2e ）。

可见，电池开路时由于化学能作用，正极板上缺少电子，负极板上多余电子，两极板间就产生了一定的电位差，这就是电池的电动势。

2 铅酸蓄电池放电过程的电化反应 （阳极） （电解液） （阴极）

PbO 2 + 2H 2SO 4 + Pb ---> PbSO 4 + 2H 2O + PbSO 4 电解液中存在的硫酸根离子和氢离子在电力场的作用下分别移向电池的正负极，在电池内部形成电流，整个回路形成，蓄电池向外持续放电。

放电时H2SO4浓度不断下降，正负极上的硫酸铅（PbSO4）增加，电池内阻增大（硫酸铅不导电），电解液浓度下降，电池电动势降低。

3 铅酸蓄电池充电过程的电化反应 （阳极） （电解液） （阴极）

PbSO 4 + 2H 2O + PbSO 4 ---> PbO 2 + 2H 2SO 4 + Pb （充电反应）

电解液中，正极不断产生游离的氢离子（H ）和硫酸根离子（SO4-2），负极不断产生硫酸根离子（SO4-2），在电场的作用下，氢离子向负极移动，硫酸根离子向正极移动，形成电流。

铅酸蓄电池充放电的过程是电化学反应的过程，充电时，硫酸铅形成氧化铅，放电时氧化铅又还原为硫酸铅。而硫酸铅是一种非常容易结晶的物质，当电池中电解溶液的硫酸铅浓度过高或静态闲置时间过长时，就会“抱成”团，结成小晶体，这些小晶体再吸引周围的硫酸铅，就象滚雪球一样形成大的惰性结晶，结晶后的硫酸铅充电时不但不能再还原成氧化铅，还会沉淀附着在电极板上，造成了电极板工作面积下降，这一现象叫硫化，也就是常说的老化。这时电池容量会逐渐下降，直至无法使用。当硫酸铅大量堆集时还会吸引铅微粒形成铅枝，正负极板间的铅枝搭桥就造成电池短路。如果极板表面或密封塑壳有缝隙，硫酸铅结晶就会在这些缝隙内堆积，并产生膨胀张力，最终使极板断裂脱落或外壳破裂，造成电池不可修复性物理损坏。所以，导致铅酸蓄电池失效和损坏的主要机理就是电池本身无法避免的硫化。

3.1 容易形成硫化影响蓄电池寿命的使用因素 ①深度放电 ②大电流放电 ③充放电频率高 ④短时充电

⑤放电后不能及时充电

3.2 成功延长蓄电池组寿命

甘肃华鹭铝业公司220KV 变电所1986年建厂时德国西门子公司安装了一套400Ah 铅酸蓄电池，电池组长期浮充运行。电池运行环境温度10-35℃之间，维护人员定期检测电池电压、电解液密度没有明显变化，只有电解液液面低时补充蒸馏水。一直运行到2007年更换。电池组运行21年来没有做过容量测试，没有核对放电。应急应用电池组放电时间也不超过1小时。这正是变电所蓄电池系统的特点。我们发现这组电池没有给予太多的关心和照顾反倒安全运行21年。原因就是影响蓄电池寿命的5大使用因素：深度放电；大电流放电；充放电频率高；短时充电；放电后不能及时充电都没有遇到。但是长期浮充状态下的蓄电池组个别蓄电池落后，电解液密度下降，电压偏低，采用均衡充电方法，可使蓄电池消除硫化恢复到良好的运行状态。

3.3 正确使用蓄电池

对新购买的蓄电池组有条件的话进行一次充电—完全放电过程验证电池组容量。电池一但接入系统单组电池就不允许完全放电。电池组的充电方式应选择均衡充电，避免大电流充电引起电池内部温度过高。均衡充电过程：先用I10电流对蓄电池组进行恒流充电，当蓄电池端电压上升到（2.30~2.33）V ×N ，将自动或手动转为恒压充电，当充电电流减小到0.1I10时，可认为蓄电池组已被充满容量，并自动或手动转为浮充电方式运行。在整个充电过程中点测蓄电池温度不应超过55℃ 。

变电所蓄电池组长期浮充运行，免维护的蓄电池组需要定期检测电池电压如果出现个别电压偏低就要考虑放电均充来消除硫化。长期浮充电方式运行的防酸蓄电池，极板表面将逐渐生产硫酸铅结晶体（一般称之为"硫化"），堵极板的微孔，阻碍电解液的渗透，从而增大了蓄电池的内电阻，降低了极板中活性物质的作用，蓄电池容量大为下降。核对性放电，可使蓄电池得到活化，容量得到恢复，使用寿命延长，确保发电厂和变电站的安全运行。

4 核对性放电程序如下

发电厂或变电所只有一组蓄电池组，不能退出运行，也不能作全核对性放电，只允许用I10电流放出其额定容量的50%，在放电过程中，单体蓄电池电压还不能低于是1.9V 。放电选用蓄电池放电仪，做到恒流放电很好控制。放电后，应立即用I10电流进行恒流充电，在蓄电池组电压达到（2.30~2.33）V ×N 时转为恒压充电，当充电电流下降到此为止0.1I10电流时，应转为浮充电运行，反复几次上述放电充电方式后，可认为蓄电池组得到了活化，容量得到了恢复。为了救活个别电池其它电池跟着消耗自己，因此尽可能减少核对性放电次数。规程要求新安装的蓄电池组半年进行一次核对性放电，１－６年的电池１－２年进行一次。我们认为要根据电池的质量和测得电压情况分析来定，进口电池各项数据正常完全可以３年或更长时间核对一次。若蓄电池组第一次核对性放电，就放出了额定容量，不再放电，充满容量后便可投入运行。若放充三次均达不到额定容量的80%，可判此组蓄电池使用年限已到，并安排更换。

变电运行人员，每天应对充电装置进行如下检查：三相

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