浅谈免维护CSB铅酸蓄电池的使用与维护

近年来, 随着电力系统两网改造的深入, 使用开关电源技术制造的高频开关电源和免维护铅酸蓄电池有了较广泛的应用。但由于普遍对CSB免维护铅酸蓄电池性能了解和运行经验不足, 对直流电源中蓄电池的维护不到位, 使得直流电源的可靠性得不到有效保证, 存在着很大的安全隐患。 1 蓄电池的含义 蓄电池是电池中的一种, 它的作用是能把有限的电能储存起来, 在合适的地方使用。它的工作原理就是把化学能转化为电能。它用填满海绵状铅的铅板作负极, 填满二氧化铅的铅板作正极, 并用1.28%的稀硫酸作电解质。在充电时, 电能转化为化学能, 放电时化学能又转化为电能。电池在放电时, 金属铅是负极, 发生氧化反应, 被氧化为硫酸铅;二氧化铅是正极, 发生还原反应, 被还原为硫酸铅。电池在用直流电充电时, 两极分别生成铅和二氧化铅。移去电源后, 它又恢复到放电前的状态, 组成化学电池。铅蓄电池是能反复充电、放电的电池, 叫做二次电池。 放电时, 电极反应为:PbO2+4H++SO42-+2e-=PbSO4+2H2O 负极反应:Pb+SO42--2e-=PbSO4 总反应:PbO2+Pb+2H2SO4===2PbSO4+2H2O (向右反应是放电, 向左反应是充电) 1.1 免维护铅酸蓄电池 阀控式铅酸蓄电池的主要优点是在充电时正极板上产生的氧气, 通过再化合反应在负极板上还原成水, 使用时在规定浮充寿命期内不必加水维护, 所以又称为免维护铅酸蓄电池。可见, 免维护只是与普通蓄电池相比, 运行中免去了添加纯水或蒸馏水, 调整电解液液面的项目, 并非免去一切维护工作。其他的维护项目还需要如期进行否则会缩短蓄电池的寿命, 并且存在着事故隐患。 事故案例: 2010年8月, 某工厂6kV变电所发生火灾, 高压室内一个高压柜烧毁, 母排变形严重, 与之相连的两个高压柜有部分损坏。导致工厂停车, 事故后检查发现当直流屏交流失压后, 二次系统就失去电源, 综合保护装置无法动作, 后经检查直流电源系统, 发现有蓄电池的端电压严重偏低, 五分之一的蓄电池内阻很大, 直流无法输出, 使事故扩大。 直流电源装置中的关键设备是蓄电池组, 上述事故暴露出运行人员在直流电源, 尤其是蓄电池维护方面知识的欠缺, 错误地认为免维护蓄电池没有必要维护, 因而没有对蓄电池进行定期均衡充电, 使电池一直工作在浮充状态, 单体电池的电压和容量出现的不平衡现象没有得到及时处理, 致使电池损坏, 直流装置如同虚设, 导致事故升级。 2 免维护蓄电池的使用与维护 开关电源运行正常与否, 蓄电池使用年限长短, 主要取决于以下几个因素。 2.1 直流系统监视范围: 在运行中, 值班员应主要监视蓄电池组的端电压值, 浮充电流值, 每只蓄电池的电压值、蓄电池组及直流母线的对地电阻和绝缘状态。 2.2 蓄电池的充放电: 蓄电池一般应在5℃~35℃范围内进行充电, 低于5℃或高于35℃都会降低寿命, 充电的设定电压应在指定范围内, 如超出指定范围将造成蓄电池损坏、容量降低、寿命缩短。 (1) 初充电:蓄电池在安装或大修后的第一次充电, 称为初充电。初充电是否良好, 将严重影响蓄电池的寿命。这个过程一般由生产厂家在出厂前完成。 (2) 浮充充电:为了确保直流电源不间断, 延长蓄电池的使用寿命, 通常都采用充电电源与蓄电池组并联的浮充供电方式。 (3) 均衡充电:在正常运行状态下的电池组, 通常不需要均衡充电。但如果发现电池组中单体电池之间电压不均衡时, 则应对电池组进行均衡充电。 (4) 补充充电:电池在存放、运输、安装过程中, 会因自放电而失去部分容量。因此, 在安装后投入使用前, 应根据电池的开路电压判断电池的剩余容量, 然后采用不同的方法对蓄电池进行补充充电。对备用搁置的蓄电池, 每3个月应进行一次补充充电。 2.3 蓄电池的使用与维护: (1) 蓄电池每年应以实际负荷做一次放电放电应保持电流稳定, 放出额定容量的30%左右 (以0.1C放电3小时) , 放电每小时应测一次单体电池及电池组电压、放电电流、温度等, 放电后应进行均衡充电然后转浮充进行。 (2) 每月应测一次电池单体电压及终端电压, 检查外观有无异常变形和发热, 并保持完整运行记录。 (3) 每年应检查一次连接导线是否牢固, 是否有腐蚀、松动应拧紧至规定扭矩, 腐蚀应及时更换; (4) 不要单独增加或减少电池组中几个单体电池的负荷, 这将造成单体电池容量的不平衡和充电的不均一性, 降低电池的使用寿命。 2.4 免维护蓄电池常见故障及处理 (1) 蓄电池壳体异常。造成原因有:充电电流过大, 单只电池充电电压超过了2.4V, 内部有短路或局部放电、温升超标、阀控失灵。处理方法:减小充电电流, 降低充电电压, 检查安全阀体是否堵死。 (2) 运行中浮充电压正常, 但一放电, 电压很快就下降到终止电压值原因是蓄电池内部失水干涸、电解物质变质。此时应通知厂家更换电池。更换的蓄电池不要随意丢弃以免造成环境污染。 3 免维护蓄电池的使用误区 (1) 免维护蓄电池没必要维护 免维护蓄电池虽然叫做免维护蓄电池, 但是并不是免去所有的维护工作, 所以应该如期对蓄电池进行维护, 否则蓄电池的寿命会极大地缩短, 并且存在着安全隐患。 (2) 蓄电池的电荷容量与设备不匹配 根据设备类型和使用条件合理选用蓄电池的电荷容量, 是提高蓄电池的经济性, 延长其寿命的重要途径之一。如果容量偏小了, 会使蓄电池的寿命大大缩短。如果容量偏大了, 不能充分利用蓄电池的活性物质, 使蓄电池的经济性下降, 因此, 蓄电池的电荷容量一定要与设备的要求相匹配。 (3) 蓄电池并联混用 蓄电池组中一只蓄电池电压过低 (缺水或者其他原因) , 这时并联上一只充足电的蓄电池共同使用。实际上并联后充足电的蓄电池会以很大的充电电流向存电不足的蓄电池充电, 极易造成极板活性物质脱落, 影响其使用寿命。正确的方法应当是把电压过低的蓄电池拆下, 换上充足电的蓄电池。 (4) CSB蓄电池串联混用 在蓄电池使用中, 有时会出现新、旧蓄电池串联使用的现象, 殊不知, 这种做法会缩短蓄电池的使用寿命。因为新蓄电池内的化学反应物质较多, 端电压较高, 内阻较小 (例如:12V新蓄电池内阻只有0.015~0.018Ω) ;而旧蓄电池端电压较低, 内阻较大 (例如:12V旧蓄电池的内阻在0.085Ω以上) 。如果将新、旧蓄电池串联混用, 那么在充电状态下, 旧蓄电池两端的充电电压将高于新蓄电池两端的充电电压, 结果造成新蓄电池充电尚未充足而旧蓄电池充电早已过高;在放电状态下, 由于新蓄电池的电荷容量比旧蓄电池的电荷容量大, 结果造成旧蓄电池过量放电, 甚至造成旧蓄电池反极。因此对蓄电池决不能新、旧混用。 此外, 不同电荷容量的蓄电池也不能串联混用, 因为两种电荷容量不同的蓄电池串联使用时, 往往会使电荷容量小的蓄电池过量充电或放电, 缩短其使用寿命。 摘要：本文介绍了免维护蓄电池的特点, 着重说明了免维护蓄电池的使用和维护方法。