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电力体系用蓄电池的维护要求及妨碍处置
公布人:天津ag九游会科技开展有限公司    公布工夫:2016年02月17日     欣赏次数:2049


在变电站和发电厂中,直流操纵电源是其必备的紧张设置装备摆设之一,而蓄电池又是直流操纵电源的中心部件。在变电站交换停电时,蓄电池组若不克不及牢靠地供电,一旦产生变乱,继电掩护、主动安装及高压断路器就会因无直流操纵电源而拒动,招致妨碍无法实时切除,乃至形成电网瘫痪等严重变乱。
随着电力体系对宁静运转的要求越来越高和电力技能的不停开展,智能一体化电源安装在数字化变电站失掉普遍使用。智能一体化电源安装是将直流电源、电力用交换不中断电源(UPS)和电力用逆变电源(INV)、通讯用直流变更电源(DC/DC)等组合为一体,共享直流操纵电源的蓄电池组,一致监控并接纳DL/T680(IEC61850)通讯规约的成套设置装备摆设。为保证变电站的宁静牢靠、经济运转,一体化电源对直流操纵电源的蓄电池的宁静运转和维护提出更高的要求。
1电力体系常用蓄电池
现在阀控式密封铅酸蓄电池在电力体系中和通讯行业中失掉普遍利用,其好处如下:
①一样平常状况下,不需维护(无需补水、加酸);
②自放电小;
③内阻小、输入功率高;
④具有主动开启、封闭的宁静阀(当蓄电池严峻过充,发生过量的气体使蓄电池外部压力凌驾正常值时 ,气体将经过主动开启的宁静阀排挤,并在宁静阀上装有滤酸安装,以防酸雾排挤。当压力规复到正常值后,宁静阀主动封闭。
本文重点介绍阀控式密封铅酸蓄电池的布局、原理、运转维护要求和妨碍处置办法。
2 阀控式密封铅酸蓄电池的布局及原理
(1)阀控式密封铅酸蓄电池的布局如图1所示。
蓄电池结构图
 
图1阀控式密封铅酸蓄电池的布局
(2)阀控式密封铅酸蓄电池的分类
1)贫电液式纤维型阀控式密封蓄电池:这种蓄电池正、负极板间用超细玻璃纤维做隔板并吸附硫酸作电解液,由电解液少以是称为贫液式纤维型;
2)富电液式胶体型阀控式密封蓄电池,这种蓄电池将电解液调成胶状,添补在正、负极板之间并充溢整个电池壳体,故称胶体式,显然,胶体电池本钱较高,但利用寿命比贫液式纤维型长。
由于贫液式纤维型阀控式密封铅酸蓄电池的代价比胶体型阀控式密封蓄电池低,现在在变电站普遍利用。本文重点介绍贫液式纤维型阀控式密封铅酸蓄电池。
(3)阀控式密封铅酸蓄电池的化学反响式
充电
PbO2 + 2H2SO4+ Pb PbSO4 +2H2O + PbSO4
放电
式中:
PbO2-(过氧化铅),阳极活性子;
2H2SO4-(硫酸), 电解液;
Pb -(海绵状铅),阴极活物质;
PbSO4-(硫酸铅),阳极活性子;
2H2O -(水),电解液 ;
充电时酿成硫酸铅的阴阳南北极活物质把牢固在此中的硫酸身分开释到电解液中,辨别酿成海绵状铅及过氧化铅,电解液中的硫酸浓度不停增大。
反之,放电时阳极板中的过氧化铅和阴极板上的海绵状铅与电解液中的硫酸产生反响酿成硫酸铅,以是电解液中硫酸的浓度不停低落。
(4)阀控式密封铅酸蓄电池的事情原理
阀控式铅酸蓄电池可以完成电池的一连运转无需增补电解液,次要是完成了以下几个先辈的设计观点和制造工艺:接纳高纯电解铅质料和无锑合金板栅,大幅度进步氢气析出电位,使得在整个充电反响历程中的气体发生量减至最小;
在电池的正、负极板之间设计的气体通报通道使得正极天生的氧气可以很快分散至负极被重新再化分解水,进一步制止了水分的丧失。(阀控式铅酸蓄电池的负极容量处于绝对过剩形态,以到达正极呈现氧气先于负极呈现氢气的目标)。
经过一个单向压强度阀对阀控式蓄电池举行密封,使电池外部坚持肯定正压力,制止极板表露在氛围中遭到氧气腐化,包管气体复合反响循环举行,与此同时也克制了电池内水份的挥发性斲丧;当蓄电池严峻过充,发生过量的气体使蓄电池外部压力凌驾正常值时 ,气体将经过主动开启的排气阀排挤,并在排气阀上装有滤酸安装,以防酸雾排挤。当压力规复到正常值后,排气阀主动封闭。因而排气阀也被称为宁静阀。
3 蓄电池的容量
是指电池贮存电量的数目,以标记C表现。常用的单元为安培小时,简称安时(Ah),如蓄电池容量为200 Ah,若以10小时率电放逐电(电力体系接纳的放电率),其容量表现为C10=200 Ah。
电池的容量可以分为额外容量(标称容量)、实践容量。
(1)额外容量:
是划定电池在在25℃情况温度下,以10小时率电放逐电(其放电电流用I10表现,显然:C10=200 Ah的蓄电池的I10=20A),应该放出最低限制的电量(Ah)。
(2)实践容量:
是指电池在肯定条件下所能输入的电量。它即是放电电流与放电工夫的乘积,单元为Ah。C=If×t
式中:C—蓄电池的实践容量,Ah;
If—放电电流,A;
t—放电工夫,h。
4 蓄电池的充电方法
1)蓄电池的初充电:新的蓄电池在交付利用前,为完全到达荷电形态所举行的第一次充电。
2)蓄电池的浮充电:在充电安装的直流输入端一直并接着蓄电池和负载,以恒压充电方法事情。正常运转时充电安装在承当常常性负荷的同时向蓄电池增补充电,以赔偿蓄电池的自放电,使蓄电池组以满容量的形态处于备用。
额外电压2V的阀控式密封铅酸蓄电池出厂划定: 浮充电压为(2.23~2.28)V/只,一样平常选用2.25V。
对110kV变电站的直流电源体系蓄电池的设置装备摆设为 108只额外电压2V阀控式密封铅酸蓄电池的浮充电压应为:2.25V×108=243V。(也可依据厂家的要求和划定,如汤浅电池厂家划定:在情况温度25℃时浮充电电压为2.23V/只),故整组蓄电池的浮充电压应为:2.23V×108=241V 。
对220kV变电站的直流电源体系蓄电池的设置装备摆设为103只额外电压2V阀控式密封铅酸蓄电池的浮充电压应为:2.25V×103=231.75V,一样平常选用232V。
3)蓄电池的平衡充电:
①平衡充电的界说:临时浮充电运转的蓄电池会发生电压不匀称征象,使其规复到划定的范畴内而举行的充电称之为平衡充电。
②平衡充电的目标:一是对电池容量的一种增补,二是作为对电池活性物质的激活,三是对单体电池电压压差的修正;
③平衡充电电压的盘算:
额外电压2V的阀控式密封铅酸蓄电池出厂划定:均充电压 (2.30~2.35)V/每只,一样平常选用 2.35V。故对108只额外电压2V阀控式密封铅酸蓄电池的均充电压应为:2.35V×108=253.8V,一样平常选用254V。
对103只额外电压2V阀控式密封铅酸蓄电池的均充电压应为:2.35V×103=242V。
4) 增补充电:
依据DL/T724—2000《电力体系用蓄电池直流电源安装运转与维护技能规程》划定:
①备用的蓄电池的增补充电:蓄电池在寄存中,由于自放电使蓄电池容量渐渐增加,乃至于破坏,应每3个月举行一次增补充电:
②运转中的蓄电池的增补充电:为了补偿运转中因浮充电流调解流器不妥形成欠充,赔偿不阀控蓄电池自放电、爬电、泄电所形成蓄电池容量的盈余,依据必要设定工夫(一样平常为3个月)充电安装主动或手动举行一次恒流限压充电 恒压充电 浮充电的历程,使蓄电池组随时具有满容量,确保宁静牢靠运转。
5蓄电池运转中的电压偏向值、开路电压最大最小电压差值及放电停止电压
请留意不要使蓄电池的极柱的电压低于此值。低于此值时电池就形成电池过放电,电池将遭到侵害。
6阀控式铅酸蓄电池的运转要求
(1)蓄电池充电前的反省。
①表面反省:有无破坏漏液状况、宁静
阀能否残缺。
②电压反省:丈量每只蓄电池的电压,
额外电压2V的单只电池电压应在2.13~
2.16V。
③极性反省:电池的极性漂亮能否与电
池极性分歧。
④批号反省:要求整组蓄电池应是统一
批号。
(2)蓄电池设置装备摆设。应思索牢靠性和情况条件,并依据直流电源体系的接线方法和断路器的操纵机构,选择一组或两组以上蓄电池。
① 110kV及以下电压品级变电站的直流操纵电源体系接纳双母线(控制母线和合闸母线),只要一组蓄电池,断路器为电磁式操纵机构时,应接纳108只额外电压2V的蓄电池,其均充电压为254V,浮充电压为243V,因继电掩护安装额外电压为220V。为此,高频开关电源模块应分为充电模块和控制模块,设置装备摆设主动、手动调压安装。
②220kV变电站直流操纵电源体系母线接纳分段运转方法,并在两段直流母线之间设置装备摆设联结断路器或断绝开关,正常运转时断路器和断绝开关处于断开地位。每段母线应辨别用一组独立的蓄电池供电,蓄电池和其充电安装应接在统一段母线上。每台充电安装都配有独立的微机监控安装,每段直流输入母线都配有一套微机绝缘监察安装,以及时监测和表现每回动力、控制输入回路的输入电压、绝缘电阻、对地电压。每组蓄电池均装有蓄电池巡检仪(或蓄电池在线监测仪)并经过RS-485将每只蓄电池的电压、温度、压差等传入微机监控安装举行表现或控制(如压差超标报警等)。两套安装互为备用,每组均设置装备摆设额外电压2V的蓄电池103只(或104只),其均充电压为242V,浮充电压为232V,在控母电压(220V±10%)的范畴内,故可不必电压调解单位。因而,控制母线和合闸母线可合二为一,高频开关电源模块所有为充电模块。
7 影响蓄电池实践利用寿命的要素
7.1浮充电压的巨细
(1)当浮充电压设置过低时,蓄电池由于临时处于欠充电形态,使极板上的活性物质无法到场化学反响,继而在活性物质与隔板膜之间构成高电阻层,加大了蓄电池内阻,形成蓄电池的容量降落。
(2)当浮充电压设置过高时,蓄电池由于临时处于过充电形态,使外部发生的气体量增长,同时因宁静阀常常处于开阀形态,从而引发蓄电池严峻失水,电解液浓度增大,蓄电池外部腐化加速、容量生效等。
7.2 过量放电
当蓄电池过量放电时,由于外部发生过量的硫酸铅,使极板物质体积增大,惹起极板弯曲、收缩,严峻时还将招致蓄电池槽胀裂。一旦进入过放电形态,蓄电池端电压会减速跌落,极易形成供电中缀,还会形成活性物质过渡斲丧,招致活性物质孔隙和下次充电所预留的反响面积增加,形成蓄电池对后续充电及利用维护的难,终极招致蓄电池无法充溢电,容量大幅降落。
7.3情况温渡过高
由于温度每降低10℃,蓄电池寿命延长一半,
因而情况温度对蓄电池寿命的影响大,分外是在蓄电池接近热源、透风欠好的情况下,还会因低温形成蓄电池鼓胀。
7.4临时处于浮充电形态不放电
临时不放电将会招致蓄电池外部活性物质沉淀,从而形成蓄电池容量的降落。
7.5 宁静阀妨碍
宁静阀封闭不严、破坏或开阀压过低,阀控密封式铅酸蓄电池事情在 “贫液”形态下,其电解液完全贮存在电极和多孔性的隔板中。一旦蓄电池失水,其放电容量就要降落,形成蓄电池外部的水分消耗增长,使极板的腐化加剧,严峻时会构成热失控。
7.6 纹波系数过大
由于纹波的身分较庞大,它的形状一样平常为频率高于工频的相似正弦波的谐波和宽度很窄的脉冲波,因而纹波的峰值电压将形成蓄电池充电电压过高,惹起蓄电池过充电、热失控等,从而延长其利用寿命。
7.7蓄电池端电压偏向值较大
由于蓄电池功能(内阻、化学功能)的分离性对蓄电池组利用寿命影响大,因而必需经过浮充电压和充放电曲线比对对新安置蓄电池组举行挑选配组。
7.8温度赔偿
温度赔偿的目标是为避免高温时复兴充电工夫的加长及低温时过充电形成蓄电池的劣化。分外是将蓄电池装入蓄电池箱内时,蓄电池箱内蓄电池的四周温度有大概凌驾35℃时,为避免蓄电池的过热腐化,因而必需举行温度调治或给充电安装增长掩护功效。
受情况温度的影响,基准温度为25℃时,每降落1℃,单体2V阀控式密封蓄电池浮充电压值应进步3~5mV。
7.9电网条件(频仍停电)对蓄电池影响
在产业区和山区,电网的频仍停电常惹起蓄电池容量不敷,详细体现为总电压降落分明,一般单体电压降落过快,且各单体电压差别大。
(1)常常停电且蓄电池每次开释出的电量多,将间接形成蓄电池放电后再充电工夫不敷,再停电时使得整组蓄电池在没充溢电的状况下又放电,从而低落蓄电池的无效容量。
(2)放电深度浅且停电频仍也会惹起蓄电池生效。常常停电且每次放出的蓄电池电量较少(20%左右),即蓄电池常常处于浅放电形态,蓄电池的容量也会分明降落。其缘故原由是蓄电池处于只在极板板栅和活性物质间联合处外表反响,使极板板栅和活性物质间构成了一个拦截层(不静态硫酸铅层)拦截了放电。
关于差别变电站,上述两种状况大概同时存在。
8 罕见妨碍
(1)蓄电池罕见妨碍如图2所示。
图2 蓄电池罕见妨碍
(2)蓄电池失水妨碍。 蓄电池失水缘故原由如图3所示。
 
图3 蓄电池失水缘故原由
① 充电发生的气体不满意气体复合效
率大于95%的要求。其缘故原由是充电前期或浮充电时期电解水将发生局部气体,其量虽小,但累计起来就非常可观。
②浮充电压选得不适当。通常由于浮充电压偏高或温度降低没有实时低落浮充电,将形成浮充电流增大,电解水速率增快。
③蓄电池密封欠好或单向阀太松。蓄电池壳体自己具有透气性,蓄电池槽盖及极柱和盖之间没有完全密封,如宁静阀频仍开启,就会逸出气体,带走局部电解液。
蓄电池失水的危害:阀控密封式铅酸蓄电池是在“贫液”形态下事情的,其电解液完全贮存在电极和多孔性的隔板中。一旦蓄电池失水,其放电容量就要降落,严峻时会招致蓄电池生效,无法正常事情。
(3)蓄电池漏液妨碍。 蓄电池漏液缘故原由如图4所示。

 
图4 蓄电池漏液的缘故原由
漏液的危害:电解液丧失→密封毁坏→ 反响服从低落→容量不敷。更伤害的是酸液会腐化机柜、机架,若构成导电回路则将招致火警等变乱。
(4) 蓄电池热失控妨碍。 蓄电池热失控缘故原由如图5所示。

 
图5 蓄电池热失控的缘故原由
蓄电池热失控的危害:若阀控铅酸蓄电池事情情况温渡过高,或充电设置装备摆设电压失控,将招致蓄电池充电量增长过快,蓄电池外部温度随之增长,蓄电池散热欠安,从而发生过热,蓄电池内阻降落,从而使充电电流进一步降低,内阻进一步低落,云云重复,直至蓄电池壳体严峻变形、胀裂。
9 一样平常维护的一样平常要求
(1)维护检验时,做好绝缘防备步伐。
(2)应利用湿布打扫蓄电池。如用干布或掸子举行打扫,发生的静电有引火爆炸的伤害。
(3)干净时严禁利用香蕉水、汽油、挥发油等无机溶剂或洗濯剂,不然有大概使蓄电池壳决裂,招致电解液漏出。
(4)克制拆下宁静阀,不然会形成蓄电池功能、寿命劣化。
10 直流专业职员巡视周期及内容
(1) 直流专业职员每2~3个月应对所
属各站直流设置装备摆设巡视一次。对旧设置装备摆设、运转不波动设置装备摆设和运转年限达6年以上的蓄电池,应依据实践状况,延长巡视周期。
(2) 到站后扣问值班员,细致理解直流电源体系运转状况及存在的题目。
(3) 检察变电站蓄电池运转及充放电记载,理解蓄电池充电能否正常、有无“落伍”电池,及直流负荷变革状况和绝缘状况等。
(4)丈量单只蓄电池电压、蓄电池浮充总电压并做好记载,依据丈量的数据对站内记载的数据举行比对,反省运转职员巡视反省能否到位。
(5) 对变电站利用表计举行比对,反省表计能否正确。
(6)巡检时,不但必要检察面板表现浮充电压,并与数字表实测后果比拟。浮充电压务必设置正确, 偏高、偏低都有危害。
(7)反省蓄电池的接线螺栓能否松动,有无热、腐化征象。松动的螺栓必需实时拧紧,腐化净化的讨论应实时干净处置。每6个月应对所有蓄电池接线螺栓举行一次反省并紧固。
(8) 检测温度感到探头的正确度。
(9)反省蓄电池壳体有无渗漏和变形,
蓄电池宁静阀、极柱四周能否有酸液逸出。
(10)为确保蓄电池绝缘精良,应坚持其精良的干净形态。
11非常妨碍的处置
(1)蓄电池呈现漏液时,应中止利用,不然会破坏设置装备摆设,引生机灾。
(2)蓄电池表面呈现非常变形(收缩)时,应中止利用,不然会惹起蓄电池破坏、漏液,引生机灾。
(3)蓄电池热时,应中止利用,不然会惹起蓄电池破坏。
(4)蓄电池壳盖裂开时,应中止利用,不然会惹起爆炸,引生机灾。
12 告急处置
(1)假如电解液撒到空中上,应先用重碳酸钠中和,再用少量水冲洗,不然有大概腐化空中、零件及设置装备摆设。
(2)蓄电池动怒时,应接纳粉末(ABC)灭兵器。若用水灭火,有惹起火警扩展的伤害。
(3)地动等天然灾祸产生后,应按划定的扭矩值重新拧紧一切的螺栓螺母,不然有大概发生电火花,形成极柱烧损;反省有无电池壳决裂、漏液及别的非常状况,若有非常而持续利用,有招致漏液、火警的伤害。