5. Аккумуляторные батареи и их обслуживание

На станциях и подстанциях применяются главным об­разом свинцово-кислотные аккумуляторы типа С (СК) в открытых стеклянных сосудах, а аккумуляторы большой емкости — в деревянных баках, выложенных внутри свин­цом. Аккумуляторные пластины разной полярности, нахо­дящиеся в одном сосуде, отделяются друг от друга сепара­торами из миноры (мипласта). Сосуды заполняются элек­тролитом (водным раствором чистой серной кислоты). По­ложительные пластины выполняются из чистого свинца и имеют сильно развитую поверхность. При формировании собранного аккумулятора (особом режиме первого заря­да) на поверхности положительных пластин из металли­ческого свинца основы образуется слой двуокиси свинца (РЬО₂), являющийся активной массой этих пластин.

Отрицательные пластины изготовляются также из ме­таллического свинца, но имеют коробчатую форму. Ячейки свинцового каркаса пластин заполняются активной массой, приготовленной из окислов свинца и свинцового порошка (РЬ). Чтобы эта масса не выпадала из ячеек, пластины покрываются с боков тонкими перфорированны­ми свинцовыми листами. В процессе формирования на от­рицательных пластинах образуется губчатый свинец.

Наряду с аккумуляторами С (СК) отечественные заво­ды выпускают аккумуляторы типа СН. Они имеют намаз-ные пластины, сепараторы из стекловойлока, винипласта и мнпоры, стеклянные сосуды с уплотненными крышками. Аккумуляторы СН компактны, имеют меньшие размеры и массу, не требуют частой доливки воды. Однако емкость их невелика. Они изготовляются четырнадцати типоразме­ров.

Основными характеристиками аккумуляторов С (СК) являются их поминальная емкость, продолжительности и токи разряда, максимальный ток заряда. Эти величины определяются типом, размерами, числом пластин и полу­чаются умножением соответствующих величин для акку­муляторов С-1 (СК-1) на типовой номер.

В эксплуатации емкость аккумулятора зависит от кон­центрации и температуры электролита, от режима разря­да. С ростом плотности электролита емкость аккумулятора возрастает. Однако крепкие растворы способствуют ненор­мальной сульфатации пластин. Повышение температуры электролита таже приводит к возрастанию емкости, что объясняется снижением вязкости и усилением диффузии свежего электролита в поры пластин. Но с повышением температуры увеличиваются саморазряд аккумулятора и сульфатация пластин.

Исследованиями установлено, что для стационарных аккумуляторов С (СК) оптимальным является удельный вес электролита в начале разряда 1,2—1,21 г/см³ при тем­пературе 25 °С. Температура воздуха в помещении, где ус­тановлена аккумуляторная батарея, должна поддержи­ваться в пределах 15—25°С.

Факторами, ограничивающими разряд, являются конеч­ное напряжение на зажимах аккумулятора и плотность электролита в сосудах. При 3—10-часовом разряде сниже­ние напряжения допускается до 1,8 В, а при 1—2-часопом— 1,75 В на элемент. Более глубокие разряды во всех режи­мах приводят к повреждению аккумуляторов. Слишком длительные разряды малыми токами прекращают, когда напряжение становится равным 1,9 В на элемент. При раз­ряде контролируется как напряжение, так и плотность электролита. Уменьшение плотности на 0,03—0,05 г/см³ свидетельствует о том, что емкость исчерпана.

Ненормальная сульфатация пластин. В режиме разряда аккумуля­тора на его пластинах образуется свинцовый сульфат. При благоприят­ном режиме работы аккумулятора сульфат имеет тонкое кристалличес­кое строение и легко растворяется при заряде, переходя в окись свин­ца на положительных и в губчатый свинец на отрицательных

пластинах.

Ненормальная сульфатация пластин с образованием крупных, не полностью растворяющихся во время заряда кристаллов сульфата воз­никает, как отмечалось выше, при работе аккумулятора с чрезмерно высокой плотностью электролита и высокой температуре; систематиче­ских глубоких разрядах и недостаточных зарядах; зарядах большими токами; длительном разряженном состоянии батареи. В этих условиях сравнительно быстро растет количество кристаллов сульфата, которые закрывают собой поры активной массы пластин, мешая доступу элект­ролита. При этом увеличивается и внутреннее сопротивление аккумуля­тора. В результате емкость аккумулятора снижается. Внешними при­знаками ненормальной сульфатации являются образование на поверх­ности пластин беловатых пятен, выпадение светло-серого шлама в сосуде, коробление положительных и выпучивание отрицательных пла­стин.

В начальной стадии сульфатация устраняется длительным зарядом батареи малым током. В случае глубокой сульфатации аккумуляторы подвергаются десульфатационному заряду.

Саморазряд аккумулятора. Под саморазрядом аккумулятора пони­мается потеря им запасенной химической энергии вследствие паразитных химических и электрохимических реакций в пластинах. Эти реакции происходят как в работающих, так и в отключенных от сети аккуму­ляторах. При нормальном саморазряде новая батарея теряет в течение суток не менее 0,3 % своей емкости. Со временем саморазряд возрас­тает. При некоторых условиях (высокие температура и плотность элек­тролита) наблюдается повышение саморазряда. Наиболее часто при­чиной повышенного саморазряда является присутствие в электролиге примесей железа, хлора, меди и других элементов. Практически невоз­можно получить электролит, свободный от примесей. Однако их содер­жание не должно превышать установленных норм. С этой целью при­меняемые для составления электролита кислота и дистиллированная во­да проверяются на содержание вредных примесей.

Режимы работы и обслуживание аккумуляторов. Акку­муляторные батареи должны эксплуатироваться в режиме постоянного подзаряда. Сущность этого режима заклю­чается в том, что полностью заряженная батарея включа­ется параллельно с подзарядным устройством, которое пи­тает нагрузку и в то же время подзаряжает малым током батарею, компенсируя ее саморазряд. В случае аварии на стороне переменного тока или остановки по какой-либо причине зарядного агрегата батарея принимает на себя всю нагрузку сети постоянного тока. После ликвидации аварии батарея заряжается от зарядного агрегата и пе­реводится на работу в режиме постоянного подзаряда. При постоянном подзаряде режим батареи характеризу­ется напряжением на зажимах элемента в пределах 2,2 + + 0,05 В и током подзаряда 10—30 мА, проходящим через батарею, умноженным на номер элементов батареи. Более точные значения напряжения и тока подзаряда, определя­емые индивидуальными свойствами каждой батареи, уста­навливаются в зависимости от плотности электролита. Если, например, плотность электролита снижается против начальной (1,2—1,21), то это свидетельствует о недоста­точности тока подзаряда — напряжение подзаряда следу­ет повысить. На чрезмерный ток подзаряда указывает уси­ленное выпадание в сосуде коричневого шлама. Измерение плотности электролита должно производиться с учетом его температуры, так как плотность изменяется на 0,0003 г/см³ на каждые 5 °С по отношению к температуре 25 °С.

Аккумуляторные батареи могут работать в режиме по­стоянного подзаряда как без добавочных элементов и элементного коммутатора, так и при наличии этих устройств. При эксплуатации аккумуляторных батарей с элементными коммутаторами концевые элементы часто бездействуют, подвергаются саморазряду и сульфатируются. Наблюдается разная степень заряженности отдельных элементов. Для устранения сульфатации и выравнивания отстающих элементов батареи подвергают уравнительному заряду. При уравнительном заряде батарея предваритель­но разряжается током 10-часового режима до напряжения 1,8 В на элемент. Затем нормально заряжается тем же то­ком (до появления признаков заряженности: сильного га­зообразования, возрастания напряжения до 2,6—2,8 В на элемент, увеличения плотности электролита до 1,20— 1,21 г/см³), и оставляется в покое на 1 ч. Заряды с такими перерывами продолжаются до тех пор, пока бата­рея не получит двух-трехкратной номинальной ем­кости.

Аккумуляторные батареи без элементных коммутато ов работающие в режиме постоянного подзаряда, под­вергаются профилактическим дозарядам. Дозаряды про­изводятся без отключения нагрузки напряжением 2,3— 2 35 В на элемент длительностью 1—2 сут. Уравнительные заряды и дозаряды производятся не реже 1 раза в 3 мес.

Рис 11.3. Принципиальная схема постоянного подзаряда концевых элементов батареи от общего под-зарядного агрегата:

1 — основные элементы; 2 — концевые элементы; 3 — подзарядное устройство; 4 — сопротивление нагрузки; R — бал­ластный резистор

Для поддержания работоспособности концевых элемен­тов на подстанциях с неизменной нагрузкой сети постоян­ного тока применяются схемы подзаряда концевых элемен­тов от самостоятельного источника тока, а также схемы под­заряда от общего подзарядного агрегата. Принципиальная схема включения подзарядного агрегата на всю батарею приведена на рис. 11.3. В схеме концевые элементы шунти­руются балластным резистором, выбранным по току нагруз­ки батареи R=U_КОН/I_НАГР, что обеспечивает поддержание напряжения 2,2+0,05 В на элемент. При изменении нагруз­ки сети значение сопротивления балластного резистора со­ответственно изменяется.

Для заряда и подзаряда крупных аккумуляторных батарей приме­няются двигатели-генераторы, состоящие из трехфазных синхронных электродвигателей и генераторов постоянного тока с параллельным возбуждением. Генераторы, предназначенные для подзаряда, имеют автоматические регуляторы напряжения, поддерживающие заданное напряжение на шинах с точностью до 1 %.

Обслуживание двигателей-генераторов состоит в поддержании пра­вильных режимов их работы; наблюдении за температурой щеток, кол­лектора и других частей; смазке трущихся элементов и содержании их в чистоте.

В качестве подзарядных устройств применяются выпрямители, со­стоящие из разделительного трансформатора, комплекта управляемых кремниевых выпрямителей и устройств стабилизации выпрямленного напряжения или тока. Широкое распространение для подзаряда всех аккумуляторных батарей (а для аккумуляторов типов СК-1 и СК-20 также и для заряда) получили зарядно-подзарядные агрегаты ВАЗП-380/260-40/80.

При эксплуатации полупроводниковых выпрямительных устройств следят за нагревом полупроводниковых элементов, температурой окру­жающего воздуха, отсутствием кислотных паров и влаги в помещении, где установлены выпрямители.

При осмотре аккумуляторной батареи проверяются це­лость сосудов и уровень электролита в них, правильность положения покрывных стекол, отсутствие коробления плас­тин и их цвет, уровень и характер шлама; измеряются плотность и температура электролита, напряжение конт­рольных элементов; проверяются исправность элементного коммутатора, вентиляции и отопления (в зимнее время) аккумуляторного помещения. Результаты осмотра заносят­ся в журнал. Периодичность осмотра устаналивается мест­ной инструкцией.

Основными неисправностями аккумуляторов являются: ненормальная сульфатация пластин; КЗ между пластина­ми; коробления положительных и отрицательных пластин; неисправность сепарации; рост положительных и уплотне­ние активной массы отрицательных пластин; чрезмерное образование шлама; ненормальный саморазряд; загрязне­ние электролита и понижение его плотности; течь электро­лита вследствие повреждения сосуда.

Текущие ремонты аккумуляторов производятся акку­муляторщиками или специально обученными электромонте­рами. Плановые капитальные ремонты с заменой всех или значительной части пластин, сепарации и электролита наз­начаются, как правило, при сильном износе пластин и по­тере батареей емкости. Проведение крупных ремонтов по­ручается специализированным организациям.

Вопросы для повторения

1. Что понимается под обслуживанием вторичных устройств?

1. Когда назначаются внеочередные проверки устройств релейной защиты и автоматики?

2. Какую оперативную документацию ведет оперативный персонал станций и подстанций?

2. Что такое ненормальная сульфатация пластин аккумулятора?

3. В чем сущность режима постоянного подзаряда аккумуляторной батареи?

3. Назовите основные неисправности аккумуляторов.