(阀控密封式铅酸蓄电池(NP系列)维护规程)
(1)浮充充电时,请用充电电压2.275V/单格(25℃时的设定值),进行定电压充电。温度在0℃以下或40℃以上时,有必要对充电电压进行修正,以25℃为起点,每变化一度,单格电压变化-3mV。
(2)循环充电时,充电电压以2.40~2.50V/单格(25℃时的设定值),进行定电压充电。温度在5℃以下或35℃以上进行充电时,以25℃为起点,每变化一度充电电压调整-4mV /单格。
充电初期电流控制在0.25CA以下。
充电量设为放电量的100~120%。但环境温度在5℃以下时,设为120~130%。
[温度越低(5℃以下)充电结束时间越长,温度越高(35℃以上)越容易发生过充电,所以特别是在循环使用时,在5℃~30℃内进行充电较好。]
汤浅蓄电池特点:
1、安全性能好:蓄电池正常使用下无电解液漏出,无电池膨胀及破裂。
2、放电性能好:蓄电池放电电压平稳,放电平台平缓。
3、耐震动性好:蓄电池完全充电状态的电池完全固定,以4mm的振幅,16.7HZ的频率震动1小时,无漏液,无电池膨胀及破裂,开路电压正常。
4、耐冲击性好:蓄电池完全充电状态的电池从20CM高处自然落至1CM厚的硬木板上3次无漏液,无电池膨胀及破裂,开路电压正常。
电池防漏液的结构、具有免维护的特性;
电池具有抗过充电、抗过放电、耐振动、耐冲击的特点,
电池可任意位置放置,便于保护和使用;
电池能量密度的提高,实现了电池的小型化,轻量化;
电池能满足客户需要,被广泛应用于各个领域
5、耐过放电性好:蓄电池25摄氏度,完全充电状态的电池进行定电阻放电3星期(电阻只相当于该电池1CA放电要求的电阻),恢复容量在75%以上.
阀控蓄电池是一个复杂的电化学体系,其性能和寿命取决于制备电极的材料、工艺、活性物质的组成和结构、电池运行状态和条件等。它的失效因素主要有如下几种。
1)正极板的腐蚀
对浮充电使用的电池,板栅腐蚀是限定电池寿命的重要因素。在电池过充电状态下,正负极板上反应如下:
可见,负极产生水,降低了酸度,而正极反应产生H+,加速了正极板栅的腐蚀。阀控蓄电池中的电解液固定,在浮充过程中由于氧复合的作用,其浮充电流**流动电解液的蓄电池,同时正极的电位也比流动电解液蓄电池中高。因此对阀控蓄电池来说其板栅腐蚀的问题尤为重要。
2)水损失
阀控蓄电池在使用期间氧复合机制的效率不是100%,由于再化合反应不完全及板栅腐蚀引起水的损失,当每次充电时,由于产生气体的速率大于气体再化合速率,导致一部分气体逸出,造成水的损失。阀控蓄电池因为其电解液不可补充,所以失水也是其特有的失效原因之一。
3)枝状结晶生成
阀控蓄电池由于电解液不流动所以不易产生枝状晶体。但当阀控蓄电池处于过放电状态,或长期以放电状态放置时,枝状晶体穿透隔膜的现象仍会发生。在这种情况下,负极pH值增加,较板上生成可溶性铅颗粒,促进板状结晶生成穿透隔膜造成较间短路,使电池失效。这种失效电池的电压为零。
4)负极板硫酸盐化
负极在电池充、放电中的反应:
放电过程Pb+H2SO4—2e-→PbSO4+2H+
充电过程Pb+1/2O2+H2SO4→PbSO4+H2O
由于白化合反应的发生,无论电池处于充电或放电状态,负板总有硫酸铅存在,使负极长期处于非完全充电状态,形成不可逆硫酸铅,使电池容量减少,导致电池失效。阀控蓄电池比防酸隔爆蓄电池更易出现负极的硫酸化。这是由于:①实现氧循环而造成的负极板较低的电位;②固定的电解液造成的电解质的分层。
5)热失控
热失控是阀控蓄电池所特有的一种失效模式热,它与闭合氧循环的机理有关。水分解为氢气和氧气的过程会产生热量,每18克水分解产生210.6千焦的热量。常规蓄电池在充电时,除了活性物质的再生外,还有电解质中的水电解生成氢气和氧气。气体从电池内析出的过程中带走了水电解所产生的热量。阀控蓄电池在充电时内部产生的氧气流向负极,氧气在负极板使活性物质海棉状铅氧化,并有效地补充了电解而失去的水。这样,虽然消除了爆炸性混合气体排出的问题,但这种密封结构使得热扩散减少了一种重要途径,散热只能通过电池壳壁的热传导进行。
当VRLA电池工作在浮充或完全再化合模式的过充状态时,没有纯化学反应,几乎所有过充的能量都转化成热能。如果系统周围环境能将产生的热散发并达到平衡,那么就没有热失控问题。当再化合反应热量升高率**过了散热率,电池的温度就会升高并且需要更大的电流来维持浮充电压。而额外的电流又引起更多的化合反应和热量产生,从而进一上使电流温度升高,并如此往复。这种纯效应加速电池干涸和内部压力的升高,严重时会造成电池熔化或爆炸起火。热失控的潜在问题会由于环境温度的升高、单体或充电系统的故障而进一步恶化。因此电池安装时良好的通风和合适的环境温度很重要。为降低发生热失控的风险,充电装置的浮充电压应根据蓄电池的环境温度进行温度补偿。
5 影响寿命的主要因素
有些用户认为阀控蓄电池是免维护电池,厂家也有类似的误导宣传。阀控蓄电池特有的氧复合机理和阀控密封的结构,虽然在一定程度上减少了它的维护工作量,但使得其比防酸隔爆蓄电池在可靠性和鲁棒性上有所下降,更容易受环境的变化、使用条件等因素的影响。过充、过放、渗液、环境温度过高、浮充电压过高等因素对阀控蓄电池的健康影响更大。
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3)均衡充电
频繁进行均衡充电都对蓄电池组不利,具体应遵守制造厂的规定,还需要结合蓄电池组的运行状况,对其当前状态进行评估后,确定是否应进行均衡充电。不建议将直流系统的均衡充电设置为三个月自动进行。
对个别落后的蓄电池,应对单电瓶进行均衡充电处理,使其恢复容量,若处理无效,应更换。不宜采用对整组蓄电池进行均衡充电的方法处理个别落后蓄电池,防止多数正常电池被过度充电。
4)不一致性及其改善措施
蓄电池的不一致性是指同一规格型号的单体蓄电池组成电池组后,其电压、荷电量、容量及其衰退率、内阻及其随时间变化率、寿命、温度影响、自放电率及其随时间变化率等参数存在一定的差别,其对外表现为串联使用时的单瓶浮充电压的差别。蓄电池即使成组前经过筛选电池的一致性较好,经过一段时间的使用后也会出现差异,其不一致性随着其单瓶浮充电压的差别增加而逐渐加重,呈现恶性循环,从而造成整组蓄电池寿命的下降。造成蓄电池不一致的原因主要由电池及电池组设计引起的差异、初期性能的差异、使用过程中出现的差异等。
传统的改善蓄电池一致性的方法是整组均衡充电,这种均衡的代价是对电压高的蓄电池造成损害,尤其是阀控蓄电池因其贫液结构,易产生失水、热失控等现象。对均衡充电的改进的方法是进行单瓶的均衡充电维护,有一定的效果,但缺点是需要将蓄电池退出系统,操作费时费力且无法根本解决问题。目前解决运行中蓄电池不一致较先进的的方法是蓄电池的主动均衡技术,其原理是在蓄电池组加装均衡器,通过外回路来强制将单瓶的充电电压差控制一定范围内,对2V的蓄电池一般控制在lOmV内。
5)阀控蓄电池的在线监测
由前面的讨论可知阀控蓄电池的失效模式比常规电池多,因此对其进行监测的必要性也更加迫切。监测装置对阀控蓄电池的温度、电压过高,充电电流过大,个别电池短路、深度放电时个别电池电压过低等重要故障应能及时检测并发出告警,以便及时采取措施。随着蓄电池在线维护技术的发展,蓄电池监测系统逐渐融合了对蓄电池的维护功能,例如对蓄电池进行容量测试、在线对蓄电池组进行单瓶的内阻测量、蓄电池的主动均衡等。
7 结束语
影响阀控蓄电池寿命的因素有很多,主要因素是温度和充电方式。了解阀控蓄电池失效的原因和影响其寿命的主要因素,便于我们根据阀控铅酸蓄电池的特点,针对影响阀控蓄电池使用寿命的主要因素,不断提高维护的水平。通过检测和维护,早期诊断来预防阀控蓄电池可能出现的故障,提高变电站直流系统的运行可靠性。