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 мипоры (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 (РЬОг), 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 мипоры, 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 номинальная 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 также 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 конеч* ное 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-часовом— 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 раз-ряде 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 с[роение 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 десульфатациояному 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 во-да проверяются на содержание вредных примесей.

Режимы работы и обслуживание аккумуляторов.Аккумуляторные батареи должны эксплуатироваться врежиме 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 комммутаторами концевые элементы часто бездействуют, подвергаются саморазряду и сульфатируют-ся. 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 коммутаторов, 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:

/ — 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_K0H/I_Hai._p, 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 азтоматические 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 гакже 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 помещения, 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?

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

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

4. Что такое ненормальная сульфатация пластин аккумулятора?

5. В чем сущность режима постоянного подзаряда аккумуляторной батареи?

6. Назовите основные неисправности аккумуляторов.

ГЛАВА ДВЕНАДЦАТАЯ