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 (РbO₂), 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 намазанные 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. ; зарядах большими

Основными характеристиками аккумуляторов С (СК) являются их номинальная емкость, продолжительности и токи разряда. Эти величины,

определяются типом, размерами, числом пластин и получаются путем умножением соответствующих величин для аккумуляторовС-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 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 - часовом - 1,75 В на элемент. Более глубокие разряды во всех режимах к повреждения 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 при-

знаками 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 электролите 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 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 сульфатируются. Наблюдается разная степень заряженности отдельных элементов. Для устранения сульфатаци 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. Дозаряди про­изводятся без отключения нагрузки напряжением 2,3— 2,35 В на элемент длительностью 1—2 сут. Уравнительные заряды и доза ряды производятся не реже 1 раза в 3 мес.

Рис. 1. Принципиальная схема постоянного подзаряда концевых элементов батареи от общего подзарядного агрегата:

1—основные элементы; 2—концевые элементы; 3—подзарядное устройство; 4— сопротивление нагрузки; 5— 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. 1. В схеме концевые элементы шунтируются балластным резистором, выбранным по току нагрузки батареи , 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 такжеи 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 устанавливается местной

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.