直流电源运行与维护

1、.直流电源运行与维护直流电源系统组成：1充电机：整流模块，降压模块；2电池组：电池；3馈线：合闸母线，控制母线；4监控：系统监控模块，交流监控单元，模块监控单元，直流监控单元。阀控式铅酸蓄电池运行与维护工作原理正极活性物质是二氧化铅，电极反应为：PbO2 + 3H + + HSO4- + 2e PbSO4 + 2H2O负极活性物质是海绵状金属铅，电极反应为：Pb + HSO4- 2e PbSO4 + H+电池反应：Pb + PbO2 + 2H + + 2HSO4-2PbSO4 + 2H2O从反应式中可以看出，硫酸不仅传导电流，而且参与电化学反应，放电时硫酸不断减少，生成水，电解液浓度降低；充电

2、时不断生成硫酸，消耗水，电解液浓度增加。PbH2SO4H2O体系的氧化还原标准电极电位：V- = PbSO4Pb = - 0.356 VV+= PbO2 PbSO4 = 1.865 VE = V+ - V- = 1.865 (-0.356) = 2.221 V 即电池电动势，通常近似为蓄电池开路电压。特点1全密封结构，用一安全阀控制电池内气体压力。VRLA ( Valve Regulated Lead Acid )2利用氧再复合“水循环”原理，使电池正极析出的氧气通过隔膜扩散到负极发生氧化反应生成 PbO2 ，并与 H2SO4 反应，最终生成水，避免了水的散失。3采用玻璃纤维或胶体作为隔膜，吸

3、贮电解液，贫液式，紧装配。氧再复合机理2O-2 - 4 e- = O2 2H2O - 4 e- = 4H+ + O2 2Pb + O2 = 2PbO PbO + H2SO4 = PbSO4 + H2O 2PbSO4 + 2H + + 4 e- = 2Pb + 2HSO4 O2 + 4H + + 4 e- = 2H2O阀控式铅酸蓄电池的早期失效1失水：充电时氧再复合反应不完全，板栅腐蚀；2负极板硫酸盐化：硫酸铅的存在，使负极长期处于非完全充电状态，形成不可逆硫酸铅3热失控：充电过程中，由于紧装配密封结构使热量不易散出，导致电池温升过高失效4工艺设计缺陷：渗漏液、极耳腐蚀断裂、阀盖开闭失灵等阀控式

4、铅酸蓄电池早期失效原因电池本身的离散性是电池早期失效的根本原因。电极材料的配方制备、安装化成工艺的非稳定因素和不一致因素，导致了电池性能的离散性，这给电池的运行留下了失效的隐患。 当性能不一致的电池组成一组电池并投入运行时，各电池的浮充电压会有很大差异。经长时间运行后，浮充电压高的电池因长期过充导致失水和极板腐蚀；反之，浮充电压低的电池因长期欠充导致容量损失和极板硫酸化。 电池性能劣化有自加速的趋势。电池运行环境将影响电池使用寿命运行中过充、过放，没有定期进行检测维护。 阀控式铅酸蓄电池的“贫液”式设计，使得电池对环境温度非常敏感（每增加10 ，寿命减少一半），所以良好的运行环境非常重要。 同

5、时对充电机也提出了较高的要求，要求纹波小，并有温度补偿（-3- 6mV/ ）。阀控式铅酸蓄电池运行维护维护建议：1）做好日常监测工作，保证蓄电池组处于正常工作环境（电压、电流、温度）a.浮充电时单体电池电压差最大为50mVb.均充电时电流不大于0.1Cc.环境温度控制在525之间，通风散热良好2）每三个月作一次活化性放电，0.1C/0.5-1h，可使蓄电池极板有效物质得到活化，容量得到恢复，使用寿命得到延长。3）每年作一次容量核对性放电，50%100%C ，4）发现异常电池及时处理，宜采用对单体电池进行处理，活化/补充电/更换。5）对阀控电池不宜采用整组电池充电的方式对个别电池补充电，以防止其

6、它正常电池被过充。6) 注意电池间的连接电阻，在1C的放电电流下，每二个单体电池极柱间的电压降应小于8mV。阀控式铅酸蓄电池测试方法1国家标准容量测试法：0.1C10小时放电（核对性容量测试）按国际标准 IEC 869-2（1995）固定铅酸蓄电池一般要求和试验方法第二部分阀控式、 国家标准 GB 13337.1-91固定型防酸式铅酸蓄电池技术条件、国家电力部的行业标准 DL/T 637-1997 阀控式密封铅酸蓄电池订货条件 ，阀控式铅酸蓄电池容量测试为：以电池额定容量（C）的10h 率放电电流 I10 进行放电，并记录电池端电压、温度、放电时间，直至电池电压降至电压下限，计算电流与时间的乘

7、积即为电池容量。如电池温度不为 25 ，应进行换算。Cd= Ct/1 + K（ t 25 ）当检测蓄电池的容量即在25时实际容量等于或小于80%标称容量时为寿命终止。2状态检测法电压：通过测量电池的浮充电压检测电池状态可测出电池开路、短路、严重损坏电池如：浮充电压严重偏高，可能是电解液干涸，栅板严重硫化，导致内阻增大引起。 浮充电压严重偏低，可能是电池长期欠充或正极板腐蚀。电流：检测浮充电流是否正常温度：有无温度异常，但一般为环境温度3内阻测试法电池内阻包括：欧姆内阻、电极化内阻（浓差极化和电位极化）。其中欧姆内阻包括：极柱、汇流排、板栅、板栅和涂膏层、隔膜、电解液等。显然，当由于栅板腐蚀、硫

8、化或电解液干涸引起电池性能劣化时，将导致电池内阻的增加。 交流内阻：有正弦波和方波二种方式。给电池注入一个固定频率和固定电流的交流信号（一般使用1kHz、50mA，也有310Hz、3001000mA的），然后对其电压进行采样，经过整流、滤波等一系列处理后，以交流电压分量与交流电流分量之比计算出该电池的内阻值。可反映电池趋势，有在线和便携方式，由于电流信号较小，精度稍差，易受干扰。直流内阻：短时间内（一般为23秒）强制通过一个很大的恒定直流电流（目前一般使用40A80A的大电流），测量此时电池两端的电压，并按公式计算出当前的电池内阻。较接近实际情况，精度好，但在线方式不易实施。测试方法比较核对性

9、容量测试准确可信，但费时费工，不易实施。 有离线式和在线式二种方法。在线式测试时对系统具有潜在的危险。作为电池检验的标准，按规程定期对电池组进行核对性放电测试仍然是保证系统安全运行的无可替代的、必要的、有效的手段。 电池电压巡检仅能发现严重劣化电池。用于对电池充放电曲线或电池浮充数据的观察和记录。 内阻（或电导）法快速简便，易于发现失效电池，对了解电池性能变化具有重要参考意义。但需建立新电池原始数据用于比对，且电池内阻的与电池容量之间无一一对应关系。现有测试方法的缺陷基于在某一时刻对电池的测试，是一种静态的测试，它忽略了连续的、变化的信息。 基于单一的测试方法，每一测试方法都忽视了电池的电化学

10、体系的复杂性，都企图用单一的手段来达到测试的目的。综合智能分析法电池作为异常复杂的电化学体系，在时间和温度应力的共同作用下，时刻发生着微小的变化，这种变化必然在外部得到宏观的反映，如电压、电导、充放电曲线等，这种变化是动态的、连续的、相互关联的。随着电池使用时间的增加，电池组性能的劣化总是表现为个别电池的落后。表现为：1伴随着电池性能的劣化，该电池相对于自身的电池电压离散度将逐步变大；2伴随着电池性能的劣化，该电池相对于整组电池的电池电压离散度将逐步变大；3伴随着电池性能的劣化，该电池相对于自身的内阻值将逐步变大，且相对于群体的离散度变大；4伴随着电池性能的劣化，该电池的充放电曲线电压值相对于

11、群体的值将逐步变大。短暂充放电趋势分析通过适当放电（1-5分的短暂停电或浅容量放电）检测电池内阻变化及容量估算分析落后电池的发现和处理在实际使用中，电池都是成组使用的， 由于电池制造的离散性和使用的原因，电池组失效的早期表现总是出现一些落后电池，而落后电池又将进一步加速整组电池的损坏。电池组的容量取决于该电池组中容量最低一节电池的容量。因而，发现并获知落后电池的容量，及时对落后电池进行处理是电池组运行维护的关键，是非常重要的。落后电池的发现监测电池浮充电压通过适当放电（15-30分的浅容量放电）检测电池内阻变化落后电池的处理对欠充的电池（浮充电压长期偏低）可在线进行补充电。对轻度极板硫化的电池

12、（内阻偏大）进行激活处理（活化）。对严重极板硫化、电解液干枯或短路开路的电池（内阻严重偏大、电压很高或为零）应立即更换。对2V电池组可短接该电池应急处理。断路器级差配合原则1原则上应该简化接线，即蓄电池接单母线运行，辐射供电 。 2直流空气断路器、熔断器应具有安一秒特性曲线，上下级应大于2级的配合级差，并应满足动作选择性的要求。3熔断器和直流断路器不宜混装，在直流断路器的下一级不应再使用熔断器 。4熔断器保护由于特性的不稳定性，受温度和湿度影响较大，而且有电流冲击的积累效应，必须定期更换合格产品。5原则上不应该使用交流断路器，交流断路器的分断能力仅为直流断路器的分断能力的1/51/8，谨用交直流两用断路器。 6直流空气断路器、正确计算回路电阻和回路短路电流，合理选择断路器容量，满足动作选择性的要求。7蓄电池出口保护要计算短路电流，正确选择保护电器。 8全分断时间分断时间灭弧时间充电装