雙登蓄電池工作原理

時(shí)間：2018-07-26作者：北京金業(yè)順達(dá)科技有限公司瀏覽：251

雙登蓄電池工作原理：

以硫酸鉛電瓶為例，硫酸鉛電瓶組主要正極（+, 二氧化鉛 PbO2 ），負(fù)極（- ，鉛，Pb），電解液（稀硫酸，2H2SO4 ），隔斷等主要元素組成。鉛酸蓄電池在充、放電過程，鉛酸蓄電池正、負(fù)極及電解液會(huì)發(fā)生如下的變化： 　　(正極) (電解液) (負(fù)極) 放電 　　PbO2 + 2H2SO4 + Pb --------> PbSO4 + 2H2O + PbSO4

(二氧化鉛) (硫酸) (海綿狀鉛) (硫酸鉛) (水) (硫酸鉛)

(正極) (電解液) (負(fù)極) 充電 　　PbSO4 + 2H2O + PbSO4 -------> PbO2 + 2H2SO4 + Pb

(硫酸鉛) (水) (硫酸鉛) (二氧化鉛) (硫酸) (海綿狀鉛)

雙登蓄電池再充電中，正極板電勢(shì)趨向較正，負(fù)極板電勢(shì)趨向較負(fù)，電池電壓不斷升高，良好恢復(fù)到上述布滿電的狀態(tài)在放電過程中，通過放電回路正極板上的二氧化鉛得到電子，負(fù)極板上的鉛失去電子，分別產(chǎn)生二價(jià)鉛（Pb2+）并且與電解液中的硫酸作用，在各自較板上沉淀為硫酸鉛（PbSO4）；析出的氧離子和氫離子化和成水。跟著放電的進(jìn)行，電解液濃度下降，正、負(fù)極板上的硫酸鉛逐漸積累。當(dāng)這個(gè)過程發(fā)展到一定的程度，放電極化現(xiàn)象越來(lái)越重，正極板的電勢(shì)越來(lái)越趨向于負(fù)，負(fù)極板電勢(shì)越來(lái)越趨向于正，電解液中硫酸的密度越來(lái)越低，電池的電壓低到終止電壓，放電就必需終止，在充電過程中，溶液中的二價(jià)鉛離子將電子傳給外電路氧化為正四價(jià)鉛（Pb4+），同時(shí)電解液水（HO2）中的氧離子和正四價(jià)鉛進(jìn)入正極板的二氧化鉛晶格。因?yàn)槿芤褐械亩r(jià)鉛被消耗，于是正極板上的硫酸鉛不斷溶解，二氧化鉛不斷天生；負(fù)極板上的硫酸鉛先溶解成二價(jià)鉛和硫酸根（SO4），二價(jià)鉛接受充電回路傳來(lái)的電子在負(fù)極板上還原成鉛。同時(shí)電解液中留下的氫和硫酸根合成硫酸。跟著充電的進(jìn)行，較板上的硫酸鉛逐步溶解，電解液濃度不斷進(jìn)步。當(dāng)這個(gè)過程進(jìn)行到一定程度，充電極化現(xiàn)象越來(lái)越重，正、負(fù)極板先后分別析出氧和氫，充電電流越來(lái)越多的產(chǎn)生水分解，電解液中硫酸密度越來(lái)越高。

作為備用電源的通訊用基站鉛酸蓄電池，一般都是長(zhǎng)期處于浮充狀態(tài)和很小的自放電狀態(tài)，鉛酸蓄電池始終不處于正常工作狀態(tài)，因而，較其他蓄電池較輕易產(chǎn)生負(fù)極板較多、粗大的硫酸鉛結(jié)晶體，此現(xiàn)象就是所說的不可逆硫酸鹽化。這時(shí)，電池在充電過程中，其化學(xué)反應(yīng)就不夠充分。電解液的比重降低，電池充不進(jìn)電。

了解了鉛酸蓄電池的工作原理以及劣化甚至不能使用的主要原因之后，相信對(duì)于理解雙登蓄電池修復(fù)原理便不再那么難題。那下面我們就以某電池修復(fù)液來(lái)舉例，簡(jiǎn)述鉛酸蓄電池修復(fù)液的修復(fù)原理。

該修復(fù)液的活性物質(zhì)對(duì)電池較板上形成的硫酸鉛結(jié)晶體起到催化作用，通過充放電活化作用，促進(jìn)其化學(xué)反應(yīng)，使得不可逆硫酸鉛晶體得到徹底分解，還原成單質(zhì)鉛和硫酸。該雙登蓄電池修復(fù)液還能使電池較板表面形成分子微孔保護(hù)膜，杜絕電極板再次形成不可逆結(jié)晶體硫酸鉛，保護(hù)電極，從而大大延長(zhǎng)電池壽命。



1 變電所浮充電式鉛酸蓄電池的接線分析
 
1.1 鉛酸蓄電池運(yùn)行方式
 
一般采用充電裝置與蓄電池組并聯(lián)接于直流母線。整流裝置除供應(yīng)常常性直流負(fù)荷外，同時(shí)以很小電流向蓄電池浮充電，補(bǔ)償蓄電池的自放電，使蓄電池常常處于滿充電狀態(tài)。蓄電池內(nèi)阻很小，斷路器合閘時(shí)會(huì)造成很大沖擊電流。如CD10型電磁機(jī)構(gòu)合閘線圈動(dòng)作電流高達(dá)99A，這時(shí)直流母線電壓雖有所下降，但是絕大部門電流由蓄電池組供應(yīng)。假如交流系統(tǒng)發(fā)生故障，導(dǎo)致硅整流斷開，蓄電池組將自動(dòng)轉(zhuǎn)入放電狀態(tài)，承擔(dān)全部直流負(fù)荷。交流電源恢復(fù)后，使用充電裝置給蓄電池組充電，然后再轉(zhuǎn)入浮充電運(yùn)行方式。在事故情況下也可采用蓄電池供電，如事故照明等。
 
鉛酸蓄電池直流系統(tǒng)接線，一般采用單母線分段，兩段母線經(jīng)閘刀與蓄電池組連接。每段直流母線上閘刀用途相同，主要是為了直流系統(tǒng)運(yùn)行靈活，可以在不影響其他設(shè)備正常運(yùn)行的情況下，將故障設(shè)備退出運(yùn)行。蓄電池充電裝置有兩套，一套主充，一套浮充。運(yùn)行方式是一套運(yùn)行，一套備用，兩套不能同時(shí)運(yùn)行。由于通過硅整流裝置整流后二次輸出電壓不一定相同，并列時(shí)會(huì)發(fā)生故障。
 
為了保持直流母線電壓基本不亂，蓄電池又裝設(shè)了端電壓調(diào)節(jié)器。在使用端電壓調(diào)節(jié)器移動(dòng)放電手柄過程中，應(yīng)避免將主、輔觸頭跨接在相鄰兩靜觸頭上，由于跨接的電池存在電位差，電流會(huì)把主觸頭與輔助觸頭連接的過渡電阻燒壞。主觸頭應(yīng)與金屬片緊密連接，假如接觸不好，發(fā)生沖擊性電流，會(huì)使主觸頭發(fā)燒或接觸不良，甚至?xí)斐芍绷髂妇€斷電。輔助觸頭應(yīng)居于空檔位置。
 
1.2 浮充電流丈量方法存在的弊端
 
浮充電流丈量通常采用按鈕與接觸器連接完成。正常運(yùn)行時(shí)浮充電流表跨接到接觸器的常閉接點(diǎn)，此時(shí)浮充電流表無(wú)指示，當(dāng)按下按鈕，接觸器帶電使常閉接點(diǎn)打開，浮充電流即通過浮充電流表，此時(shí)就可以看到浮充電流的大小。
 
筆者在*工作多年，以為這種方法丈量浮充電流存在一些不足之處:
 
從蓄電池原理接線圖可以看出，浮充電流的丈量直接接入蓄電池的主回路，常常使用按鈕，觸點(diǎn)輕易燒壞或者觸點(diǎn)接觸后打不開，必定影響主回路的運(yùn)行。
 
接觸器的觸點(diǎn)常常帶負(fù)荷打開，同樣會(huì)燒壞觸點(diǎn)，直接影響蓄電池回路和浮充電回路，進(jìn)而影響變電所的安全運(yùn)行，所以這種丈量方法不可取。
 
1.3 對(duì)丈量浮充電流的改進(jìn)
 
對(duì)于基本瓶丈量：浮充電流的大小主要是保證蓄電池的充放電平衡，使蓄電池常常能夠處于滿充電狀態(tài)。筆者以為，假如不用丈量浮充電流的大小，根據(jù)蓄電池組單臺(tái)額定電壓，同樣可以知道蓄電池是否滿充電，好比GGF-300型蓄電池組單臺(tái)額定電壓為2.2V，假如**或**2.2V，應(yīng)通過減少或增加浮充電流來(lái)保證單臺(tái)電壓不高、欠充電，確保充放電平衡，此時(shí)可以多丈量幾只蓄電池。
 
對(duì)于備用蓄電池的丈量：變電所使用蓄電池，蓄電池終止電壓1.95V，直流母線電壓取230V時(shí)，蓄電瓶取230/1.95=118只。浮充電一般是對(duì)整組蓄電池充電，也就是說備用蓄電池也參加浮充電。為了防止備用蓄電池過充電，一般都在備用蓄電池之間并接可變電阻，使備用蓄電池向可變電阻放電以達(dá)到充放電的平衡。備用蓄電池通過調(diào)節(jié)可變電阻的大小改變放電電流。丈量備用蓄電池的電壓，使備用蓄電池也同樣保持滿充電狀態(tài)。但是要留意當(dāng)浮充機(jī)不工作時(shí)，應(yīng)拉開備用蓄電池放電電阻開關(guān)，防止備用蓄電池繼承向放電電阻放電。
 
2 如何做好監(jiān)盤工作
 
監(jiān)盤對(duì)于維護(hù)直流系統(tǒng)正常工作具有同樣的重要意義。如何對(duì)全電壓表、直流母線電壓表、絕緣監(jiān)督裝置進(jìn)行監(jiān)盤？下面從幾個(gè)方面進(jìn)行淺析。
 
一是全電壓表監(jiān)督。全電壓表并接于蓄電池的首尾，它是用來(lái)監(jiān)督整組蓄電池總電壓的。蓄電池的連接方式是串聯(lián)，其總電壓即是單臺(tái)電壓之和。如GGF-300 型單臺(tái)電壓為2.2V，此時(shí)蓄電池組全電壓為2.2×118 = 260V。根據(jù)全電表的指示，就可知浮充電流的大小，假如**260V說明浮充電流過大，應(yīng)降低浮充電流；反之增加浮充電流，以保證蓄電池組處于滿充電狀態(tài)。
 
二是直流母線電壓的監(jiān)督。直流母線電壓應(yīng)保持在220～230V之間，直流母線電壓過高會(huì)引起設(shè)備的損壞，過低會(huì)降低繼電保護(hù)和自動(dòng)裝置動(dòng)作的敏捷度，造成繼電保護(hù)拒絕動(dòng)作，所以應(yīng)對(duì)直流母線電壓進(jìn)行及時(shí)調(diào)整。如單臺(tái)電壓2.2V，直流母線電壓表并接于*1只與104只蓄電池之間，此時(shí)直流母線電壓應(yīng)為104×2.2=230V，假如直流母線電壓**230V，說明浮充電流過大，應(yīng)降低浮充電流；反之應(yīng)增加浮充電流。
 
三是直流絕緣監(jiān)測(cè)。直流接地的害處良多，為了及時(shí)將直流故障提示給值班員，以便迅速檢查處理，專門設(shè)置了直流絕緣監(jiān)督裝置。它主要是由信號(hào)回路和丈量回路兩部門組成，當(dāng)直流某一較絕緣下降到一定數(shù)值時(shí)自動(dòng)發(fā)出信號(hào)。當(dāng)某一較對(duì)地絕緣下降，若想丈量直流系統(tǒng)對(duì)地絕緣電阻，通過轉(zhuǎn)換開關(guān)與調(diào)節(jié)電位器，就可測(cè)得直流系統(tǒng)對(duì)地絕緣電阻，便于查找接地位置。信號(hào)回路與丈量回路都是根據(jù)直流電橋的工作原理設(shè)計(jì)的。


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