蓄电池的运行及事故处理.docx
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蓄电池的运行及事故处理
第一节 蓄电池的运行及事故处理
620.蓄电池是如何分类的?
答:
电力系统中常用的蓄电池可分为两大类,即酸性蓄电池和碱性蓄电池。
酸性蓄电池按用途分类可分为:
(1) 固定用铅酸蓄电池;
(2) 启动用铅酸蓄电池;
(3) 电瓶车用铅酸蓄电池;
(4) 铁路客车用铅酸蓄电池;
(5) 航标用铅酸蓄电池。
酸性蓄电池按极板种类分类可分为:
(1) 涂膏式:
(2) 管式。
酸性蓄电池按排气方式分类可分为:
(1) 排气式;
(2) 非排气式。
酸性蓄电池还包括阀控式蓄电池,阀控式蓄电池可分为:
(1) 贫液式,即阴极吸收式,隔板使用超细玻璃纤维隔板。
(2) 胶体蓄电池。
碱性蓄电池可分为:
(1) 一般性的碱性蓄电池;
(2) 隔镍碱性蓄电池。
621.各类蓄电池都是由哪些元件组成的?
答:
(1) 酸蓄电池。
一个单体蓄电池是由正、负极板、绝缘隔板、容器、电解液等部件组成。
(2) 阀控式铅酸蓄电池。
一个单体阀控式蓄电池是由正、负极板、绝缘隔板、容器、电解液、安全阀等部件组成。
(3) 碱性镉镍蓄电池。
是由正、负极板、绝缘隔板、容器、碱性电解液、气塞等部件组成。
622.蓄电池的工作原理是什么?
答:
蓄电池是一种化学能源,充电时能把电能转变成化学能储存起来,放电时将储存起来的化学能转化成电能输送出去。
铅酸蓄电池的工作原理如下。
充电:
将蓄电池与直流电源连接,蓄电池将电源的电能转变为化学能储存起来。
正极板上的硫酸铅变成褐色二氧化铅,在负极板上的氧化铅变成灰色绒状铅。
放电:
在充好电的蓄电池两端接上负荷时,将有电流流过负荷,即储存在蓄电池内的化学能转变为电能。
此时正、负极板上的活性物质都吸收硫酸起化学变化,逐渐变成硫酸铅。
当两极板上大部分活性物质都变成硫酸铅后,蓄电池就不能继续放电了。
铅酸蓄电池的可逆化学反应方程式:
正极 负极 正极 负极
Pb02+2H2S04+PbPbSO4+2H20+PbS04
623.铅酸蓄电池充、放电过程中,将发生什么现象?
答:
(1) 充电时:
1)是电能转变成化学能(储存);
2)正、负极的PbS04分别变为Pb02与Pb,颜色变深;
3)各种极化因素的影响,端电压逐渐升高;
4)消耗水,生成H2S04,电解液密度上升;
5)充电末期引起水的分解,两极上有气泡产生。
(2) 放电时:
1)放电的过程是化学能转变为电能的过程;
2)放电时,正负极的Pb02和Pb变成PbS04,极板颜色变浅;
3)放电时,各种极化因素的影响,使端电压逐渐下降;
4)放电时,消耗了H2S04生成水,电解液密度逐渐下降。
624.铅酸蓄电池有哪些主要参数?
答:
铅酸蓄电池的主要参数有:
(1) 铅酸蓄电池的电动势。
电动势为蓄电池在没有负载时测的端电压,即蓄电池在开路时的端电压。
(2) 铅酸蓄电池的内电阻。
铅酸蓄电池的内电路由电解液构成,而电解液中有一定的电阻,板栅与活性物质也有一定的电阻,尤其是隔离物的电阻很大,所有这些电阻的总和就是蓄电池的内电阻。
蓄电池的内电阻不是一个固定数值。
在蓄电池充、放电过程中,随着电解液的密度、温度和极板上活性物质的变化而变动。
(3) 铅酸蓄电池的端电压。
蓄电池的端电压,是指它的闭路端电压。
(4) 铅酸蓄电池的容量。
将一个充足电的蓄电池连续放电至电压达到极限电压(1.75~1.8V)时止,放电电流和放电时间的乘积,称为铅酸蓄电池的容量,其单位为Ah,简称安时。
625.为什么在静止时测量的蓄电池的密度值才是真实密度?
答:
在静止时,由于电解液的扩散作用,浓度易于均匀,这时极板孔中和极板间的电解液密度大致相同。
626.为什么充、放电终了后的一段时间内蓄电池电动势有较大的波动?
答:
当蓄电池充电时,极板细孔中形成的硫酸不能立即向容器内其他部分扩散,而极板细孔中的电解液密度较容器中的电解液密度高些;反之,在放电时,极板细孔内形成的水也不能立即向容器中其他部分扩散,极板细孔间的电解液较容器中电解液密度低些。
627.哪些因素对蓄电池内阻有影响?
答:
温度的变化对蓄电池内阻有影响:
(1) 温度升高时。
电解液粘度下降,分子和离子的活动性能增强,内阻减少。
(2) 温度降低时。
电解液粘度增加,分子和离子活动性能减弱,从而内阻增加。
在蓄电池放电时也对蓄电池内阻有一定的影响:
(1) 板细孔中硫酸浓度减少,水分增多,内阻减小。
(2) 酸铅是一种导电性能差的盐状晶体物质,可以使内阻增大。
628.蓄电池的端电压在充、放电过程中有什么变化?
答:
蓄电池的端电压与电动势的关系式:
充电时 U=E+Ir(V) (6—1)
式中 U——端电压;
E——电动势;
I——充、放电电流;
r——为蓄电池内阻。
放电时 U=E-Ir(V) (6-2)
蓄电池的端电压随充、放电的情况而变化。
放电时,端电压降低;充电时,端电压要比电动势高。
相差的数值等于放电电流或充电电流在电池内阻上的电压降。
629.影响铅酸蓄电池容量的主要因素有哪些?
答:
影响铅酸蓄电池容量的主要因素有:
放电率、电解液的温度、电解液密度和极板总面积。
(1) 放电率对铅酸蓄电池容量的影响。
蓄电池按长时放电率放电时,化学反应缓慢,极板上硫酸铅的生成也就缓慢,活性物质的细孔中,化学反应所析出的水分能及时和外面的电解液相混合,密度变化不多,使活性物质的表面和细孔中均匀在进行化学变化,从而增加了蓄电池的容量。
蓄电池按短时放电率放电时,化学变化转快,单位时间内极板上生成的硫酸铅较多,堵塞了活性物质的细孔,使电解液不能畅通无阻在进入细孔中和活性物质接触,也不能很好的进行化学反应,从而降低了蓄电池的容量。
(2) 温度对铅酸蓄电池容量的影响。
在温度允许的范围内,温度升高,电解液粘度减弱,密度降低,对极板活性物质的渗透能力增强,电解液的电阻减小,电化学能力增强,因此容量有所增加。
温度降低时,则电解液粘度增加,流动性较差,电化学反应缓解,内阻增大,对极板活性物质的渗透作用减弱,因此容量减少。
(3) 温度与铅酸蓄电池容量的关系式。
当电解液温度在10~30℃的范围内变化时,温度每升高或降低1℃,蓄电池的容量也相应地增大或减小额定容量的0.8%。
当温度超出上述范围时,可按式(6-3)计算
C25=Ct/1+0.008(t-25) (6-3)
式中 C25——25℃时的容量;
t——测量时实际平均温度;
Ct——t时的容量。
(4) 密度对铅酸蓄电池容量的影响。
密度愈高,容量就愈大。
但是如果电解液密度过高,电流易于集中,极板腐蚀和隔离物损坏也就愈快,就缩短了蓄电池的寿命。
(5) 极板总面积对铅酸蓄电池容量的影响。
蓄电池容量与极板总面积成正比,面积越大,活性物质越多,容量就大;面积越小,活性物质越少,容量就小。
630.贫液式阀控蓄电池有何特点?
答:
贫液式阀控蓄电池用超细玻璃纤维隔膜将电解液全部吸附在隔膜中,隔膜约处于95%饱和状态,电解液密度约为1.30kg/L。
蓄电池内无游离状态的电解液。
631.胶体阀控式蓄电池有何特点?
答:
胶体阀控式蓄电池和传统的富液式铅酸蓄电池结构上相似,将单片槽式极板和普通隔板组装在电池槽中,注入稀硫酸和Si02微粒混合成流体电解液,电解液密度为1.24kg/L。
这种电解液充满隔板、极板及电池槽内所有空隙并固化,并且把正、负极板完全包裹起来,避免了电解液层化。
632.铅酸密封阀控式蓄电池安全阀有什么作用?
答:
铅酸密封阀控式蓄电池安全阀的作用是:
(1) 在正常浮充状态,安全阀的排气孔能逸散微量气体,防止电池的气体聚集。
(2) 电池如因过充等原因产生气体使阀达到开启时,打开阀门,及时排出盈余气体,以减少电池内压。
(3) 气压超过定值时放出气体,减压后自动关闭。
不允许空气中的气体进入电池内,以免加速电池的自放电,故要求安全阀为单向节流型。
633.镉镍电池的工作原理是什么?
答:
镉镍电池极板的活性物质在充电后,正极板为氢氧化镍,负极板为金属镉。
而放电终止时,正极板转化为氢氧化亚镍,负极板转化为氢氧化镉。
电解液选用氢氧化钾溶液添加少量的氢氧化锂,电池在充电时将化学能转变成电能储存起来,放电时将化学能变为电能,两极的化学反应是可逆的,总反应方程式为:
正极 负极 正极 负极
2NiOOH+Cd+2H2O2Ni(OH)2+Cd(OH)2
634.镉镍电池有哪些主要特点?
答:
镉镍电池有如下特点:
(1) 电解液只作为电池的传导体,浓度不起变化。
(2) 电池的充、放电程度不能根据电解液的密度变化来判断,而是在充电时以电压的变化来判断。
(3) 在充、放电过程中随着电化反应的加剧,在正极板上析出氧气,负极板析出氢气。
(4) 密封式镉镍电池在制造时使负极板上物质过量,以避免氢气的析出,而在正极上产生的氧气因电化作用而被负极板吸收,防止了电池内气体聚集,保证了电池在密封条件下正常工作。
635.什么是蓄电池的初充电?
如何判断初充电是否完成?
答:
新安装或大修后的蓄电池第一次充电叫做初充电。
初充电是否完成需检查下列项目:
(1) 初充电末期端电压应达到2.60~2.70V,密度达到1.215左右并保持3h以上稳定不变;
(2) 两极应冒出强烈的气泡;
(3) 正极板呈现棕褐色,负极板呈现纯灰色,两极板颜色均有柔软感;
(4) 电解液应变为乳白色。
636.如何配制铅酸电池电解液?
答:
配制铅酸电池电解液时,应注意:
(1) 配制前,必须将所有的容器清洗干净,而后再用蒸馏水冲洗一次才能使用。
(2) 配制时,先将一定量的蒸馏水注入配酸用容器,在容器壁上挂一支0~100℃的水银温度计,然后再将硫酸以细流徐徐注入纯水中(严禁将水注入硫酸中),用玻璃棒或塑料棒(不准用金属或木棒)不断搅拌,将热量扩散掉。
配制时最高温度不允许超过80℃,如果达到80℃,应立即停止,待温度降低后再进行,以保证电解液的密度达到要求。
637.配制酸性电解液时,工作人员应注意哪些安全事项?
答:
配制酸性电解液时,工作人员必须戴白光护目镜、口罩(或防毒面具)、耐酸手套、穿耐酸服、耐酸靴,在配制酸性电解液的现场应备有足量的5%的苏打水,防止酸液飞溅,便于急救。
一定要注意蒸馏水不可往酸中倒。
温度计应安放牢固,防止碰打。
638.配制酸性电解液时,为什么不允许将水倒入酸中?
答:
浓硫酸与水混合时,水立即被浓硫酸所吸收,并产生大量的热量,不能及时释放,而反应不断加剧,会使加入的水浮在硫酸表面,沸腾起来,使硫酸飞溅出来,甚至造成容器破碎和灼伤人等事故。
639.配制酸性电解液时,为什么不准使用金属棒或木棒?
答:
配制酸性电解液时,不准使用金属棒或木棒的原因是:
(1) 硫酸是一种极强的氧化剂液体,遇到金属物时,将金属氧化,使酸性电解液中含有金属物,造成失去铅酸蓄电池容量的后果。
(2) 硫酸还是强烈的脱水剂,它可以使木料脱水碳化变为黑色,造成电解液的报废。
640.什么是铅酸蓄电池的正常充电?
IE常充电的方法是什么?
答:
已经过初充电的铅酸蓄电池在正常放电之后,在正常状况下的各次再充电,叫做铅酸蓄电池的正常充电。
正常充电的方法:
一般采用10h放电率的电流值进行充电。
为了防止极板损坏,当正、负极板上发生气泡和端电压上升至2.4V时,应将电流降至一半继续充电,直到充电完成。
极板质量不良和运行已久的铅酸蓄电池,充电初始时,可用10h放电率电流的一半充电,然后逐渐增加至10h放电率的电流值,当两极发生气泡和电压升至2.4V时,再将充电电流降至10h放电率的一半,直到充电完成。
641.铅酸蓄电池放电后的补充电有什么要求?
答:
放电后应及时进行充电,一般不宜超过24h,否则将影响铅酸蓄电池的性能和使用寿命。
642.什么是浮充电?
进行浮充电的目的是什么?
答:
浮充电就是将充满电的铅酸蓄电池组与充电装置并联接于直流母线上运行。
浮充电的目的:
除供给恒定负荷以外,还以不大的电流来补偿蓄电池的局部自放电,以及供给突然增大的负荷。
可以防止极板硫化和弯曲,从而延长蓄电池的使用寿命。
643.进行均衡充电的目的是什么?
答:
由于铅酸蓄电池组在使用过程中,各单体铅酸蓄电池有时会产生端电压、电解液密度、容量等不均衡现象,为了使各单体铅酸蓄电池都达到均衡一致的良好状态,应进行均衡充电。
644.在哪些情况下,应进行均衡充电?
答:
有下列情况之一时,应进行均衡充电:
(1) 经常充电不足或很少进行全充电的铅酸蓄电池(包括浮充运行方式的蓄电池)。
(2) 长时间搁置或极板经过检修后的蓄电池。
(3) 放电后在24h以上未及时进行充电,或使用已达3个月以上的蓄电池。
(4) 放电电流值过大或放电终止电压降到规定值以下时。
645.怎样进行均衡充电?
答:
用10h放电率的电流值充电,当单电池的电压达2.4V,电解液发生气泡时,将充电电流减至10h放电率的1/2或1/3电流值继续充电,当单电池的电压达2.60~2.75V稳定不变时,电解液发生强烈气泡,密度稳定并不再上升时,停止充电1h,然后仍用第二阶段的电流值充电2h。
如此反复进行,直到最后充电装置刚一合闸时就发生强烈气泡为止,均衡充电才告完毕。
646.在什么情况下,应停止镉镍电池放电?
答:
在出现下列情况时,应停止镉镍电池放电:
(1) 镉镍电池组已放电到其容量的70%~80%时,应停止放电,准备充电。
(2) 当每只镉镍电池的电压降到1.15~1.10V时,蓄电池组的电压降到额定电压的90%,此时,应停止放电。
647.镉镍电池完成充电的判断标准是什么?
答:
镉镍电池完成充电,主要依据以下标准来判断:
(1) 计算充电时间,在用5h放电率的正常充电电流值充电时,一般用7~8h即可充满电。
(2) 测量每只蓄电池端电压,其值达到1.75V左右时充电完成。
(3) 观察电解液中的气体,充电接近完成时,正、负电极处有氢气和氧气发生,出现气体。
当气泡发生较多时,则可认为已充满电。
(4) 充人电量应比前期放出的电量多20%以上时充电完成。
648.如何计算蓄电池的正常充、放电率?
答:
5h率为正常充电、放电率。
例如,额定容量为20Ah的蓄电池,其正常充电电流值为20/5=4(A)。
649.蓄电池的正常充电方法是什么?
答:
通常以正常充电率的电流值充电7~8h,必要时可用递减充电法,即先以正常充电率的一倍电流值充电5h,然后再继续以正常充电率的电流值充电2h。
650.什么情况下应更换镉镍电池电解液?
答:
在下列情况时,应进行镉镍电池电解液的更换:
(1) 隔镍电池的电解液中碳酸盐含量大于50g/L;
(2) 经过100~150次充、放电循环;
(3) 使用时间长达2~3年时;
(4) 容量明显下降。
651.怎样进行镉镍电池电解液的更换?
答:
更换电解液时,先用5h放电率(0.2C5A)的电流值放电到极限终止电压1.0V时为止。
拧下气塞,将蓄电池槽倒立,并且摇动电池槽,使其内部脱落物随着电解液倒出。
如果倒出来的电解液较脏时,可用纯水冲洗电池内部数次,直洗到电池内倒出的水中无残渣及沉淀物时为止,然后必须立即将新配制的电解液倒入蓄电池内,使电解液至电池上标线为止,并拧紧气塞。
在任何情况下,用纯水冲洗过的电池,即使是短时间在空气中搁置而未立即注入电解液都是不允许的。
652.怎样进行镉镍电池的初充电?
如何判断镉镍电池初充电是否完成?
答:
一般采用正常充电标准5h放电率电流,作为初充电的电流值。
例如:
GNG20Ah的镉镍高倍率电池,初充电电流值为20/5=4(A),亦称0.2C5初充电电流较小,充电时间要长一些,一般需要10~12h。
镉镍电池初充电完成的判断依据:
(1) 初充电终期电压达到1.70~1.76V,并保持3h以上稳定不变;
(2) 初充电的时间必须足够,一般为10~12h;
(3) 充人的电量不低于额定容量的3倍;
(4) 正、负两极发生气泡。
653.如何进行镉镍电池的活化?
答:
镉镍电池活化时,应在环境温度15~30℃范围之内,以正常5h放电率0.2C5A的电流值放电至每只蓄电池的极限终止电压1.0V时为止,然后再以同一电流值充电12h,搁置lh,再用同一电流值放电到每只蓄电池的极限终止电压1.0V时为止。
如此充电与放电循环2~3次,即可恢复活性物质的应有作用。
浮充运行的镉镍电池活化周期:
每3个月应对电池组活化1次。
654.镉镍电池的使用、维护应注意的事项有哪些?
答:
在镉镍电池的使用、维护中,应注意的事项有:
(1) 电解液的液面应高于极板10~20mm(GNG20Ah)。
(2) 在使用过程中,蓄电池内的电解液容易吸收空气中的二氧化碳,产生碳酸盐。
碳酸盐的含量超过50g/L时,电池的特性和容量就会显著降低。
因此,每年应取样化验分析碳酸盐的含量是否超过允许值,用化验分析的结果确定电解液是否需要更换,或浮充运行2~3年间就进行一次电解液的更换。
(3) 为防止空气进入电池内,注入电解液或补充液面高度时,整组电池只准一只一只的进行,且不可将电池组的气塞全部打开,更不可打开气塞运行。
(4) 气塞上橡胶套管的弹性,由于日久老化必然失效,致使蓄电池内部气体不易排出,导致电池槽的膨胀变形,应经常检查,并更换新的橡胶套管。
(5) 电池组各单只电池槽间应保持干燥,加强绝缘,以免溶液外溢造成直流系统接地或短路。
(6) 电池在使用中,各接触点必须牢固、不松动,以防因接触不良发热,电池槽体受热变形或烧毁电池。
(7) 电池在充电时,应保证充电电流值的准确,并有足够的充电时间,否则会造成充电不足、容量减少或造成极度的过充电而损坏电池。
(8) 电池在充电过程中,不许有明火接近,以防氢氧气体产生后引起火灾。
(9) 电池在使用中,氢氧化钠与氧化锂混合电解液的最高温度不许超过40℃;氢氧化钾与氢氧化锂混合电解液的最高温度不许超过35℃;在充电过程中电解液的温度前者不超过35℃,后者不超过30℃。
如电解液的温度过高,会降低电池的容量和寿命。
在充电情况下电解液温度超高,必须减少充电电流值或停止充电,并采取降温措施。
(10) 由于水的分解和蒸发使电解液液面降低,要及时补加符合标准的蒸馏水。
(11) 溢在电池槽上的电解液,以及形成的碳酸盐白色粉末,必须即时擦拭干净。
655.应怎样安排阀控电池的运行方式?
答:
阀控电池在正常运行中均以浮充方式运行。
(1) 浮充电压值为:
(2.23~2.27)V×电池组个数
(2) 浮充电流为:
(1~3)mA/Ah(电池的安时数)
正常运行中主要监视高频电源充电装置的输出电压、电流值,阀控电池组电压值、直流母线电压、单只电池电压值、电池室温度及电池壳体温度(电池壳体温度监视可用人为触摸电池壳体法,用感觉来监视)。
656.阀控电池充电装置使用中有何要求?
答:
阀控电池充电装置在使用中应满足:
(1) 恒流充电的应用。
新安装和大修后的电池组,均采用O.1C10A恒流充电,当电池组端电压上升到2.35V×电池个数值时,能自动地或手动转为恒压充电。
(2) 恒压充电的应用。
在2.35V×电池个数值的恒压充电下,充电电流值降至经常负荷值时(或设定值时),充电装置能自动地或手动转为正常的浮充运行状态。
657.为什么要进行阀控电池的核对性放电?
用什么方法?
答:
进行阀控电池的核对性放电,目的是为了使极板的活性物质得到活化,防止板结。
核对性放电的方法:
采用10h放电率进行放电,放出容量应为电池容量的50%,放电终止时单只电池端电压应不低于1.95V。
放电完成后,应立即进行正常充电或均衡充电。
程序为恒流充电——恒压充电——浮充电。
658.GF铅酸蓄电池浮充运行中出现欠充或过充时会有什么现象?
答:
(1) 欠充:
1)运行的蓄电池组中的电池端电压值低于2.15V;
2)观察电池内部正、负极板间是否有析出的气泡。
(2) 过充:
1)运行的蓄电池组中的电池端电压值高于2.2V以上;
2)电池室中酸气浓,刺鼻眼;
3)观察电池内部正、负极板间析出强烈的气泡。
659.铅酸蓄电池极板出现硫化时会有哪些现象?
答:
(1) 充电时冒气泡过早或一开始充电即冒气泡;
(2) 充电时电压上升很快(2.8~3.0V或更高);
(3) 放电时电压下降过快,l~2h内就降低到1.8v左右;
(4) 放电时容量显著降低;
(5) 正极板成褐色,有白色斑点,负极板为灰白色,表面有粗大硫酸铅结晶颗粒:
(6) 电解液密度下降,充电时电解液温度上升超过45℃。
660.铅酸蓄电池极板硫化的原因是什么?
答:
(1) 经常充电不足;
(2)放电过量后未及时充电;
(3) 充电电流过大,小电流放电时间过长;
(4) 电解液不纯;
(5) 电解液液面过低,露出板栅;
(6) 内部短路。
661.铅酸蓄电池极板出现短路时有哪些现象?
答:
充电时,发生气泡的时间比正常情况迟,电压低;电解液比重低,
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