摘要：本文从蓄电池的结构、原理出发，对阀控式密封铅酸蓄电池的性能指标、运行维护进行介绍，分享典型的案例分析，用于指导最科学、有效地维护好蓄电池组，确保电厂机组安全稳定运行。
关键词：蓄电池组；阀控式铅酸蓄电池；直流系统；运行维护
1 引言
铅酸蓄电池是一种将化学能转变成电能的装置，把有限的电能储存起来，在合适的时候使用。其电能来源于其中进行的化学反应，因此电池一直处于动态的化学反应过程中。原理是把电解液注入极板和隔板中，没有游离的电解液，通过负极板潮湿来提高吸收氧的能力，为防止电解液减少把蓄电池密封，故称阀控式铅酸蓄电池。
蓄电池组是直流系统的重要组成部分之一，正常时，由直流系统充电器向负载供电，并为蓄电池充电。在失去充电器后，由蓄电池带载，确保负荷短时间的稳定运行。蓄电池同时提供尖峰负荷的用电需要（如直流电机的启动），保证母线电压在稳定范围内。
2 蓄电池工作原理
铅酸蓄电池在充放电过程中，正、负极电化学反应过程如下：
负极板上Pb + H2SO4 PbSO4 +2e +H2
正极板上PbO2 + 2H2SO4 + Pb 2PbSO4 + 2H2O
由以上化学反应方程式可以看出，这是一个可逆反应。放电时，反应从左向右进行，将化学能转化为电能释放出来；充电时，反应从右向左进行，将电能转化为化学能储存起来。
免维护阀控蓄电池除了有着与开口铅酸蓄电池的电化学反应方式一样的相同工作原理外，它还有着与开口铅酸蓄电池所不一样的工作原理，那就是阴极吸收原理，所谓阴极吸收原理指的是电池在充电时，特别是在充电末期，正极会产生氧气，由于免维护阀控蓄电池是全密封的，产生的气体不会象开口电池那样随时都可以通过开口而散发到电池体外去，产生的气体会在电池槽内积聚。随着电池内部积聚的气体量的不断增多，电池内部的压力逐渐上升。正因为电池内部存在着一定的内压，正极产生的氧气会跑到负极上。正极析氧是在正极充电量达到70%时就开始了。析出的氧到达负极，跟负极起下述反应，达到阴极吸收的目的。
2Pb十O2=2PbO
2PbO十2H2SO4＝2PbSO4+2H2O
这样再怎么充电也不会有氧气生成，电池内部压力不会继续上升，更用不着担心电池会发生爆炸了。为了防止在特殊情况下电池内部由于气体的聚积而增大内部压力引起电池爆炸，在设计时，又专门在电池的上盖中设置了一个安全阀，当电池内部压力达到一定值时，安全阀会自动开启，释放一定量气体降低内压后，安全阀又会自动关闭。对于负极充电时产生的氢气是通过改变负极合金配方，采用新的合金材料（如铅钙合金），使氢在这种材料上放电（得到电子生成氢气）的电位提高了（叫做提高了氢的过电位）。本来充电电压达到某一值时氢离子就要在阴极上放电，生成氢气。由于铅钙合金的采用，充电电压达到原来数值时氢离子不放电了，不生成氢气了。但不管如何改变合金配方，也不管如何提高氢的过电位，当充电电压达到氢离子放电的电位时，氢气总是要生成的。所以各生产厂家都会给自己的电池规定一个在一定范围内的浮充电压值，其道理就是要控制氢气的产生，防止电池失水。
3 蓄电池的维护保养
3.1 蓄电池月检
蓄电池要进行月检、定期检查和放电试验。
期刊文章分类查询,尽在期刊图书馆月检主要内容有：测量并记录蓄电池组端电压和电流，必要时对浮充电压进行调整、测量并记录每节电池电压，必要时对蓄电池组进行均衡充电以活化极板材料；检查各电池接线柱、清洁各电池外表面。使用酒精等擦拭电池槽表面污秽，或用5%碱水（小苏打）擦拭。对于铅酸蓄电池还要进行比重测量、液位检查、电池极板外观检查等。根据电解液密度折算公式d20＝dt+0.0007（t－20）将其折算为基准温度20℃时的密度，应在1.24±0.05g/cm3（20℃）范围，否则需加1.40g/cm3酸或蒸馏水调节。电解液液面下降时，只能用纯水（或蒸馏水）补充。定期拧下防酸栓，用不高于50℃清水冲洗粘污在防酸栓表面的尘土，以保证其有良好的通气性能。测量单只蓄电池电压应在2.23V（＋0.1；－0.05）范围。当电解液平均温度T与20℃相差超过5℃时应按以下式进行调节；
V浮=〔2.23+0.003（20－T）〕×N
V浮—设置的浮充电压
T —电解液平均温度
0.003—温度调节系数
N—蓄电池只数
3.2 蓄电池放电试验
蓄电池组在核电厂安全方面起着重要的作用。在正常运行期间，要进行蓄电池组的放电试验，以检查蓄电池组的容量。部分系统无法停运是核电厂大修与火电厂大修的主要区别之一，直流系统就存在无法停运的状况。蓄电池充放电试验就必须面对带载进行的问题，更增加了维护检修的困难。
除对蓄电池组端电压进行测量外，为了探测出任何有缺陷的单个蓄电池，还应测量所有的单个蓄电池的电压。然后以相同的放电率继续放电试验，直至最小终止电压，以便确定实有的安全裕度，绘制放电曲线和探测有缺损的单个蓄电池。然后进行补充电，保障电池活性和容量。
3.3 蓄电池补充电
电池组补充电，采用“恒压法”对带载蓄电池进行补充电。先以I10（10小时率）电流充电到端电压2.3V，即220V组定压到248V，110V组定压到124V，48V组定压到53V。然后保持电压恒定，一直到充满为止。充足电的标志：A充电末期电压和比重连续3小时以上保持稳定不变。与恒流法相比，电解液并不沸腾。B充电末期电流为0.02-0.05I10。这时再转为浮充。采用以上充电方法可以避免使用单充机进行末期单充，减小人为事故风险和工作量。
4 蓄电池故障分析——蓄电池过充
秦山核电发生过唯一一起蓄电池过充故障，此次故障处理使维修人员进行了首次蓄电池初充电。当时处于YA厂房试运行初期，对设备特性还不是很了解。0LDK系统蓄电池充电器故障，充电电压超过30V（正常稳压26V左右），导致蓄电池充电电流上升，接近充电器总限值。较大的充电电流使蓄电池发热严重，同时产生大量气体，电解液剧烈翻腾，大量电解液挥发，整个蓄电池室被酸雾笼罩。
值班人员发现故障后及时通知维修人员，维修人员首先打开蓄电池室门窗，然后停掉充电器。待酸雾散去后，对蓄电池进行检查。蓄电池极板一部分已裸露在电解液以外，且已有不同程度变形。采用水疗法，补充蒸馏水后，进行补充电，容量无法恢复，蓄电池单独带载后电压下降很快。最后对蓄电池进行整组更换，进行蓄电池组的初充电。由于电池具有记忆特性，初充电对电池使用至关重要。必须进行至少两次以上的全充全放，才能充分激活极板的活性，充电容量要达到放电容量的1.1～1.2倍。
5 结束语
蓄电池是核电厂直流系统中不可缺少的设备，正常时直流系统中的蓄电池组处于浮充电备用状态，通过了解阀控式密封铅酸蓄电池的特性，日常需进行良好的运行保养，保证蓄电池组的健康备用，确保核电厂安全可靠运行。
参考文献：
[1]《铅蓄电池使用与维护》北京化学工业出版社，秦鸣锋
论文作者:金立贵
论文发表刊物:《基层建设》2017年第15期
论文发表时间:2017/10/10
标签：蓄电池论文; 电解液论文; 电池论文; 电压论文; 负极论文; 极板论文; 氢气论文; 《基层建设》2017年第15期论文;