電磁操作機構(gòu)對鉛酸免維護電池的影響

楊　璐（本鋼板材股份有限公司能源總廠，遼寧　　本溪　117000）

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電磁操作機構(gòu)對鉛酸免維護電池的影響

楊璐
（本鋼板材股份有限公司能源總廠，遼寧本溪117000）

摘要：電磁操作機構(gòu)與鉛酸免維護電池配套使用時，由于電磁操作機構(gòu)工作電流較大，頻繁操作后將使電池容量欠缺過甚；而免維護電池在大電流放電后不能用較大的電流進行充電。進而造成電池不可逆鹽化，從而影響電力系統(tǒng)運行的穩(wěn)定性和可靠性。

關(guān)鍵詞：電池；免維護；高壓斷路器；操作機構(gòu)；鹽化

0. 前言

把電池作為電力企業(yè)的控制、合閘及事故照明電源早已是不辯的共識。特別是鉛酸免維護電池在變電所的應(yīng)用非常廣泛。但把鉛酸免維護電池做為高壓斷路器的合閘電源時，它是否適合電磁操作機構(gòu)，這一點卻不被人們所重視。

1. 電池發(fā)展史

20世紀(jì)60年代，我國的大中型工礦企業(yè)的重要供電單位普遍利用鉛酸電池做為備用電源，它占地面積比較大，充電時產(chǎn)生大量的酸氣，需要有單獨的電池間和加溫及通風(fēng)裝置，需要定期測電解液比重，因此維護量也較大。20世紀(jì)70年代末期，各企業(yè)的供電單位開始利用鎘鎳電池替代鉛酸電池，鎘鎳電池體積也小，加上維護也比鉛酸電池簡單，所以適用范圍較廣。到了20世紀(jì)90年代末期，以德國陽光為首的鉛酸免維護電池開始大規(guī)模涌入我國市場，鑒于它的諸多優(yōu)點，用戶也開始逐步利用鉛酸免維護電池取代鎘鎳電池。

2. 問題的發(fā)現(xiàn)

鉛酸免維護電池運行幾年以后，一些用戶發(fā)現(xiàn)它并不象自己想象中的那么完美。特別在一些斷路器操作比較頻繁的設(shè)備陳舊供電企業(yè)中，它已不能正常發(fā)揮它應(yīng)有的作用。

3. 出現(xiàn)問題的原因

3.1電磁操作機構(gòu)因素

為什么有的企業(yè)鉛酸免維護電池能夠正常運行，而有的卻發(fā)現(xiàn)鉛酸免維護電池存在不足現(xiàn)象的發(fā)生。考察發(fā)現(xiàn)，經(jīng)濟實力強的企業(yè)多是高壓電氣設(shè)備成套購進，而實力差的企業(yè)多是在技術(shù)改造時進行局部電器設(shè)備的更換。而成套引進的高壓斷路器的操作機構(gòu)普遍是液壓或彈簧儲能操作機構(gòu)，而實施技術(shù)改造的企業(yè)的高壓斷路器的操作機構(gòu)普遍為電磁操作機構(gòu)，所以可以看出鉛酸免維護電池能否長期正常工作，取決于高壓斷路器的操作機構(gòu)選擇的是否適合。

我們把彈簧操作機構(gòu)與電磁操作機構(gòu)的合閘電流進行對比，便可知道不同操作機構(gòu)的合閘電流對電池的影響是非常大的。對比發(fā)現(xiàn)CT8、CT14、CT19、CT22這幾種型號的彈簧操作機構(gòu)的合閘電流最大的不超過2A，最小的接近1A。而CD2-40、CD10-I、CD10-II、CD10-III這幾種型號的電磁操作機構(gòu)的合閘電流最大接近150A，最小的為97.5A，通過比較可以看出，電磁操作機構(gòu)的合閘電流是彈簧操作機構(gòu)的100倍。

3.2鉛酸免維護電池的結(jié)構(gòu)特點

經(jīng)過仔細(xì)研究，鉛酸免維護電池與普通鉛酸雖然在工作原理上十分相識，其原理包括充電情況下依靠電流的作用使得二氧化鉛與海綿狀鉛得到了重新生成在放電情況下受與電解液中硫酸的反應(yīng)使得正負(fù)極生成硫酸鉛。由于兩種狀態(tài)可以實現(xiàn)穩(wěn)定的可逆反應(yīng)，進而實現(xiàn)了鉛酸電池可以釋放和儲存電能的功能。雖然原理十分相似，但普通鉛酸電池與免維護鉛酸電池在缸體上存在十分大的差異。

通過仔細(xì)對比發(fā)現(xiàn)鉛酸免維護電池其缸體結(jié)構(gòu)屬于全密封式，而普通的鉛酸電池受缸體結(jié)構(gòu)影響其電解液能夠與空氣進行接觸。鉛酸免維護電池之所以采用全密封結(jié)構(gòu)形式正是因為這種結(jié)構(gòu)形式可以避免在電池在大電流充電時受氣體反應(yīng)影響進而造成缸體炸裂，這樣便造成了鉛酸免維護電池在大電流放電后不能進行大電流充電問題的出現(xiàn)。該問題進而導(dǎo)致了硫酸鉛不能夠及時完成可逆反應(yīng)，不僅轉(zhuǎn)化成正負(fù)極活性物質(zhì)得不到及時保證。在受到外界低溫影響，特別在北方冬季條件，硫酸鉛還會出現(xiàn)結(jié)晶問題，時間久了便極易造成結(jié)晶顆粒增大，進而造成了不可逆鹽化現(xiàn)象。為此鉛酸免維護電池在電磁操作機構(gòu)條件下運行一段時間后出現(xiàn)不適應(yīng)或功能下降的原因正是不可逆鹽化現(xiàn)象的產(chǎn)生。

4. 不可逆鹽化的危害及成因

4.1不可逆鹽化危害

不可逆鹽化的主要表現(xiàn)為在充電過程中較難恢復(fù)必要的海綿狀鉛以及二氧化鉛。此外在此過程中還會消耗大量的活性物質(zhì)，活性物質(zhì)的降低可以直接導(dǎo)致電池容量的下降，久而久之還會造成電池的功能失效直至報廢。受不可逆硫酸鹽的影響，在鉛酸免維護電池充放電時會格外產(chǎn)生大量的熱，熱量的產(chǎn)生便會加劇極板的腐蝕與變形進而影響整體性結(jié)構(gòu)的變化。不可逆硫酸鹽還會造成多孔電極空隙的堵塞。這樣便會導(dǎo)致鉛酸免維護電池受不可逆鹽化的影響，不僅充電難以保障，被迫充電延長，充電效率下降，還會在放電過程中增加內(nèi)阻造成能源浪費。在這一過程當(dāng)中還會產(chǎn)生電解水現(xiàn)象，電池的失水，容量的下降還會造成更多的硫酸鹽導(dǎo)致惡性循環(huán)的產(chǎn)生。因此不可逆鹽化對于鉛酸電池的危害極其嚴(yán)重。

4.2電磁操作機構(gòu)條件下不可逆鹽化成因

受電磁操作機構(gòu)條件的影響，鉛酸免維護電池極易出現(xiàn)深度放電以及經(jīng)常性不充電或充電不足現(xiàn)象。個別電池還會因為長期擱置出現(xiàn)虧電產(chǎn)生不可逆硫酸鹽。鉛酸免維護電池的應(yīng)用一般情況下均采取電池組形式，一旦個別電池出現(xiàn)不可逆鹽化便會對整個電池組造成影響。此外受外界溫度影響，特別北方企業(yè)受季節(jié)溫度的變化也是一項重要因素。

結(jié)論

綜上所述，雖然鉛酸免維護電池具有諸多優(yōu)勢，但受其結(jié)構(gòu)性特點的影響在選擇和使用是還需區(qū)別對待。因為在正常安裝容量下它只適合小電流用電設(shè)備，所以我們只有很好地認(rèn)識它，才能正確地利用它。受功能以及結(jié)構(gòu)等因素影響，其在使用效果上便會出現(xiàn)區(qū)別。這就出現(xiàn)了使用普通鉛酸電池可以滿足電磁操作機構(gòu)的要求，而免維護鉛酸電池卻會出現(xiàn)一些問題。

參考文獻

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