Основные свойства свинцово-кислотных аккумуляторов.
Принцип действия аккумуляторов основан на поляризации свинцовых электродов. Под действием зарядного тока электролит (раствор серной кислоты) разлагается на кислород и водород. Продукты разложения вступают в химическую реакцию со свинцовыми электродами: на положительном электроде образуется двуокись свинца, а на отрицательном электроде – губчатый свинец.
В результате образуется гальванический элемент с напряжением около 2 В. При разряде такого элемента в нем происходит обратный химический процесс: химическая энергия превращается в электрическую. Под влиянием разрядного тока из электролита выделяются кислород и водород.
Кислород и водород, вступая в реакцию с двуокисью свинца и губчатым свинцом, восстанавливают первую и окисляют второй. По достижении равновесного состояния разряд прекращается. Такой элемент обратимый и может быть повторно заряжен.
Процесс разряда. При включении аккумулятора на разряд ток внутри аккумулятора протекает от катода к аноду, при этом серная кислота частично разлагается, и на положительном электроде выделяется водород. Совершается химическая реакция, при которой двуокись свинца превращается в сульфат свинца и выделяется вода. Остаток частично разложившейся серной кислоты вступает в соединение с губчатым свинцом катода, также образуя сульфат свинца. На эту реакцию расходуется серная кислота и образуется вода. Благодаря этому удельный вес электролита по мере разряда снижается.
Процесс заряда.При разложении серной кислоты во время заряда водород переносится к отрицательного электроду, восстанавливает на нем сульфат свинца до губчатого свинца и образует серную кислоту. На положительном электроде образуется двуокись свинца. При этом образуется серная кислота и расходуется вода. Удельный вес электролита повышается.
Внутреннее сопротивление аккумулятора складывается из сопротивлений аккумуляторных пластин, сепараторов и электролита. Удельная проводимость активной массы пластин в заряженном состоянии близка к проводимости металлического свинца, а разряженных пластин – сопротивление велико. Поэтому сопротивление пластин зависит от степени заряженности аккумулятора. По мере разряда сопротивление пластин возрастает.
Рабочая емкость аккумулятора – это количество электричества, отданное аккумулятором в определенном режиме разряда до предельного для данного режима разряда напряжения. Рабочая емкость всегда меньше его полной емкости. Отбирать полную емкость от аккумулятора нельзя, так как это приведет к его невосстановимому истощению. В последующем изложении рассматривается только рабочая емкость АЭ.
Температура электролита. На емкость АЭ заметное влияние оказывает температура. При повышении температуры электролита емкость АЭ увеличивается примерно на 1% на каждый градус повышения температуры над 25°С. Повышение емкости объясняется снижением вязкости электролита, а следовательно, усилением диффузии свежего электролита в поры пластин и уменьшением внутреннего сопротивления АЭ. При понижении температуры – растет вязкость электролита – снижается емкость. Емкость при снижении температуры с 25°С до 5°С может упасть на 30%.
Меры безопасности.
Эксплуатацию АБ должен выполнять оперативный, оперативно-производственный персонал, прошедший обучение и проверку знаний. Ремонт аккумуляторной батареи выполняет аккумуляторщик. Работать с кислотой, свинцом должен обученный, проинструктированный персонал.
В помещении аккумуляторной батареи не должно быть лиц, которые не имеют отношения к ее обслуживанию. Для этого помещения АБ должно быть постоянно закрыто на замок. Ключ от него необходимо хранить у дежурного (оперативного) персонала и выдавать только лицам, которые обслуживают аккумуляторные батареи, работают в них, и лицам, которые имеют право на осмотр распределительных электроустановок.
Работники, обслуживающие электрооборудование аккумуляторных помещений, должны иметь группу III.
Посторонние лица в помещения АБ допускаются только в сопровождении аккумуляторщика или электромонтера, который обслуживает аккумуляторные батареи, лица, которое имеют право на осмотр аккумуляторной батареи.
Осмотр может выполнять оперативный или оперативно-производственный персонал с группой III или V, в состав которого входят руководители, специалисты предприятия.
Помещение АБ должно быть оборудовано (определяется в зависимости от режимов работы и типа АБ при проектировании согласно СНиП и ГОСТ 12.4.021—75 и ГОСТ 12.1.010—76) притяжной-вытяжной вентиляцией.
Из-за отсутствия или при отключении вентиляции в помещении аккумуляторных батарей может образоваться взрывоопасная концентрация водорода. Даже при постоянном подзаряде из элементов выделяется некоторое количество водорода. При загрязнении электролита вредными примесями выделение водорода усиливается. По этому в помещениях АБ запрещается жечь и использовать электронагревательные приборы, а также аппараты, которые могут искрить (ГОСТ 12.1.004—91).
Притяжно-вытяжную вентиляцию в помещении аккумуляторных батарей нужно включать перед зарядом АБ и выключать после полного удаление газов, но не раньше, чем через 1, 5 год после окончания заряда. Порядок работы притяжной-вытяжной вентиляции аккумуляторных батарей в нормальных условиях определяется в местных инструкциях подстанций.
На дверях помещения аккумуляторных батарей должны быть надписи «Аккумуляторная», «Огнеопасно», «Запрещается курить» или вывешиваться знаки безопасности о запрете пользования открытым огнем и курения соответственно ГОСТ 12.4.026—76.
Перечень необходимых защитных средств и инвентаря, которые обеспечивают безопасность работ (обслуживание) АБ (ДНАОП 1.1.10-1.01-97), приведенное в приложении 1.
После выполнения необходимых организационно-технических мероприятий во время пайки электродов необходимо придерживаться таких условий:
· Работы следует выполнять по наряду-допуску;
· не выполнять пайку во время зарядки аккумуляторных батарей;
· за 2 часа до начала работ батарею, работающую по методу постоянного подзаряда, следует перевести в режим разряда;
· паять разрешается не ранее чем через 2 часа после окончания заряда;
· принудительная притяжно-вытяжная вентиляция должна быть включена за 2 часа до начала пайки и работать на протяжении всего времени пайки;
· в помещениях аккумуляторных батарей с естественной вентиляцией нужно дополнительно применять переносные вентиляторы или воздуходувки;
· место для пайки следует ограждать от остатка АБ огнестойкими щитами;
· пайку должны выполнять специально наученные электромонтеры и помощник, или специально обученный персонал.
Вырезание и пайка электродов, работу по определению емкости аккумуляторных батарей, отбор проб, измерение плотности и температуры электролита нужно выполнять в резиновых перчатках и сапогах.
При вырезании элементов, наложении шунтирующих перемычек и сопротивлений дополнительно к перчаткам и сапогам необходимо пользоваться защитными очками.
Во избежание попадания свинцовых испарений в дыхательные пути, пайку или зачистку ушек электродов необходимо выполнять в респираторах с ватными фильтрами.
После выполнения работ по разборке аккумуляторов, зачистке и исправлению свинцовых электродов необходимо тщательно вымыть руки с мылом, а перед курением и приемом пищи – всполоснуть рот водой.
При попадании концентрированной серной кислоты на руки, шею или лицо нужно быстро удалить ее тампоном (ватой, марлей и др.). Место попадания старательно промыть водой и немедленно нейтрализовать 5 %-ым раствором двууглекислой соды (пищевой). При попадании кислоты в глаза или на слизистую оболочку их необходимо промыть 2-3 %-ым раствором пищевой соды, запас которой с соответствующими надписями должен храниться отдельно.
На бутылях (емкостью от 3 до 5 л) должна быть четкая надпись: «Раствор двууглекислой соды».
Для предотвращения попадания кислоты на кожу и в глаза все операции с кислотой необходимо выполнять в грубошерстном костюме, в резиновых фартуке, перчатках, сапогах (под штаны) или калошах и защитных очках.
Концентрированная серная кислота (электролит) должна храниться в плотно закупоренных стеклянных бутылях, помещенных в крепкие корзины, в отдельных комнатах возле помещения АБ.
На горлышки бутылей должны быть подвешены бирки с четкими надписями: «Концентрированная серная кислота», «Электролит», «Дистиллированная вода» и др.
Запас дистиллированной воды должен храниться в плотно закупоренных бутылях (сосудах). На бутылях должны быть надписи несмываемой краской «Дистиллированная вода». Использование таких емкостей с другой целью запрещается.
Перенос бутылей с серной кислотой необходимо выполнять обязательно двумя работниками только в корзине или специальном деревянном ящике с ручками или на специальных носилках с отверстием посредине и латами, в которые бутыль должен входить вместе с корзиной на 2/3 высоты. Во время перемещения бутылей их нельзя брать за горлышко или прижимать к себе. Чтобы избегнуть выплескивания кислоты из бутылей при переносе, их нужно плотно закупоривать стеклянными или керамическими пробками, надежно привязанными к горлышку бутылей.
Переливать кислоту из бутылей в другую посуду необходимо с помощью станка, который дает возможность изменять любой наклон бутылей и обеспечивает их надежное крепление.
Запрещается при разведении серной кислоты вливать воду в кислоту. Необходимо кислоту тонкой струей вливать в воду при беспрерывном размешивании раствора. Тепло, которое выделяется при этом благодаря большой теплоемкости воды и большом ее количестве, поглощается водой без разбрызгивания. По этому посудину для разведения серной кислоты сначала заливают полным расчетным количеством дистиллированной воды и только потом к ней прибавляют кислоту.
Электролит плотностью не более 1, 28 г/см3 допускается разбавлять дистиллированной водой.
В помещении, где разводится кислота, при наличии водопровода необходимо иметь водопроводную раковину или сосуд достаточной емкости, заполненной чистой водой.
Для предотвращения несчастного случая в результате приготовления электролита на ПС нужно организовывать централизованное приготовление электролита и его развозку по ПС в бутылях, резиновых емкостях или других сосудах из жароустойчивого материала.
Не допускается одновременное прикосновенье металлического предмета (инструмента и др.) к положительным и отрицательным выводам АЭ для предотвращения К.З. (дуга, ожог и др.).
Вместо углекислотных огнетушителей в помещениях АБ рекомендуется применять огнетушители типа ССІ4 (с четыреххлористым углеродом).
Для пайки электродов следует применять комбинации сжиженных газов: пропан с кислородом и водород с воздухом от компрессора или воздуходувки.
Пропан при содержании его в воздухе в границах от 1, 5 до 10 % образовывает взрывоопасную смесь. Он в два раза легче воздуха, поэтому может, не рассеиваясь, разливаться на большие расстояния, заполняя все приямки, каналы и углубление и создавая в них взрывоопасные концентрации.
Необходимо строго контролировать отсутствие истоков газа. Для этого следует систематически проверять целость шлангов, плотность присоединений к баллонам.
Для проверки плотности стыков шлангов и мест присоединений необходимо применять «мыльную пробу». Запрещается проверять плотность огнем.
Отходы аккумуляторных батарей должны утилизироваться в соответствии с действующими правилами накопления, транспортирование, обезвреживание и захоронение токсичных и промышленных отходов.
Общие правила эксплуатации.
АБ должны находиться в ведении электротехнических подразделений электрических сетей и подстанций.
Текущим обслуживанием аккумуляторных батарей должен заниматься аккумуляторщик. Приемом АБ после монтажа и ремонта, их эксплуатацией и техническим обслуживанием должен руководить ответственное лицо инженерно-технического персонала электротехнических подразделений электрических сетей ПС.
При эксплуатации аккумуляторных батарей нужно обеспечивать их продолжительную, надежную работу и необходимый уровень напряжения на шинах постоянного тока в нормальных и аварийных режимах (ГКД 34.20.507—2003).
Технические характеристики и надежность работы аккумуляторной батареи (в том числе и фирменных) гарантируются при условии соблюдения требований технической документации на конкретный тип АЭ (ТУ, технических описаний и правил эксплуатации и др.).
Как правило, АЭ разных фирм технологически и конструктивно обеспечивают большую надежность в эксплуатации и по этому для них может быть сниженный объем технического обслуживания (сравнительно с типами СК, СН), это отображается в инструкциях предприятия по эксплуатации АБ, утвержденных соответствующим техническим руководителем.
Перед введением в эксплуатацию вновь смонтированной аккумуляторной батареи или АБ после капитального ремонта необходимо проверить сопротивление изоляции аккумуляторной батареи относительно «земли», емкость АБ током 10-часовой разряда, чистоту, качество (анализ в конце разряда на отсутствие примесей в соответствии с требованиями ГОСТов) и плотность электролита, напряжение АЭ в конце заряда и разряда.
После монтажа аккумуляторных батарей нужно вводить в эксплуатацию после достижения 100 %-ной номинальной емкости.
Шины постоянного тока должны быть снабжены устройством для постоянного контроля изоляции, позволяющим оценивать значение сопротивления изоляции и действующим на сигнал при снижении сопротивления изоляции одного из полюсов до 20 кОм в сети 220 В, 10 кОм в сети 110 В, 5 кОм в сети 48 В, 3 кОм в сети 24 В.
Расстояние от аккумуляторов до отопительных приборов должно быть не менее 750 мм. Это расстояние может быть уменьшено при условии установки тепловых экранов из несгораемых материалов, исключающих местный нагрев аккумуляторов.
АБ должны эксплуатироваться в режиме постоянного подзаряда. Подзарядная установка должна обеспечивать стабилизацию напряжения на шинах аккумуляторных батарей с отклонениями, которые не превышают установленные заводом-изготовителем, но не более 2 % номинального напряжения (для АБ типа СК, СН). Для фирменных аккумуляторных батарей стабилизация напряжения должна обеспечиваться в соответствии с требованиями технических условий. Следует использовать подзарядные установки, которые обеспечивают минимальные пульсации выпрямленного напряжения (коэффициент пульсации 1-1, 5 %).
Зарядное устройство должно иметь мощность и напряжение достаточное для заряда аккумуляторной батареи на 90% номинальной емкости в течении не более 8 часов при предшествующем 30-минутном разряде.
Дополнительные АЭ, которые постоянно не используют в работе, должны иметь отдельное устройство подзаряда или балластную нагрузку (сопротивление), эквивалентное нагрузке основной части аккумуляторной батареи, их эксплуатируют в режиме постоянного подзаряда. В аварийном режиме балластную нагрузку нужно отключать.
Аккумуляторная установка должна быть оборудована вольтметром с переключателем и амперметрами в цепях зарядного, подзарядного устройств а аккумуляторной батареи.
Для зарядных и подзарядных двигателей-генераторов должны предусматриваться устройства для их отключения при появлении обратного тока.
Выпрямительные установки, применяемые для заряда и подзаряда аккумуляторных батарей, должны присоединяться со стороны переменного тока через разделительный трансформатор.
Во время эксплуатации для поддержки всех АЭ АБ в полностью заряженном состоянии и для предотвращение сульфатации электродов один раз в год необходимо проводить уравнительные заряды аккумуляторной батареи.
Для определения фактической емкости (в границах номинальной) АБ на ПС не менее двух раз в год нужно проверять работоспособность аккумуляторной батареи по падению напряжения толчковым током, а контрольные разряды выполнять по необходимости, если другое не указано заводом-изготовителем.
При условии работы аккумуляторной батареи в режиме мощных толчковых нагрузок работоспособность АБ по падению напряжения во время кратковременных (не более 5 с) разрядных токов, который равняется 1, 5-2, 5 тока одночасового разряда (током толчка) проверяют один раз в один-два года или один раз в год (при наличии электромагнитных приводов выключателей).
Напряжение полностью заряженного исправного аккумулятора в момент толчка не должно снижаться более чем на 0, 4 В/эл. от напряжения в момент, который предшествовал толчку тока.
После аварийного разряда аккумуляторной батареи следующий ее заряд до емкости, которая равняется 90 %-ной номинальной, нужно выполнять не позднее 8 часов. При этом напряжение на аккумуляторах может достигать до 2, 5-2, 7 В/эл., а ток — максимально допустимого тока заряда для данного типа (серии) АЭ.
Во время эксплуатации аккумуляторной батареи следует предусматривать автоматический контроль:
· сопротивления изоляции сети постоянного тока;
· уровня напряжения на шинах постоянного тока;
· наличия тока подзаряда АБ;
· отключение АБ;
· отключения выпрямительного устройства.
Для контроля за состоянием аккумуляторных батарей должны быть определены (предусмотрены) контрольные аккумуляторы (АЭ). Контрольные АЭ необходимо менять, количество их утверждает технический руководитель энергопредприятия в зависимости от состояния аккумуляторных батарей и типов используемых АЭ. Для типов СК, СН это количество составляет не менее 10 % количества АЭ в АБ. Для фирменных аккумуляторных батарей соответственно технической документации изготовителей (поставщиков) количество АЭ может колебаться, и в некоторых случаях составлять один — два контрольных (отстающих) АЭ с наиболее низкими показателями (напряжение и др.), которые время от времени можно менять.
Плотность электролита в граммах на кубический сантиметр нормируется при температуре 20 °С. Поэтому плотность электролита, измеренную при температуре, которая отличается от 20 °С, необходимо приводить к плотности при 20 °С по формуле:
р20 = рt + 0, 0007(t -20),
где р20 — плотность электролита при температуре 20 °С, г/см3;
рt — плотность электролита при температуре t, г/см3;
0, 0007 — коэффициент изменения плотности электролита при изменении температуры на 1°С;
t—температура электролита, °С.
Химической лабораторией ведутся химические анализы качества относительно содержимого примесей аккумуляторной кислоты, электролита, дистиллированной воды или конденсата в соответствии с ГОСТ 667—73, ГОСТ 6709—72 или требованиями фирм-поставщиков аккумуляторных батарей.
Все виды осмотров аккумуляторных батарей нужно выполнять во время текущей эксплуатации и по графику, утвержденным техническим руководителем энергопредприятия. Объем работ во время осмотров устанавливается инструкциями предприятия в соответствии с условиями, типов АЭ и состояния АБ (раздел 7).
Помещение АБ аккумуляторщик должен держать в чистоте. Пролитый на пол электролит следует немедленно удалять при помощи сухой тирсы. После этого пол необходимо протереть тряпкой, смоченной в растворе 10 %-ной кальцинированной соды, а потом — в воде.
Аккумуляторные баки, изоляторы ошиновки, изоляторы под баками, стеллажи и их изоляторы, пластиковые покрытия стеллажей, во избежание снижения сопротивления изоляции аккумуляторных батарей, необходимо держать в чистоте, сухими, систематически очищать, протирать тряпкой, сначала смоченной в воде или 10%-ному растворе соды, а потом сухой. На клеммах, соединительных АЭ несущих конструкциях, нужно удалять признака коррозии.
Температура в помещении АБ должна поддерживаться не ниже 10 °С. На ПС без постоянного дежурства персонала допускается снижение температуры до 5 °С, если аккумуляторная батарея выбрана с учетом возможности такого снижения. Не допускаются резкие изменения температур в помещении АБ, чтобы не вызвать конденсации влаги и снижения сопротивления изоляции аккумуляторной батареи.
Для фирменных аккумуляторных батарей эксплуатация при температуре выше 20 °С приводит к уменьшению строка их службы. При повышении температуры на 10 °С сокращается строк службы вдвое, а на 20 °С — к четверти номинального строка службы АБ. Поэтому верхнюю температуру в помещении аккумуляторных батарей необходимо поддерживать с учетом требований завода-изготовителя или фирмы-поставщика.
Все части помещения аккумуляторных батарей (стены, потолки, дверь, металлоконструкции и прочие элементы) нужно красить кислотостойкой краской.
Для окон в помещении АБ необходимо применять матовое или покрытое белой клеевой краской стекло.
Смазывание техническим вазелином не закрашенных соединений АЭ нужно восстанавливать при необходимости.
Окна в помещении аккумуляторных батарей должны быть закрытыми. Летом для проветривания и во время заряда разрешается открывать окна, если внешний воздух не запыленный и не загрязненный относами химических производств и если выше этажом не находятся другие помещения.
Необходимо следить за тем, чтобы в деревянных баках верхние края свинцовой обкладки не дотрагивались бака. При выявлении касания края обкладки с баком следует отогнуть, для того чтобы капли электролита из обкладки не попадали на бак и не разрушали древесину бака.
Для снижения испарения электролита аккумуляторов открытого исполнения нужно применять покровное стекло, прозрачную кислотостойкую пластмассу или полиэтиленовую пленку, которую можно класть на поверхность электролита.
Необходимо следить за тем, чтобы покровное стекло не выходило за внутренние края бака. Соответственно типу фирменных АЭ нужно устанавливать необходимые эксплуатационные пробки (фильтр-пробки, предохранительные клапанные пробки, вентиляционные насадки и др.).
В помещении аккумуляторных батарей не должно быть любых инородных тел. Допускается только хранение бутылей с электролитом, дистиллированной водой и с 2-3 %-ым и 5 %-ым растворами питьевой соды.
Концентрированную серную кислоту нужно хранить в помещении кислотной.
Приборы, инвентарь и запасные части для АБ (приложение 1) должны храниться в отдельной комнате помещения АБ.
Ремонт аккумуляторных батарей выполняется в зависимости от ее состояния выполняется при необходимости.
Популярное:
