萬(wàn)松蓄電池SN17-12/12v17ah最新報(bào)價(jià)

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電力用閥控密封式鉛酸蓄電池的維護(hù)要求及故障處理

介紹影響閥控式密封鉛酸蓄電池壽命的因素、維護(hù)要求、常見(jiàn)故障的處理方法及緊急處理措施等。 　　　　直流操作電源是變電站、發(fā)電廠的重要設(shè)備之一，而蓄電池是直流操作電源的核心部件。在變電站交流停電時(shí)，蓄電池組若不能可靠地供電，一旦發(fā)生事故，繼電保護(hù)、自動(dòng)裝置及高壓斷路器就會(huì)因無(wú)直流操作電源而拒動(dòng)，導(dǎo)致故障無(wú)法及時(shí)切除，甚至造成電網(wǎng)癱瘓等重大事故。 　　隨著電力系統(tǒng)對(duì)安全運(yùn)行的要求越來(lái)越高和電力技術(shù)的不斷發(fā)展，智能一體化電源裝置在數(shù)字化變電站得到廣泛應(yīng)用。智能一體化電源裝置是將直流電源、電力用交流不間斷電源(UPS)和電力用逆變電源(INV)、通信用直流變換電源(DC/DC)等組合為一體，共享直流操作電源的蓄電池組，統(tǒng)一監(jiān)控并采用DL/T680(IEC61850)通信規(guī)約的成套設(shè)備。為保障變電站的安全可靠、經(jīng)濟(jì)運(yùn)行，一體化電源對(duì)直流操作電源的蓄電池的安全運(yùn)行和維護(hù)提出更高的要求。 　　1電力系統(tǒng)常用蓄電池的種類 　　(1)鎘鎳電池; 　　(2)防酸隔爆鉛酸蓄電池; 　　(3)閥控式密封鉛酸蓄電池。 　　目前閥控式密封鉛酸蓄電池在電力系統(tǒng)中和通信行業(yè)中得到廣泛使用，其優(yōu)點(diǎn)如下： 　　①一般情況下，不需維護(hù)(無(wú)需補(bǔ)水、加酸); 　　②自放電小; 　　③內(nèi)阻小、輸出功率高; 　　④具有自動(dòng)開(kāi)啟、關(guān)閉的安全閥(當(dāng)蓄電池嚴(yán)重過(guò)充,產(chǎn)生過(guò)量的氣體使蓄電池內(nèi)部壓力超過(guò)正常值時(shí) ,氣體將通過(guò)自動(dòng)開(kāi)啟的安全閥排出,并在安全閥上裝有濾酸裝置,以防酸霧排出。當(dāng)壓力恢復(fù)到正常值后，安全閥自動(dòng)關(guān)閉。 　　本文重點(diǎn)介紹閥控式密封鉛酸蓄電池的結(jié)構(gòu)、原理、運(yùn)行維護(hù)要求和故障處理方法。 　　2 閥控式密封鉛酸蓄電池的結(jié)構(gòu)及原理 　　(1)閥控式密封鉛酸蓄電池的結(jié)構(gòu)如圖1所示。 　　   　　圖1閥控式密封鉛酸蓄電池的結(jié)構(gòu) 　　(2)閥控式密封鉛酸蓄電池的分類 　　1)貧電液式纖維型閥控式密封蓄電池：這種蓄電池正、負(fù)極板間用超細(xì)玻璃纖維做隔板并吸附硫酸作電解液，由電解液少所以稱為貧液式纖維型; 　　2)富電液式膠體型閥控式密封蓄電池，這種蓄電池將電解液調(diào)成膠狀，填充在正、負(fù)極板之間并充滿整個(gè)電池殼體，故稱膠體式，顯然，膠體電池成本較高，但使用壽命比貧液式纖維型長(zhǎng)。 　　由于貧液式纖維型閥控式密封鉛酸蓄電池的價(jià)格比膠體型閥控式密封蓄電池低，目前在變電站廣泛使用。本文重點(diǎn)介紹貧液式纖維型閥控式密封鉛酸蓄電池。 　　(3)閥控式密封鉛酸蓄電池的化學(xué)反應(yīng)式 　　充電 　　PbO2 + 2H2SO4+ Pb PbSO4 +2H2O + PbSO4 　　放電 　　式中： 　　PbO2-(過(guò)氧化鉛),陽(yáng)極活性質(zhì); 　　2H2SO4-(硫酸), 電解液; 　　Pb -(海綿狀鉛)，陰極活物質(zhì); 　　PbSO4-(硫酸鉛)，陽(yáng)極活性質(zhì); 　　2H2O -(水)，電解液 ; 　　充電時(shí)變成硫酸鉛的陰陽(yáng)兩極活物質(zhì)把固定在其中的硫酸成分釋放到電解液中，分別變成海綿狀鉛及過(guò)氧化鉛，電解液中的硫酸濃度不斷增大。 　　反之，放電時(shí)陽(yáng)極板中的過(guò)氧化鉛和陰極板上的海綿狀鉛與電解液中的硫酸發(fā)生反應(yīng)變成硫酸鉛，所以電解液中硫酸的濃度不斷降低。 　　(4)閥控式密封鉛酸蓄電池的工作原理 　　閥控式鉛酸蓄電池能夠?qū)崿F(xiàn)電池的連續(xù)運(yùn)行無(wú)需補(bǔ)充電解液，主要是實(shí)現(xiàn)了以下幾個(gè)先進(jìn)的設(shè)計(jì)概念和制造工藝：采用高純電解鉛材料和無(wú)銻合金板柵，大幅度提高氫氣析出電位，使得在整個(gè)充電反應(yīng)過(guò)程中的氣體產(chǎn)生量減至最小; 　　在電池的正、負(fù)極板之間設(shè)計(jì)的氣體傳遞通道使得正極生成的氧氣可以很快擴(kuò)散至負(fù)極被重新再化合成水，進(jìn)一步避免了水分的損失。(閥控式鉛酸蓄電池的負(fù)極容量處于相對(duì)過(guò)剩狀態(tài)，以達(dá)到正極出現(xiàn)氧氣先于負(fù)極出現(xiàn)氫氣的目的)。 　　通過(guò)一個(gè)單向壓力氣閥對(duì)閥控式蓄電池進(jìn)行密封，使電池內(nèi)部保持一定正壓力，避免極板暴露在空氣中受到氧氣腐蝕，保證氣體復(fù)合反應(yīng)循環(huán)進(jìn)行，與此同時(shí)也抑制了電池內(nèi)水份的揮發(fā)性消耗;當(dāng)蓄電池嚴(yán)重過(guò)充,產(chǎn)生過(guò)量的氣體使蓄電池內(nèi)部壓力超過(guò)正常值時(shí) ,氣體將通過(guò)自動(dòng)開(kāi)啟的排氣閥排出,并在排氣閥上裝有濾酸裝置,以防酸霧排出。當(dāng)壓力恢復(fù)到正常值后，排氣閥自動(dòng)關(guān)閉。因此排氣閥也被稱為安全閥。 　　3 蓄電池的容量 　　是指電池儲(chǔ)存電量的數(shù)量，以符號(hào)C表示。常用的單位為安培小時(shí)，簡(jiǎn)稱安時(shí)(Ah)，如蓄電池容量為200 Ah，若以10小時(shí)率電流放電(電力系統(tǒng)采用的放電率)，其容量表示為C10=200 Ah。 　　電池的容量可以分為額定容量(標(biāo)稱容量)、實(shí)際容量。 　　(1)額定容量： 　　是規(guī)定電池在在25℃環(huán)境溫度下，以10小時(shí)率電流放電(其放電電流用I10表示，顯然：C10=200 Ah的蓄電池的I10=20A)，應(yīng)該放出最低限度的電量(Ah)。 　　(2)實(shí)際容量： 　　是指電池在一定條件下所能輸出的電量。它等于放電電流與放電時(shí)間的乘積，單位為Ah。C=If×t 　　式中：C—蓄電池的實(shí)際容量，Ah; 　　If—放電電流，A; 　　t—放電時(shí)間，h。 　　4 蓄電池的充電方式 　　1)蓄電池的初充電：新的蓄電池在交付使用前，為完全達(dá)到荷電狀態(tài)所進(jìn)行的第一次充電。 　　2)蓄電池的浮充電：在充電裝置的直流輸出端始終并接著蓄電池和負(fù)載，以恒壓充電方式工作。正常運(yùn)行時(shí)充電裝置在承擔(dān)經(jīng)常性負(fù)荷的同時(shí)向蓄電池補(bǔ)充充電，以補(bǔ)償蓄電池的自放電，使蓄電池組以滿容量的狀態(tài)處于備用。 　　額定電壓2V的閥控式密封鉛酸蓄電池出廠規(guī)定: 浮充電壓為(2.23～2.28)V/只,一般選用2.25V。 　　對(duì)110kV變電站的直流電源系統(tǒng)蓄電池的配置為 108只額定電壓2V閥控式密封鉛酸蓄電池的浮充電壓應(yīng)為：2.25V×108=243V。(也可根據(jù)廠家的要求和規(guī)定，如湯淺電池廠家規(guī)定：在環(huán)境溫度25℃時(shí)浮充電電壓為2.23V/只)，故整組蓄電池的浮充電壓應(yīng)為：2.23V×108=241V 。 　　對(duì)220kV變電站的直流電源系統(tǒng)蓄電池的配置為103只額定電壓2V閥控式密封鉛酸蓄電池的浮充電壓應(yīng)為：2.25V×103=231.75V,一般選用232V。

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閥控密封式鉛酸蓄電池簡(jiǎn)介
　　閥控密封式鉛酸蓄電池（ValveRegulatedLead－AcidBattery，簡(jiǎn)稱VRLA），按其實(shí)現(xiàn)技術(shù)分為AGM和GEL兩種，前者是指采用AbsorbedGlassMat即超細(xì)玻璃纖維棉隔板吸附硫酸電解液的技術(shù)，而后者是指采用GEL即SiO2膠體吸收硫酸電解液的技術(shù)。后者從1957年開(kāi)始由西德Sonnenschein公司開(kāi)發(fā)并投入商業(yè)使用，因?yàn)镚EL電池在大電流、低溫等方面的相對(duì)低性能，雖然經(jīng)過(guò)了半個(gè)世紀(jì)的發(fā)展，迄今為止仍未能成為主流。目前文獻(xiàn)和會(huì)議討論的VRLA電池除特別說(shuō)明外，皆指AGM電池。
　　AGM技術(shù)的VRLA電池的研制可以從上世紀(jì)60年代中期起算，實(shí)現(xiàn)真正意義上的商業(yè)化在1979年，美國(guó)GNB公司在購(gòu)買(mǎi)了Gates公司的發(fā)明專利后，經(jīng)過(guò)進(jìn)一步研發(fā)，開(kāi)始大規(guī)模生產(chǎn)VRLA電池，容量為32～500AH。此后，VRLA電池在歐美得到推廣應(yīng)用，出現(xiàn)了以美國(guó)GNB、DEKA、C＆D、英國(guó)Chloride、HAWKER、日本YUASA、GS、松下為代表的大批的VRLA電池生產(chǎn)廠家。到1996年，在固定用途領(lǐng)域VRLA電池已基本取代上一代的富液管式電池。到目前，VRLA電池雖仍面臨眾多的未解決難題，但產(chǎn)品維護(hù)工作量少的特點(diǎn)深入人心，市場(chǎng)地位已不可動(dòng)搖。
2 閥控密封式鉛酸蓄電池目前面臨的幾大技術(shù)難題及其分析
　　VRLA電池目前主要存在以下幾個(gè)技術(shù)難題，其余問(wèn)題都與這幾個(gè)問(wèn)題有密切的聯(lián)系或是由這幾個(gè)問(wèn)題引發(fā)。
2.1 長(zhǎng)期密封
　　VRLA電池的長(zhǎng)期密封在目前有被生產(chǎn)和使用雙方忽視的傾向，因?yàn)槭袌?chǎng)上大部分的VRLA電池都已將短期密封解決得比較好，在電池使用中的表現(xiàn)也可作為佐證。在電池投入使用的前3年，一般不會(huì)出現(xiàn)密封上的問(wèn)題。但在對(duì)電池的使用壽命要求已超過(guò)10年的今天，在使用3～5年之后，電池的密封還能可靠嗎？讓我們從電池的運(yùn)行中的現(xiàn)象作一簡(jiǎn)單分析。眾所周知，蓄電池在使用期間正極板柵腐蝕后必然伸長(zhǎng)，不同品牌電池之間的區(qū)別僅在于伸長(zhǎng)量的大小，即使是采用公認(rèn)非常耐腐Pb-Sb-Cd-Ag合金，在使用5～6年之后，因?yàn)檎龢O板伸長(zhǎng)，也會(huì)對(duì)電池極柱部位的密封造成致命的破壞。事實(shí)上，從眾多用戶處收集到的信息來(lái)看，在電池投入使用后3～6年，有很多品牌的電池會(huì)出現(xiàn)極柱處密封破壞的問(wèn)題，這將導(dǎo)致電池泄露進(jìn)而短期內(nèi)失效。即使是采用環(huán)氧加橡膠的多重密封或氬弧焊的看似牢不可破的密封，也抵擋不住正極板伸長(zhǎng)的化學(xué)力。因此，我們有理由對(duì)VRLA電池的長(zhǎng)期密封可靠性再次提出疑問(wèn)。但問(wèn)題顯然不全在密封上，電池設(shè)計(jì)中對(duì)正極板伸長(zhǎng)的充分預(yù)計(jì)沒(méi)有得到足夠的重視，使得目前大多數(shù)的VRLA電池都將面臨使用一段時(shí)間后產(chǎn)生泄露的尷尬。在這一方面，美國(guó)EPM公司（EASTPENNManufacturing,co.,inc.）做得極為出色，體現(xiàn)在其DEKA(r)系列產(chǎn)品中，2VVRLA電池都有一個(gè)可以吸收正極板伸長(zhǎng)的彈性底橋（如下圖1），而12V系列的產(chǎn)品使用與Wirtz聯(lián)合開(kāi)發(fā)的連續(xù)鑄造輥壓板柵，該板柵的屈服強(qiáng)度顯著提高，因此極板在運(yùn)行期間很少伸長(zhǎng)膨脹[1]，能分別滿足20年（2V系列）和10年（12V系列）的壽命要求。由于受專利的保護(hù)，目前在世界范圍內(nèi)，EPM的這種設(shè)計(jì)還是獨(dú)此一家，別無(wú)分店。
2.2 失水、熱失控
　　VRLA電池失水的主要原因分為三個(gè)方面，首先是水分解后從安全閥排氣失水，其次是電池槽蓋的滲透失水，第三是板柵腐蝕消耗水。電池失水到一定程度，熱失控幾乎就必然發(fā)生。
　　對(duì)排氣失水，主要取決于電池的板柵合金和浮充電壓，對(duì)不同的電池，因?yàn)槭褂煤辖鸬牟煌a(chǎn)廠家推薦的浮充電壓可能不一樣，但超過(guò)2.26V/cell（25℃）的浮充電壓普遍認(rèn)為是不恰當(dāng)?shù)摹＿^(guò)高的浮充電壓導(dǎo)致額外的水分解和排出。DEKA(r)系列電池采用Pb-Sn合金作為正板柵材料，結(jié)合特殊的正極鉛膏配方和制造工藝，使得電池在2.25V/cell的浮充電壓下浮充電流也僅0.028A/100Ah，從而在保證電池充足電的情況下使電池浮充失水減少到最小。
　　電池槽蓋的滲透失水已有定論，PP是目前防止失水最好的槽蓋材料。下表是VRLA電池最常使用的三種材料的性能對(duì)比[2]。
　　板柵腐蝕失水取決于所用的合金和充電電壓，目前普遍采用Pb－Ca系合金作為負(fù)板柵，正板柵則由于電池性能上的綜合考慮而有所不同，如美國(guó)GNB采用Pb－Sb－Cd－Ag合金，EPM采用Pb－Sn合金，一般廠家采用Pb－Ca－Sn合金，各種合金各有優(yōu)劣，目前難有定論。
　　當(dāng)電池的失水達(dá)8～10％時(shí)，由于氧復(fù)合效率的高效以及散熱不良，電池將出現(xiàn)熱失控，短時(shí)間內(nèi)即告失效。
2.3 電池均勻性和可靠性
　　由于組成電池的各零部件、材料在尺寸、成分、用量上的微小差異，使得電池在浮充電壓、靜態(tài)電壓上表現(xiàn)出雖然在絕對(duì)百分比上也是微小，但實(shí)際上不能接受的差異。國(guó)內(nèi)外均對(duì)這種差異給以極大的關(guān)注，所有的VRLA電池制造廠都投入大量人力物力進(jìn)行研究和解決，但成效似乎還不盡如人意。
　　做得最好的如DEKA(r)電池，也只能宣稱達(dá)到電池出廠6個(gè)月內(nèi)投入使用，浮充電壓極差在±20mV之內(nèi)，儲(chǔ)存時(shí)間越長(zhǎng)，投入使用后的電池差異越大。根據(jù)EPM的研究，電池電壓的差異主要受極板和電池吸酸飽和度的影響，采用高成本的槽式化成有利于提高極板的均勻性，而采用富液玻璃棉隔板（HGM）和倒酸工藝有利于飽和度的均勻。電池的均勻性和可靠性就取決于制造廠的工藝制造水平，國(guó)內(nèi)外都傾向于提高制造的自動(dòng)化水平以提高電池的均勻性和可靠性。如EPM公司在DEKA(r)系列VRLA電池的生產(chǎn)上，就已經(jīng)實(shí)現(xiàn)了全生產(chǎn)過(guò)程的電腦監(jiān)控和高度自動(dòng)化制造。
　　電池在使用條件上的均勻性是容易被忽視的方面，如果幾個(gè)電池密放在一起，我們必然能檢測(cè)到中間的電池溫度會(huì)較兩頭的高，日積月累下來(lái)，中間電池的失水、腐蝕等會(huì)較其他電池為多，差異由此拉大，并導(dǎo)致個(gè)別電池壽命提前終止，整組電池也隨之失效。EPM的DEKA(r)系列為每一個(gè)VRLA電池都提供六個(gè)面的散熱，以保證電池在使用條件上的均勻性（下圖2）。
　　VRLA電池維護(hù)工作量的極大減少，使得用戶包括制造廠對(duì)使用中電池的狀態(tài)不能很好掌握。先進(jìn)鉛酸電池聯(lián)合會(huì)（ALABC）曾調(diào)查了100萬(wàn)只（6萬(wàn)組）電池的使用數(shù)據(jù)，由于用途的不同，電池使用壽命從1年到15年以上不等。在電信應(yīng)用上，有54％的電池組從未更換過(guò)電池，大多數(shù)使用15年以上。調(diào)查還揭示，導(dǎo)致個(gè)別電池提前失效的原因首先是VRLA電池對(duì)工作溫度的敏感，以年平均工作溫度25℃為標(biāo)準(zhǔn)、如果長(zhǎng)期工作偏差超過(guò)10℃，則該電池組有78％在不足5年的時(shí)間內(nèi)第一只電池失效，因此，在寬的溫度范圍內(nèi)運(yùn)行的電池組，壽命縮短。導(dǎo)致壽命縮短的第二個(gè)原因是過(guò)充電所致的電池干水，環(huán)境溫度高于35℃而沒(méi)有降低充電電壓的電池34％的不到5年就失效[3]。
3 當(dāng)今閥控式密封鉛酸蓄電池發(fā)展趨勢(shì)
3.1 連續(xù)鑄造輥壓板柵
　　由EPM和Wirtz聯(lián)合開(kāi)發(fā)，顯著提高屈服強(qiáng)度，減少極板伸長(zhǎng)膨脹。
3.2 薄片電極
　　板柵厚度小于1mm，以獲得更佳的充放電電流特性。由Wirtz開(kāi)發(fā)，在EPM承擔(dān)的ALABC項(xiàng)目中應(yīng)用。

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3.3 平面式管式電極
　　板柵擠壓成型，厚0.75mm，制成極板后不超過(guò)3mm，適用于EV、HEV等循環(huán)使用場(chǎng)合。由YUASA開(kāi)發(fā)。
3.4 箔式卷狀電極
　　薄如紙的電極，厚度僅0.05～0.08mm,由美國(guó)BOLDER公司開(kāi)發(fā)。具有極高的比功率和可再充性能。用于電動(dòng)工具等場(chǎng)合。
3.5 水平電池
　　采用在玻璃絲上擠壓包覆Pb－Sn合金制成的鉛線編織的鉛布為板柵，分別在兩頭涂正、負(fù)鉛膏，中間留有鉛絲相連。制得的電極水平疊放。比能量和比功率較高。
3.6 雙極性電池
　　一塊極板，一面是正極，另一面是負(fù)極，和其它極板串聯(lián)成電池。內(nèi)阻小，比能量高，尤其適合組成上100V的高電壓?jiǎn)蝹€(gè)電池。
3.7 螺旋卷狀電極電池
　　由EXIDE開(kāi)發(fā)，薄的連續(xù)電極卷繞成圓筒，有較好的深循環(huán)壽命。
3.8 內(nèi)催化電池[4]
　　由美國(guó)費(fèi)城科技發(fā)明，C＆D購(gòu)買(mǎi)后已商業(yè)化應(yīng)用。原理和防酸隔爆電池的消氫相同，但置于電池內(nèi)部。為負(fù)極復(fù)合氧的輔助－冗余結(jié)構(gòu)。據(jù)C＆D測(cè)試，能顯著降低高電壓充電時(shí)的析氣量，減少水損耗。
3.9 槽式化成
　　本來(lái)不是新技術(shù)，但因?yàn)閷?duì)電池的均勻性效果較好，有重新普及的趨勢(shì)。EPM全部的VRLA電池均采用槽式化成，C＆D在其liberty2000系列上已采用槽式化成。
3.10 富液式VRLA電池
　　采用富液式隔板（HGM）的VRLA電池，由隔板中的憎酸材料（PE）提供氧氣復(fù)合通道。顯然電池中將留有更多的水。
3.11 VRLA電池智能化
　　更多是指充電設(shè)備的智能化和智能化監(jiān)控，但由于設(shè)備投入大，未普及。