直流及事故照明系統(tǒng)

1、第一節(jié) 直流電源的設(shè)置發(fā)電廠的直流系統(tǒng)，主要用于對(duì)開關(guān)電器的遠(yuǎn)距離操作、信號(hào)設(shè)備、繼電保護(hù)、自動(dòng)裝置及其他一些重要的直流負(fù)荷（如事故油泵、事故照明和不停電電源等）的供電。直流系統(tǒng)是發(fā)電廠廠用電中最重要的一部分，它應(yīng)保證在任何事故情況下都能可靠和不間斷地向其用電設(shè)備供電。在大型發(fā)電廠直流系統(tǒng)中，采用蓄電池組作為直流電源。蓄電池組是一種獨(dú)立可靠的電源，它在發(fā)電廠內(nèi)發(fā)生任何事故，甚至在全廠交流電源都停電的情況下，仍能保證直流系統(tǒng)中的用電設(shè)備可靠而連續(xù)的工作。在有大機(jī)組的電廠中設(shè)有多個(gè)彼此獨(dú)立的直流系統(tǒng)。例如：?jiǎn)卧刂剖抑绷飨到y(tǒng)、網(wǎng)絡(luò)控制室直流系統(tǒng)（又稱升壓所或升壓站直流系統(tǒng)）和輸煤直流系統(tǒng)等。圖13

2、1 典型600MW機(jī)組單元控制室直流系統(tǒng)原理接線圖（C）（a）（b）對(duì)600MW機(jī)組的大型電廠，單元控制室和升壓所直流系統(tǒng)的設(shè)置，應(yīng)滿足繼電保護(hù)裝置主保護(hù)和后備保護(hù)由兩套獨(dú)立直流系統(tǒng)供電的雙重化配置原則。1單元控制室直流系統(tǒng)對(duì)600MW機(jī)組的電廠，單元控制室直流系統(tǒng)，一般每臺(tái)發(fā)電機(jī)組設(shè)置兩套110V（或115V）直流電源系統(tǒng)，統(tǒng)稱為110V直流系統(tǒng)，為繼電保護(hù)、控制操作、信號(hào)設(shè)備及自動(dòng)裝置等直流負(fù)荷供電。其主要負(fù)荷是控制操作回路設(shè)備，故電廠中又常稱這種直流電源為操作電源。除設(shè)置110V直流系統(tǒng)外，每一臺(tái)機(jī)組另設(shè)一套220V（或230V）直流系統(tǒng)，為發(fā)電機(jī)組事故潤(rùn)滑油泵、事故氫密封油泵、汽動(dòng)給水

3、泵的事故潤(rùn)滑油泵、不停電電源系統(tǒng)（UPS）及控制室的事故照明等直流動(dòng)力負(fù)荷供電。220V直流系統(tǒng)的特點(diǎn)是：平時(shí)運(yùn)行負(fù)荷很小，而機(jī)組事故時(shí)負(fù)荷很大。兩套110V直流系統(tǒng)和一套220V直流系統(tǒng)均采用單母線、兩線制、不接地系統(tǒng)。每套直流系統(tǒng)均設(shè)有相應(yīng)電壓的一組鉛酸蓄電池。兩套110V直流系統(tǒng)各配置一套蓄電池、一套充電器，另設(shè)一套可切換的公共備用充電器，跨接在兩直流系統(tǒng)的母線上。如圖161（a）所示，220V直流系統(tǒng)，設(shè)一組蓄電池，配置一套工作充電器，另設(shè)一套備用充電器，如圖161（b）所示。上述各直流系統(tǒng)中，工作充電器的電源均從相應(yīng)機(jī)組的400V交流保安母線引接；備用充電器的電源，一般也從400V交

4、流保安母線引接，有的則從其他廠用低壓母線上引接，以防保安母線故障造成所有充電器失去電源。如圖161（c），是典型600MW機(jī)組電廠單元控制室直流系統(tǒng)原理接線圖。兩組115V蓄電池組，每組由54個(gè)蓄電池串聯(lián)而成，容量為1874Ah；230V蓄電池組由108個(gè)蓄電池串聯(lián)而成，容量為2500Ah。115V和230V直流系統(tǒng)的工作充電器和備用充電器的交流電源均從400V保安母線引接，正常工作由廠用電供電，一旦廠用電失去時(shí)由保安柴油發(fā)電機(jī)供電，以確保直流系統(tǒng)供電的可靠性。蓄電池組為無(wú)端電池設(shè)置方式，也就是不用設(shè)置端電壓調(diào)節(jié)器，采用恒壓充電。正常工作時(shí)，蓄電池處于浮充電運(yùn)行方式，每只蓄電池浮充電電壓約為2

5、.122.17V；事故放電后，采用均衡充電恢復(fù)蓄電池的容量，均衡充電電壓每只約為2.32.35V。蓄電池的最終放電電壓約為1.82V。115V蓄電池組電壓變化范圍為95125V，230V蓄電池組電壓變化范圍為190250V。每段直流母線裝設(shè)一套接地檢測(cè)裝置，當(dāng)任一極（正、負(fù)極）發(fā)生接地故障時(shí)即發(fā)出報(bào)警信號(hào)。圖161（c）中，還有一套24V直流電源系統(tǒng)，是供單元機(jī)組的儀控設(shè)備用的。2網(wǎng)絡(luò)控制室直流系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)控制室直流系統(tǒng)，又常稱為升壓所直流系統(tǒng)。當(dāng)發(fā)電廠升壓所的控制對(duì)象有500KV的設(shè)備時(shí)，根據(jù)保護(hù)與控制雙重化配置要求，一般設(shè)置兩套110V（或220V）直流系統(tǒng)，兩套直流系統(tǒng)均采用單母線、二線制、

6、不接地的接線方式。每套直流系統(tǒng)配置一組鉛酸蓄電池、一套工作充電器、另設(shè)一套可切換的跨接在兩套直流系統(tǒng)母線上的公共備用充電器。兩套獨(dú)立的直流系統(tǒng)一起用于向網(wǎng)絡(luò)控制室的控制、保護(hù)、信號(hào)等直流負(fù)荷供電。對(duì)于升壓所的110V直流系統(tǒng)，通常其接線形式及有關(guān)的技術(shù)條件等參數(shù)與單元控制室的110V直流系統(tǒng)相同；所不同之處在于升壓所110V直流系統(tǒng)的充電電源，接自升壓所的低壓廠用母線。3輸煤直流系統(tǒng)輸煤系統(tǒng)一般有交流配電裝置，為便于對(duì)其集中管理、提高可靠性并與其他直流電源不相干擾，相應(yīng)地設(shè)置了輸煤直流系統(tǒng)。輸煤直流系統(tǒng)一般為110V單母線、兩線制不接地系統(tǒng)，設(shè)置一組蓄電池配置兩套充電器（一套工作、另一套備用）

7、。輸煤系統(tǒng)對(duì)防酸要求較高，因此多采用封閉式鉛酸蓄電池或鎳鎘蓄電池。例如：某電廠的輸煤系統(tǒng)中，設(shè)有110V直流系統(tǒng)，由90只鎳鎘蓄電地組成，容量為60Ah，每只蓄電池放電終止電壓不小于1.1V；蓄電池組未設(shè)端電池，采用恒壓充電，浮充電運(yùn)行電壓每只電池為1.42V，均衡充電電壓每只電池為1.52V，直流母線電壓波動(dòng)范圍為12.515。又如：北侖港電廠運(yùn)煤系統(tǒng)設(shè)置了115V直流系統(tǒng)，由90只鎳鎘蓄電池組成，并配置兩套充電器，蓄電池容量為50Ah5h率。近年來，從國(guó)外引進(jìn)大機(jī)組的發(fā)電廠和超高壓變電所的直流系統(tǒng)，大多數(shù)都是無(wú)端電池，國(guó)內(nèi)最近設(shè)計(jì)的一些發(fā)電廠也采用無(wú)端電池的直流系統(tǒng)。多年來運(yùn)行經(jīng)驗(yàn)證明：無(wú)

8、端電池的直流系統(tǒng)接線簡(jiǎn)單、運(yùn)行維護(hù)工作量較小、能滿足可靠性要求。無(wú)端電池的蓄電池組，其蓄電池的個(gè)數(shù)有如下規(guī)定：若為鉛酸蓄電池組，110V直流系統(tǒng)蓄電池個(gè)數(shù)一般為5253個(gè)，220V直流系統(tǒng)蓄電池個(gè)數(shù)一般為104107個(gè)。若為中倍率鎳鎘電池組，110V直流系統(tǒng)蓄電池個(gè)數(shù)一般為8388個(gè)；220V直流系統(tǒng)蓄電池個(gè)數(shù)一般為158168個(gè)。第二節(jié) 蓄電池組的運(yùn)行方式蓄電池組的運(yùn)行方式一般有兩種：充放電方式與浮充電方式。電廠中的蓄電地組普遍采用浮充電方式運(yùn)行。一、充放電方式運(yùn)行的特點(diǎn)在蓄電池組的充放電方式運(yùn)行中，對(duì)每個(gè)蓄電池都要進(jìn)行周期性的充電和放電。蓄電池組充足電以后，就與充電裝置斷開，由蓄電池組單獨(dú)

9、向經(jīng)常性的直流負(fù)荷供電，并在廠用電事故停電時(shí)向事故照明和直流電動(dòng)機(jī)等供電。為了保證廠用電在任何時(shí)刻故障都不致失去直流電源，就要求蓄電池組在任何時(shí)候都必須留有一定的儲(chǔ)備容量，決不能讓其完全放完電。通常，蓄電池放電到約為6070額定容量時(shí)，即需進(jìn)行充電。按充放電方式運(yùn)行的蓄電池組，必須周期地、頻繁地進(jìn)行充電。通常，在經(jīng)常性負(fù)荷下，每隔24h就需充電一次，一般充至額定容量。充電末期，每個(gè)蓄電池的電壓達(dá)2.72.75V，蓄電池組的總電壓（直流系統(tǒng)母線電壓）將超過用電設(shè)備的允許值。因此，對(duì)無(wú)端電池的蓄電池組，在充電期間必須退出工作，但這對(duì)只接一組蓄電池組的單母線接線的直流系統(tǒng)是不允許的。同時(shí)，頻繁地充電

10、，會(huì)使蓄電池組的運(yùn)行更趨復(fù)雜。二、浮充電方式運(yùn)行的特點(diǎn)蓄電池組的浮充電方式運(yùn)行的特點(diǎn)是：充電器經(jīng)常與蓄電池組并列運(yùn)行，充電器除供給經(jīng)常性直流負(fù)荷外，還以較小的電流浮充電電流向蓄電池組進(jìn)行浮充電，以補(bǔ)償蓄電池的自放電損耗，使蓄電池經(jīng)常處于完全充足電的狀態(tài)；當(dāng)出現(xiàn)短時(shí)大負(fù)荷時(shí)，例如：當(dāng)斷路器合閘、許多斷路器同時(shí)跳閘、直流電動(dòng)機(jī)、直流事故照明等，則主要由蓄電池組以大電流放電來供電的，而硅整流充電器一般只能提供略大于其額定輸出的電流值（由其自身的限流特性決定）。在充電器的交流電源消失時(shí)，充電器便停止工作，所有直流負(fù)荷完全由蓄電池組供電。浮充電電流的大小取決于蓄電池的自放電率，浮充電的結(jié)果，應(yīng)剛好補(bǔ)償蓄

11、電池的自放電。如果浮充電的電流過小，則蓄電池的自放電就長(zhǎng)期得不到足夠的補(bǔ)償，將導(dǎo)致極板硫化（極板有效物質(zhì)失效）。相反，如果浮充電的電流過大，蓄電池就會(huì)長(zhǎng)期過充電，引起極板有效物質(zhì)脫落，縮短電池的使用壽命，同時(shí)還多余地消耗了電能。浮充電電流值根據(jù)蓄電池類型和型號(hào)而不同，一般約為（0.10.2）CN100A，其中CN為該型號(hào)蓄電池的額定容量（單位為Ah）。舊蓄電池的浮充電電流要比新蓄電池大23倍。為了便于掌握蓄電池的浮充電狀態(tài)，通常以測(cè)量單個(gè)蓄電池的端電壓來判斷。如對(duì)于鉛酸蓄電池，若其單個(gè)的電壓在2.152.2V，則為正常浮充電狀態(tài)；若其單個(gè)的電壓在2.25V及以上，則為過充電；若其單個(gè)的電壓在2

12、.1V以下，則為放電狀態(tài)。因此，實(shí)際中的浮充電就采用恒壓充電。標(biāo)準(zhǔn)蓄電池的浮充電電壓如下：每只鉛酸蓄電池（電解液密度為1.215gcm3），其浮充電電壓一般取2.152.17V。每只中倍率鎳鎘蓄電池，其浮充電電壓一般取1.421.45V。每只高倍率鎳鎘蓄電池，其浮充電電壓一般取1.351.39V。按浮充電方式運(yùn)行的蓄電池組，每運(yùn)行一段時(shí)間（23個(gè)月）應(yīng)進(jìn)行一次均衡充電，即用比浮充電壓更高一些的電壓充電一段時(shí)間。其目的是為了消除由于控制的浮充電電流可能偏小而造成極板出現(xiàn)硫化的危險(xiǎn)。也可以說，定期進(jìn)行均衡充電，是為了保持極板有效物質(zhì)的活性。三、蓄電池的均衡充電均衡充電是對(duì)蓄電池的特殊充電。在蓄電池

13、長(zhǎng)期使用期間，可能由于充電裝置調(diào)整不合理產(chǎn)生低浮充電電壓或使用表盤電壓表讀數(shù)不正確（偏高）等原因造成蓄電池自放電未得到充分補(bǔ)償，也可能由于各個(gè)蓄電池的自放電率不同和電解液密度有差別使它們的內(nèi)阻和端電壓不一致，這些都將影響蓄電池的效率和壽命。為此，必須進(jìn)行均衡充電（也稱過充電），使全部蓄電池恢復(fù)到完全充電狀態(tài)。均衡充電，通常采用恒壓充電，就是用較正常浮充電電壓更高的電壓進(jìn)行充電，充電的持續(xù)時(shí)間與采用的均衡充電有關(guān)。對(duì)標(biāo)準(zhǔn)蓄電池，均衡充電電壓的一般范圍是：每個(gè)鉛酸蓄電池，其均衡充電電壓一般取2.252.35V，最高不超2.4V。每個(gè)中倍率鎳鎘蓄電池，其均衡充電電壓一般取1.521.55V。每個(gè)高倍

14、率鎳鎘蓄電池，其均衡充電電壓一般取1.471.50V。均衡充電一次的持續(xù)時(shí)間，既與均充電壓大小有關(guān)，也與蓄電池的類型有關(guān)。例如鉛酸蓄電池，浮充電方式運(yùn)行下，一般每季進(jìn)行一次均衡充電。當(dāng)每只蓄電池均衡充電電壓為2.26V時(shí)，充電時(shí)間為48h；當(dāng)均衡充電電壓為2.3V時(shí)，充電時(shí)間為24h；當(dāng)均衡充電電壓為2.4V時(shí)，充電時(shí)間為810h。有的蓄電池均衡充電一次的持續(xù)時(shí)間則比上述長(zhǎng)得多。如美國(guó)NAX鉛錦型鉛酸蓄電池（電解液密度1.215gcm3）：當(dāng)均衡充電電壓為2.27V時(shí)，充電時(shí)間大于60h；當(dāng)均衡充電電壓為2.3V時(shí)，充電時(shí)間大于48h；當(dāng)均衡充電電壓為2.39V時(shí)，充電時(shí)間大于24h。而另一種

15、NCX鉛鈣型鉛酸蓄電池，均衡充電一次的持續(xù)時(shí)間又比NAX型的長(zhǎng)得多?？傊?，充電方法要按生產(chǎn)廠家說明而定。以浮充電方式運(yùn)行的蓄電池組，每隔一季度進(jìn)行一次均衡充電時(shí)，其中一種方法是將充電器停役10min，讓蓄電池充分地放電，然后再自動(dòng)地加上均衡充電電壓。第三節(jié) 鉛酸蓄電池的構(gòu)造與特性鉛酸蓄電池分固定式和移動(dòng)式兩種。移動(dòng)式鉛酸蓄電池主要用于車輛和船舶，設(shè)計(jì)時(shí)著重考慮使其體積小、重量輕、耐振動(dòng)和移動(dòng)方便；固定式鉛酸蓄電池在設(shè)計(jì)時(shí)則可少考慮移動(dòng)的要求，而著重考慮容量大、壽命長(zhǎng)，可制成大容量蓄電池。目前，電廠中普遍采用固定式鉛酸蓄電池。一、鉛酸蓄電池的基本構(gòu)造鉛酸蓄電池的主要組成部分為正極板、負(fù)極板、電解

16、液和容器。正極板一般做成玻璃絲管式結(jié)構(gòu)，增大極板與電解液的接觸面積，以減小內(nèi)電阻和增大單位體積的蓄電容量。玻璃絲管內(nèi)部充填有多孔性的有效物質(zhì)，通常為鉛的氧化物；玻璃絲管可以防止多孔性有效物質(zhì)的脫落。負(fù)極板為涂膏式結(jié)構(gòu)，即將鉛粉用稀硫酸及少量的硫酸鋇、松香等調(diào)制成糊狀混合物，填在鉛質(zhì)（或鉛合金）柵格骨架上。為了增大極板與電解液的接觸面積，表面有棱紋凸起。極板經(jīng)過特殊處理加工后，正極板的有效物質(zhì)為褐色的二氧化鉛（PbO2），負(fù)極板的有效物為灰色的鉛棉（海綿狀鉛Pb）。為了防止極板之間發(fā)生短路，在正、負(fù)極板之間用微孔材料隔板隔開。而正、負(fù)極板浸沒于電解液中，上緣比電解液面低10mm以上。電解液是由純

17、硫酸（H2SO4）和蒸館水配制而成的稀硫酸。電解液密度的高低，影響著蓄電池容量的大小。電解液密度過小，產(chǎn)生的離子少，蓄電池的內(nèi)阻相應(yīng)加大，使放電時(shí)消耗的電能加大，容量減小。電解液密度愈大，蓄電池容量愈大。但如果電解液密度過高，蓄電池極板受腐蝕和隔離物損壞也就愈快，縮短了蓄電池的壽命。實(shí)驗(yàn)表明，采用溫度為15、密度為1.215gcm3的電解液最合適。固定式鉛酸蓄電池電解液的密度在1.21.25gcm3左右，指定溫度為15或20不等。國(guó)產(chǎn)固定鉛酸蓄電池電解液的密度多為1.215gcm3 。圖162 GGF型固定式鉛酸蓄電池的結(jié)構(gòu)圖電解液的密度與溫度有關(guān)，溫度升高密度減小，溫度降低密度增大。若溫度以

18、15為標(biāo)準(zhǔn)，則電解液溫度每升高1或降低1，電解液密度將下降或升高約0.0007g/cm3。電解液密度可按經(jīng)驗(yàn)公式計(jì)算，即：RcRt0.0007（T15）將溫度為T時(shí)實(shí)測(cè)的密度Rt化成15時(shí)的密度。例如：某電解液溫度為35時(shí)，測(cè)得其密度為1.201g/cm3，那么該電解液15時(shí)的密度Rc1.2010.0007（3515）1.215gcm3。固定式鉛酸蓄電池的容器，目前普遍采用透明塑料制成，以便于觀察電解液面高度。圖162為電廠中使用的一種GGF型固定式鉛酸蓄電池的結(jié)構(gòu)，外殼與上蓋之間用封口劑密封，構(gòu)成封閉狀態(tài)。蓋上裝有防爆排氣裝置（防電解液酸帽），可防止充電過程中酸霧析出蓄電池外部，減少酸霧對(duì)蓄

19、電池室及設(shè)備的腐蝕。二、蓄電池的電動(dòng)勢(shì)不同導(dǎo)電材料制成的兩極板放入同一電解液中時(shí)，由于它們的電化次序不同，產(chǎn)生不同的電位。兩極板在外電路斷開時(shí)的電位差就是蓄電池的電動(dòng)勢(shì)。在正、負(fù)極板材料一定時(shí)，電動(dòng)勢(shì)的大小主要與電解液的密度有關(guān)。電動(dòng)勢(shì)的大小也受電解液溫度的影響，但在容許溫度范圍內(nèi)其影響很小。因此，蓄電池的電動(dòng)勢(shì)E可近似地用以下經(jīng)驗(yàn)公式?jīng)Q定E0.85d（V）式中 d一一電解液的密度。一般固定式鉛酸蓄電池的密度（充足電時(shí)）為1.215g/cm3，故其電動(dòng)勢(shì)為E0.851.2152.065（V）三、蓄電池的放電特性與蓄電池的容量1蓄電池的放電特性完全充電的蓄電池，當(dāng)正、負(fù)兩極板用外電阻接成通路時(shí)，

20、則在其電動(dòng)勢(shì)作用下產(chǎn)生放電電流，如圖163所示。放電蓄電池放電時(shí)的一般化學(xué)反應(yīng)方程可寫成Pb十PbO22H2SO4 PbSO4PbSO42H2O負(fù)極板 正極板 負(fù)極飯 正極板從化學(xué)反應(yīng)式可知，鉛酸蓄電池在放電時(shí)，正、負(fù)極板都變成了硫酸鉛PbSO4，消耗了電解液中的硫酸H2SO4，同時(shí)析出水H2O，使電解液的密度減小。蓄電池放電時(shí)的回路方程為UfEIf Rn式中 Uf一一蓄電池放電時(shí)的端電壓（V）E一蓄電池的電動(dòng)勢(shì)（V）If一一放電電流（A）Rn一一蓄電池的內(nèi)阻（）。圖163 鉛酸蓄電池的放電（a）放電電路；（b）恒流放電時(shí)端電壓隨時(shí)間的變化曲線如果蓄電池以恒定電流進(jìn)行連續(xù)放電，例如以10h放電

21、電流（經(jīng)10h將蓄電池容量全部放電完的電流）放電，則端電壓隨放電時(shí)間的變化曲線如圖163（b）所示。開始放電時(shí)，由于極板表面和有效物質(zhì)細(xì)孔內(nèi)的電解液密度驟減，使蓄電池電動(dòng)勢(shì)減小得很快，因而蓄電池端電壓下降很快，（曲線OA段）。在放電中期，極板細(xì)孔中生成的水量與從極板外滲入的電解液量，取得了動(dòng)態(tài)平衡，從而使細(xì)孔內(nèi)的電解液密度下降速度大為減慢，故電動(dòng)勢(shì)下降緩慢，端電壓主要隨著內(nèi)阻的增大而減小（曲線AB段）。到放電末期，極板上的有效物質(zhì)大部分已變成硫酸鉛，由于硫酸鉛的體積較大，在極板表面和細(xì)孔中形成的硫酸鉛堵塞了細(xì)孔，使極板外面的電解液滲入困難，因此在細(xì)孔中已稀釋的電解液很難和容器中密度較大的電解液

22、相互混合，同時(shí)內(nèi)阻也迅速增大，所以蓄電池的電動(dòng)勢(shì)下降很快，于是端電壓也迅速下降（曲線BC段）。至C點(diǎn)，電壓為1.8V左右，放電便告終了。如果放電到 C點(diǎn)后繼續(xù)放電，此時(shí)極板外面的電解液幾乎停止?jié)B入有效物質(zhì)內(nèi)部，細(xì)孔中的電解液也幾乎變成了水，因此電動(dòng)勢(shì)急劇下降，內(nèi)電阻迅速增大，于是端電壓驟降（曲線CD段）。但是，如果在C點(diǎn)停止放電，則蓄電池的電動(dòng)勢(shì)將會(huì)立即上升，并隨著容器中的電解液向極板有效物質(zhì)細(xì)孔中滲透，電動(dòng)勢(shì)可能回升至2.0V左右（曲線CE段）?？梢?，曲線上的C點(diǎn)，為蓄電池電壓急劇下降的臨界點(diǎn)，稱為蓄電池的放電終止電壓。如果繼續(xù)放電，將在極板表面和有效物質(zhì)細(xì)孔內(nèi)部形成硫酸鉛的晶塊，影響蓄電池

23、的使用壽命。如過度放電，極板將發(fā)生不可恢復(fù)的翹曲，使蓄電池極板報(bào)廢。以上所述，是以10h放電電流放電的過程。如果蓄電池以更大的電流放電時(shí)，則到達(dá)終止電壓的時(shí)間將縮短。同時(shí)，蓄電池放電時(shí)的電壓的變化與放電電流的大小有關(guān)，放電電流愈大，蓄電池的端電壓下降愈快。這是因?yàn)殡娊庖合驑O板細(xì)孔內(nèi)滲入的速度受到限制，以及蓄電池內(nèi)電阻壓降隨放電電流的增加而增加。所以，以不同的電流放電時(shí)，蓄電池的初始電壓、平均電壓和終止電壓均不相同，放電電流愈大，終止電壓愈低。放電電流的大小，常用蓄電池額定容量的倍數(shù)表示。設(shè)放電電流以If表示，則IfKmC10（A）式中 Km一一放電率（倍數(shù)）； C10蓄電池額定容量（Ah），鉛

24、酸蓄電地一般以10h放電容量為額定容量。圖164所示為一般固定式鉛酸蓄電池以不同放電率Km放電時(shí)的放電特性曲線Uf =f（t）。最上一條曲線標(biāo)明放電率Km0.1，表示放電電流If0.1C10A，亦即為10h放電電流下的放電曲線。圖164 固定式鉛酸蓄電池的放電特性曲線2蓄電池的容量蓄電池的容量是指蓄電池以某一恒定的電流放電到終止電壓時(shí)所能放出的電量，即放電電流安培數(shù)與放電時(shí)間小時(shí)數(shù)的乘積，可用下式計(jì)算CIf tf式中 C一一蓄電池的容量（Ah）If放電電流（Ah）tf一一放電至終止電壓（1.751.8V）的時(shí)間（h）。圖165 蓄電池容量與放電電流的關(guān)系曲線I11h放電電流；C11h放電容量；

25、 I1010h放電電流；C1010h放電容量蓄電池的容量決定于起化學(xué)反應(yīng)的有效物質(zhì)和數(shù)量，它和許多因素有關(guān)，如極板的類型、面積的大小和極板數(shù)目、電解液密度和數(shù)量、放電電流的大小、最終放電電壓的數(shù)值以及溫度等。在正常工作溫度范圍內(nèi)，蓄電池的容量隨放電電流的增大而減小。蓄電池容量與放電電流的關(guān)系曲線如圖165所示。這是因?yàn)樾铍姵匾暂^小電流放電時(shí)，有效物質(zhì)細(xì)孔內(nèi)電解液的密度下降緩慢，有效物質(zhì)能充分參加放電反應(yīng)。與此相反，當(dāng)放電電流較大時(shí)，細(xì)孔內(nèi)電解液密度下降較快，細(xì)孔中的硫酸鉛的形成也較快，而迅速堵塞有效物質(zhì)的細(xì)孔，使電解液難以滲入極板內(nèi)部，有效物質(zhì)難以參加放電反應(yīng)。因此，放電電流越大，蓄電池所能放

26、出的電量就越少，即蓄電池容量越小。鉛酸蓄電池的額定容量，一般以10h放電容量作為額定容量（也有以8h放電電流下的放電容量定為額定容量的）。蓄電池的容量還與電解液的溫度有關(guān)。因?yàn)闇囟雀淖儠r(shí)，電解液的粘度就會(huì)改變，影響電解液的滲透和擴(kuò)散作用，從而影響到蓄電池的電動(dòng)勢(shì)和容量。溫度的降低引起蓄電池容量有所減小，運(yùn)行中蓄電池室的溫度不得低于10 。表161給出幾種固定型鉛酸蓄電池的主要技術(shù)參數(shù)。表161 GFD固定型鉛酸蓄電池主要技術(shù)參數(shù)蓄電池型號(hào)不同放電率蓄電池容量、放電電流及終止電壓10h率5h率3h率1h率容量（Ah）電流（A）終止電壓（V）容量（Ah）電流（A）終止電壓（V）容量（Ah）電流（A

27、）終止電壓（V）容量（Ah）電流（A）終止電壓（V）GFD200200201.80170341.77150501.751001001.70GFD250250252154313963125125GFD300300302555122575150150GFD350350351.80300601.77284881.751751751.70GFD4204204236072315105210210GFD4904904942585360123245245GFD600600601.805101021.774501501.753003001.70GFD80080080690138600200400400GFD1

28、0001000100865173750250500500GFD120012001201040208900300600600GFD150015001501.7712602521.7410803601.717507501.70GF515753151360450937.5937.5GFD200020002001680336145048410001000GFD250025002502100420160060012501250GFD300030003002520504216072015001500表162 幾種固定型鉛酸蓄電池主要技術(shù)參數(shù)蓄電池型號(hào)放 電 率20h10h1h20

29、h10h密閉式消氫式終止電壓1.80V終止電壓1.75V終止電壓1.70V電流（A）容量（Ah）電流（A）容量（Ah）電流（A）容量（Ah）電流（A）容量（Ah）電流（A）容量（Ah）GGM200GGX2001122020200100100150752500.69GGM250GGX2501428025250125125188943130.87GGM300GGX3001632030300150150225112.53751.04GGM500GGX5002856050500250250375187.56251.74GGM600GGX60033660606003003004502257502.08G

30、GM800GGX800448808080040040060030010002.78GGM1000GGX100055100100100050050075037512503.47GGM1200GGX1200661320120120060060090045015004.17GGM150084168015015007507501125562.518755.21GGM18009919801801800900900135067522506.25GGM20001102200200200010001000150075025006.94GGM250013827602502500125012501875937.5

31、31258.68GGM280015430802802800140011002100105035009.75GGM3000165330030030001500150022501125375010.42四、蓄電池的充電與充電特性充電蓄電池充電時(shí)的一般化學(xué)反應(yīng)式為PbSO4PbSO42H2OPb十PbO22H2SO4 負(fù)極板 正極板 負(fù)極飯 正極板化學(xué)反應(yīng)式表明，蓄電池充電后，正極板恢復(fù)為原來的二氧化鉛PbO2，負(fù)極板恢復(fù)為原來的鉛棉Pb，并生成硫酸，電解液由稀變濃，即其密度將恢復(fù)為原來的數(shù)值（規(guī)定值）從充電和放電的化學(xué)反應(yīng)式可看出，蓄電池的充電和放電過程是一個(gè)可逆的化學(xué)變化過程， 放電時(shí)，電解液變

32、稀，密度減小；充電時(shí)，電解液變濃，密度增大。1恒流充電特性當(dāng)蓄電池以恒定不變的電流（10h充電電流）進(jìn)行連續(xù)充電時(shí)，端電壓隨充電時(shí)間的變化曲線如圖166所示。圖166 鉛酸蓄電池的充電（a）充電電路；（b）充電時(shí)端電壓隨時(shí)間的變化曲線充電開始時(shí)，兩極板上立即有硫酸析出，有效物質(zhì)細(xì)孔內(nèi)的電解液密度驟增，蓄電池電動(dòng)勢(shì)很快上升，必須提高外加電壓，才能保持恒定的電流充電（曲線OA段）。充電中期，電動(dòng)勢(shì)增加緩慢，而內(nèi)電阻逐漸減小，故維持恒定電流，只需緩慢提高電壓（曲線AB段）。充電至AB段末期，正、負(fù)極板上的硫酸鉛已大部分還原為二氧化鉛和鉛棉，此時(shí)充電電壓約為2.3V。如果繼續(xù)充電，則使大量的水被電解，

33、在正極板上釋出氧氣，負(fù)極板上釋出氫氣，吸附在極板表面的氣泡使內(nèi)電阻大大增加。因此為了維持恒定的充電電流，必須急速提高外加電壓到2.52.6V（曲線BC段）。此后如果繼續(xù)充電，到達(dá)曲線CD段后期，有效物質(zhì)已全部還原，充電電能將全部用于電解水，析出大量的氫氣和氧氣，蓄電池的電解液呈現(xiàn)沸騰現(xiàn)象，而電壓穩(wěn)定在2.7V左右（D點(diǎn)），便算充電完畢。蓄電池停止充電時(shí)，其端電壓立即降到2.3V左右。以后，隨著極板細(xì)孔中電解液的擴(kuò)散、密度逐漸下降，容器中的電解液濃度趨于均勻，蓄電池的電動(dòng)勢(shì)將慢慢降到2.06V左右的穩(wěn)定狀態(tài)，即曲線上的E點(diǎn)。上述充電過程，是以10h充電電流（0.1C10）為例討論的。如果以較大的

34、電流充電，則極板有效物質(zhì)的還原速度加快，細(xì)孔內(nèi)電解液密度急劇增大，蓄電池內(nèi)電壓降也增大，所以充電特性曲線將高于10h充電特性曲線，而需要的充電時(shí)間將縮短。必須指出：蓄電池的最大容許充電電流不得過大。因充電電流太大時(shí)，可能在有效物質(zhì)還沒有全部還原以前，電解液就開始出現(xiàn)沸騰，而被誤認(rèn)為充電已完畢。這不僅消耗大量電能，而且會(huì)使極板翹曲、有效物質(zhì)受氣泡沖擊而脫落，影響蓄電池壽命。同時(shí)，沒有完全充電的蓄電池，極板易于硫化（生成白色的硫酸鉛結(jié)晶體不能再還原）。為了減少在蓄電池充電時(shí)用于電解水階段的電能消耗，應(yīng)在電解液開始冒氣泡時(shí)就減小充電電流，一般不超過額定充電電流（根據(jù)產(chǎn)品參數(shù)給定）的50，使蓄電池的充

35、電更充分和合理。此充電方法亦稱二階段充電法。2恒壓充電與限流恒壓充電恒壓充電是蓄電組運(yùn)行時(shí)常用的充電方法，有些蓄電池的初充電也使用這種充電方法。恒壓充電的充電電壓一般取每只為2.252.35V，比蓄電池的電動(dòng)勢(shì)高。充電開始時(shí)電流較大，隨著蓄電池電動(dòng)勢(shì)的升高，充電電流逐漸減小。這種充電方法用于蓄電池初充電或深放電后再充電時(shí)，開始階段的充電電流將大于合理值，但一般不超過允許值。限流恒壓充電，是對(duì)恒壓充電的改進(jìn)，但充電設(shè)備較復(fù)雜，要求有限流功能。對(duì)一般固定鉛酸蓄電池的充電電壓一般仍是每只取2.252.35v，限流值一般宜取（0.070.1）C10A 。有的密封鉛酸蓄電池允許承受較大的充電電流，其限流

36、值允許取至0.2C10A。圖167 限流恒壓充電特性曲線（100放電后進(jìn)行充電）1充電電流特性曲線；2充電電壓特性曲線；3充電容量特性曲線圖167是一種電解液密度為1.25g/cm3的全密封型鉛酸蓄電池的限流恒壓充電特性曲線。限流恒壓充電，是在蓄電池經(jīng)100放電后進(jìn)行充電的，采用恒壓2.27V、限流最大值為0.2C10 。圖中的曲線反映了在充電過程中，蓄電池充電參數(shù)及其變化。曲線1表明：在充電初始階段，充電電流處于限流狀態(tài)，然后，充電電流隨著充電時(shí)間增加而減小。曲線2表明：蓄電池電壓由2.12V較快增至2.27V并恒定。在限流期間，蓄電池端電壓是變化的。曲線3表明：蓄電池的容量隨著充電時(shí)間增加

37、而逐漸恢復(fù)。在恒壓2.27V下，約經(jīng)12h，容量已恢復(fù)到100；充電約經(jīng)36h，容量可達(dá)105，即可停止充電。這種蓄電池，如果充電的恒壓提高到2.35V，則經(jīng)6h蓄電池的容量可恢復(fù)到100，再經(jīng)2h（即充電8h），容量可恢復(fù)到105 。應(yīng)當(dāng)指出，不同型號(hào)蓄電池的技術(shù)參數(shù)和充電要求不盡相同，要嚴(yán)格按廠家說明進(jìn)行充電。3蓄電池的初次充電新安裝的蓄電池，以及極板經(jīng)過干儲(chǔ)藏或?qū)O板抽出大修后，均應(yīng)進(jìn)行初次充電。初次充電的實(shí)質(zhì)，就是使正極板的有效物質(zhì)變成二氧化鉛（PbO2），負(fù)極板的有效物質(zhì)變成鉛棉（Pb）的過程。也就是使正、負(fù)極板進(jìn)行充分的化學(xué)反應(yīng)（又叫活性化）。初次充電操作是否正確，對(duì)蓄電池的壽命以

38、及投入運(yùn)行后的電性能有極大的關(guān)系。蓄電池初次充電時(shí)，要嚴(yán)格按照廠家說明書的技術(shù)參數(shù)和有關(guān)規(guī)定進(jìn)行，以保證初次充電的質(zhì)量。如果初次充電電流過大、中途停頓、電解液溫度過高等，都會(huì)直接影響到極板上、參加化學(xué)反應(yīng)的數(shù)量，同時(shí)也會(huì)使蓄電池的極板受到損壞，并影響投入運(yùn)行后的容量和壽命。如無(wú)原始資料可查時(shí)，初次充電的電流值（恒流充電）可取0.07C10A，初次充電的時(shí)間一般為2030h左右。初次充電是否完成，可由下列現(xiàn)象來判斷：（1）每個(gè)蓄電池均產(chǎn)生強(qiáng)烈的氣泡。（2）單個(gè)蓄電池的電壓上升到2.6V以上。（3）電壓和電解液的密度升至穩(wěn)定，在3h內(nèi)不再繼續(xù)上升。還應(yīng)指出：給蓄電池初次充電時(shí)，往往經(jīng)過一次充電后，

39、尚不能使極板上的全部有效物質(zhì)變成二氧化鉛（PbO2）和鉛棉（Pb），所以蓄電池還達(dá)不到額定容量。因此，給蓄電池進(jìn)行初充電時(shí)，必須經(jīng)過若干次的“充電一放電”循環(huán)，并要進(jìn)行放電容量試驗(yàn)，直到蓄電池達(dá)到額定容量之后，初次充電才算完成。蓄電池初次充電，除了上述恒流充電方法以外，有的蓄電池也采用恒壓（定壓）充電法。例如：美國(guó)GNB公司生產(chǎn)的鉛錦型和鉛一鈣型固定鉛酸蓄電池，說明采用恒壓法進(jìn)行初次充電，其中密度為1.215gcm3的NAX鉛錦型進(jìn)行初充電的電壓和最少充電時(shí)間（電池溫度在2132范圍內(nèi)）；當(dāng)電壓為2.3V時(shí)，充電時(shí)間為120h；當(dāng)電壓為2.36V時(shí)，充電75h；當(dāng)電壓為2.39V時(shí)，充電60h

40、 。充電開始后，充電電流逐漸減小并達(dá)到穩(wěn)定（3h內(nèi)不再降低），初次充電便完成。蓄電池的型式不同，一般對(duì)初次充電的要求也有些不同，要按廠家說明進(jìn)行初次充電。五、蓄電池的自放電充足電的蓄電池，經(jīng)過一定時(shí)期后，失去電量的現(xiàn)象，是由于蓄電池自放電的緣故。蓄電池自放電現(xiàn)象，是運(yùn)行維護(hù)中應(yīng)特別注意的問題，也是使運(yùn)行維護(hù)復(fù)雜化的原因之一。蓄電池自放電的主要原因，是由于電解液和極板含有雜質(zhì)。電解液的雜質(zhì)，可能形成內(nèi)部漏電，引起自放電；極板中的雜質(zhì)，形成局部的小電池，小電池的兩極又形成短路回路，引起蓄電池的自放電。其次，由于蓄電池電解液上下密度不同，極板上下電動(dòng)勢(shì)不等，因而在極板上下之間的均壓電流也引起蓄電池自

41、放電。蓄電池的自放電會(huì)使極板硫化。通常鉛酸蓄電池一晝夜內(nèi)，由于自放電使其容量減小0.51。因此，為防止運(yùn)行中蓄電池的硫化，對(duì)充足電而擱置不用的蓄電池一般要在每月進(jìn)行一次補(bǔ)充充電。六、密封鉛酸蓄電池普通固定式鉛酸蓄電池的早期產(chǎn)品為開口玻璃缸式，其結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、價(jià)格便宜。但其電解液易蒸發(fā)，充電時(shí)產(chǎn)生的氣體大量逸出容器外影響環(huán)境衛(wèi)生，需經(jīng)常補(bǔ)充、調(diào)整電解液濃度，維護(hù)工作量大，新建電廠中已不采用這種蓄電池。目前電廠中廣泛使用的是防酸隔爆式固定鉛酸蓄電池（如GF型，GGF型，GGM型，消氫式GM型，消氫式GGM型等），其容器缸體加蓋密封，蓋上裝有防酸霧帽或防爆排氣裝置。防爆排氣裝置有各種型式。例如，燒結(jié)式防

42、爆排氣裝置，裝有以氧化鋁為主要成分的燒結(jié)式過濾帽的結(jié)構(gòu)型式，它能將蓄電池內(nèi)部產(chǎn)生的氣體排到外部，硫酸飛沫被泡沫板和過濾帽凝集回流，故酸霧基本不向外擴(kuò)散。如果蓄電池室內(nèi)空氣不流通，非消氫式蓄電池產(chǎn)生的可爆氣體積聚較多時(shí)（氫氣濃度超過1），若遇電火花或明火，混合氣體仍有爆炸的危險(xiǎn)性。這種蓄電池只能算是半密封式蓄電池。全密封式鉛酸蓄電池，要求內(nèi)部氣體生成和吸收（或復(fù)合）要平衡，采用的方式有幾種。如用催化劑使氫氣和氧氣化合成水回到容器（電槽）內(nèi)，稱為催化劑方式；有一種是電極方式，設(shè)置了氫氣消失電極（第三電極）和氧氣消失電極（第四電極），使容器能夠完全密封。目前使用較多的一種全密封鉛酸蓄電池，采用了氣體

43、重新組合技術(shù)，使水的消耗現(xiàn)象不再發(fā)生。這種蓄電池，出廠時(shí)已加滿電解液（其密度一般為1.25g/cm3或1.30gcm3 ），常以充好電的方式向用戶提供，用戶不用再管理電解液，故又常稱其為少維護(hù)或免維護(hù)蓄電池，不必設(shè)置專門的蓄電池室，可直接置于需用的地方，正常使用壽命在10年以上。石洞口電廠裝有這種蓄電池。氣體重新組合技術(shù)原理如下：當(dāng)充電電流通過已充足電的鉛酸蓄電池時(shí)，電解液中的水將被電解，在負(fù)極上產(chǎn)生氫氣，正極上產(chǎn)生氧氣。這意味著水的消耗，常規(guī)的蓄電池必須定期的補(bǔ)充蒸餾水。全密封式蓄電池采用氣體重新組合技術(shù)，使氣體在蓄電池內(nèi)部重新組合成水，以免水分消耗。因?yàn)樾铍姵卣龢O板的再充電效率不如負(fù)極板，

44、所以氧氣和氫氣不是同時(shí)析出，在氫氣從負(fù)極板析出之前，氧氣早已從正極板析出。當(dāng)氧氣從正極板上析出時(shí)，在即將析出氫氣的負(fù)極板上存在著大量的高度活性海棉狀鉛，如能將氧移至負(fù)極板，則氧氣和活性鉛將快速反應(yīng)形成氧化鉛，其反應(yīng)式為2PbO22PbO全密封式蓄電池采用特制的高孔隙度的微細(xì)玻璃纖維間隔板，能使正極板產(chǎn)生的氧氣順利地?cái)U(kuò)散到負(fù)極板，從而導(dǎo)致上述反應(yīng)發(fā)生。在鉛酸蓄電池中，由上所述產(chǎn)生的氧化鉛將與電解液中的硫酸起反應(yīng)生產(chǎn)硫酸鉛2PbO2H2SO42PbSO42H2O由于硫酸鉛沉積在能析出氫氣的正極板表面上，它將還原成為鉛和硫酸2PbSO42H22Pb2H2SO4如果將這些化學(xué)方程加在一起，并將方程兩側(cè)

45、同類項(xiàng)去掉，便得出如下方程2H2O22H2O上述所有的反應(yīng)式概述了氣體復(fù)合的意義。蓄電池各組成部分經(jīng)過精心設(shè)計(jì)，可以得到高達(dá)99以上的氣體復(fù)合率。利用這種原理的全密封式鉛酸蓄電池，仍裝有自封型壓力釋放間，又稱安全間，自動(dòng)開啟壓力約在7KPa以下，可以阻止空氣中的氧侵入。充電器主要由交流配電單元、充電模塊、直流饋線、集中監(jiān)控單元、絕緣監(jiān)測(cè)單元、降壓?jiǎn)卧托铍姵氐炔糠纸M成。 交流配電單元主要有交流檢測(cè)回路、防雷保護(hù)回路（雷擊浪涌吸收器）組成。交流電源如果三相平衡，則LED等亮，表示電源正常，當(dāng)三相不平衡嚴(yán)重或缺相，就發(fā)出故障告警信號(hào)，同時(shí)LED燈滅（如下圖）。雷擊浪涌吸收器能夠具有防雷和抑制電網(wǎng)瞬

46、間過電壓的功能，如果防雷器故障，防雷器的工作狀態(tài)窗口由綠變紅，就要更換防雷模塊。J3J1A B C N雷擊浪涌吸收器充電模塊是完成提供蓄電池的充電電流和負(fù)荷電流的元件。采用（N+1）冗余方式供電，即在用N個(gè)模塊滿足電池的充電電流（0.1C10）加上經(jīng)常性負(fù)荷電流的基礎(chǔ)上，增加一個(gè)備用模塊。例如：200AH電池組，經(jīng)常性負(fù)荷（Ij）為10A的直流系統(tǒng)，可算出充電器的最大輸出電流為： 最大輸出電流=0.1C10+ Ij=0.1*200+10=30A如采用容量為10A的充電模塊，取N=3，N+1=4。備用模塊采用熱備用方式，直接參與正常工作。系統(tǒng)正常時(shí)，充電器對(duì)蓄電池的均/浮充電壓通常會(huì)高于控制母線

47、允許的波動(dòng)電壓范圍，采用多級(jí)硅調(diào)壓裝置串接在充電機(jī)輸出（或蓄電池）與控制母線之間，使調(diào)壓裝置的輸出電壓滿足控制母線的要求。直流饋線單元是將直流電源通過負(fù)荷開關(guān)送至各用電設(shè)備的配電單元。2、面板介紹JKQ2000D集中監(jiān)控器面板如下：5（1）顯示器。采用大屏幕夜晶全中文顯示，配有背光。兩分鐘內(nèi)無(wú)鍵盤操作，背光自動(dòng)關(guān)閉。（2）功能鍵。四個(gè)功能鍵在不同的菜單下有不同的功能，具體功能在顯示器右邊與功能鍵對(duì)應(yīng)的位置給出提示。（3）光標(biāo)上、下、左、右移動(dòng)鍵。（4）清屏鍵。在任意狀態(tài)下，按清屏鍵，程序?qū)⒅匦鲁跏蓟咕э@示器，保持原顯示器內(nèi)容不變。（5）光字牌。右邊第一個(gè)為監(jiān)控器運(yùn)行光字牌，在監(jiān)控器正常運(yùn)行時(shí)常亮，顏色為綠色。其余八個(gè)為故障報(bào)警光字牌，當(dāng)直流系統(tǒng)有故障時(shí)點(diǎn)亮，顏色為紅色。在不同的系統(tǒng)中，具有不同的報(bào)警功能，具體功能在標(biāo)字框中給出相應(yīng)的提示。（6）數(shù)字鍵。包括10位數(shù)字和一位小數(shù)點(diǎn)。3、顯示操作（1）系統(tǒng)信息：系統(tǒng)上電時(shí)先顯示系統(tǒng)版本休息，顯示系統(tǒng)數(shù)據(jù)和信息，同時(shí)若出現(xiàn)系統(tǒng)故障或相應(yīng)表記故障，則會(huì)在對(duì)應(yīng)處閃爍及發(fā)出聲音報(bào)警。具體顯示如下：按下對(duì)應(yīng)的功能健則可進(jìn)行相應(yīng)的操作?？啬敢欢危?220.0 V 3.5 A合母