Березень 2016

Як відомо, робота свинцево-кислотної акумуляторної батареї заснована на виникненні різниці потенціалів між двома електродами, зануреними в електроліт. Активна речовина негативного катода – чистий свинець, а позитивного анода – двоокис свинцю. У системах резервного та автономного живлення можуть застосовуватися акумулятори, виготовлені за різними технологіями: наливні, герметичні гелеві або AGM, що обслуговуються. Незалежно від технології, хімічні процеси, що протікають у свинцево-кислотних акумуляторах, схожі:

При розряді через пластини проходить електричний струм і пластини покриваються сірчаним оксидом (сульфатом) свинцю. Сульфат свинцю осідає на пластинах як пористого нальоту. При заряді йде зворотна реакція відновлення активної речовини, на негативних пластинах накопичується чистий свинець, але в позитивних – пориста маса окису свинцю. На жаль, повне відновлення активної речовини в кожному новому циклі розряду-заряду неможливе. Під час експлуатації неминуче відбувається так зване старіння акумулятора, тобто поступова втрата ємності – аж до допустимої межі експлуатації, що зазвичай приймається зі зниження ємності до 60% від вихідної. В ідеальних умовах реальний термін експлуатації акумуляторів у буферному режимі може наближатися до номінального.

Процес старіння акумулятора може значно прискоритися через дії таких руйнівних процесів:

• Сульфатація пластин;
• Корозія пластин та осипання активної маси;
• Випаровування електроліту або так зване «висихання» акумулятора;
• Стратифікація електроліту (характерно лише наливних АКБ).

Сульфатація пластин

Коли акумулятор розряджений, пухка активна маса перетворюється на тверді мікрокристали сульфату свинцю. Якщо заряджання акумулятора не проводити тривалий час, мікрокристали укрупняються, наліт ущільнюється і перекриває доступ електроліту до пластин, що робить заряджання акумулятора неможливим. Чинники, що підвищують ризик сульфатації: тривале зберігання у розрядженому стані; хронічний недозаряд акумулятора в циклічному режимі (необхідний 100% заряд не рідше ніж раз на місяць); екстремально глибокий розряд акумулятора. Сульфатація пластин може бути частково усунена спеціальними режимами заряду АКБ.

Корозія та осипання активної речовини

При корозії чистий свинець грат пластин, взаємодіючи з водою, окислюється в окис свинцю. Окис свинцю гірше проводить електрострум до активної речовини намазки пластин, підвищує внутрішній опір та зменшує стійкість акумулятора до високих струмів розряду. На позитивних пластинах корозія послаблює зчеплення грат з активною речовиною. Крім того, сама активна речовина позитивної пластини поступово втрачає міцність. При кожному циклі намазний шар пластини змінює стан об'ємної маси мікрокристалів окису свинцю в жорстку кристалічну структуру сульфату свинцю. Чергування стиснення та розширення знижує фізичну міцність намазного шару, що у поєднанні з ослабленням зчеплення призводить до сповзання та осипання активної речовини на дно акумулятора. Корозія і накопичення активної речовини, що відшарувалася, можуть призводити до деформації пластин акумулятора і, при найгіршому розвитку подій, до їх замикання.

Фактори, що підвищують ризик корозії та обсипання активної маси:

• заряд надто високою напругою;
• заряд недостатнім струмом - тобто тривале перебування під високою напругою у фазі наповнення;
• занадто тривале перебування у фазі абсорбції («перезаряд»);
• заряд акумулятора занадто великим струмом;
• прискорений розряд акумулятора надто великим струмом.

Осипання (сповзання) активної маси електроліту – незворотне явище. Найнебезпечніший наслідок сповзання активної маси – замикання пластин.

Випаровування електроліту

При розряді на позитивній пластині акумулятора утворюється з води кисень. В нормальних умовах заряду, що підтримує, кисень рекомбінує на негативній пластині акумулятора з воднем, відновлюючи вихідну кількість води в електроліті. Але дифузія кисню у сепараторі утруднена, тому процес рекомбінації може бути 100% ефективним. Зниження частки води змінює зарядні характеристики акумулятора і за певного порогу робить заряд повністю неможливим. Чинники, що підвищують ризик «висихання акумулятора»: експлуатація за високої температури навколишнього середовища; заряд занадто великим струмом чи напругою; занадто висока напруга заряду, що підтримує - «перезаряд» акумулятора.

Випаровування електроліту – незворотне явище для гелевих таAGM акумуляторів. Основна причина висихання, особливо дляAGM - "перезаряд" акумуляторів.

Терморозгін та термічний пробій акумуляторів

Старіння акумулятора в силу перерахованих вище процесів відбувається прискореними темпами, проте все ж таки досить повільно і часто непомітно.

Рекомбінація газів у герметичній батареї – це хімічний процес із виділенням тепла. Коли рекомбінація йде при правильних значеннях напруги та струму заряду, нагрівання не створює проблем. Однак, коли батарея перезаряджена, внутрішня температура підвищується швидше, ніж батарея може бути охолоджена зовні. Підвищення температури зменшує зарядну напругу, що на стадії абсорбції призводить до одночасного збільшення струму. Це своє чергу знову підвищує температуру.

Запускається самопідтримується цикл збільшення струму і тепловиділення, що приводить, при гіршому розвитку ситуації, до деформації грат і внутрішнього короткого замикання з незворотним руйнуванням акумулятора.

Чинники, що підвищують ризик появи ефекту терморозгону:

• переривчастий або «пульсуючий» заряд через нестабільне зовнішнє джерело енергії або неякісний зарядний пристрій;
• занадто тривале перебування у фазі абсорбції – «перезаряд»;
• погане тепловідведення або підвищена температура навколишнього середовища.

Специфіка руйнівних процесів у ланцюжку АКБ

Неважко помітити, що при заряді окремого акумулятора всі фактори ризику усуваються забезпеченням правильних умов експлуатації та зарядного алгоритму. Однак у системах резервного енергопостачання рідко використовують менше двох акумуляторів. При паралельно-послідовному з'єднанні зарядний пристрій «бачить» значення зарядного струму та напруги тільки на кінцевих клемах, тому на окремих акумуляторах напруги можуть серйозно відрізнятися від значень, що рекомендуються. Акумулятор, що має вищий рівень саморозряду (більший струм витоку), може викликати перезаряд послідовно з'єднаних з ним елементів і неповний заряд паралельно з'єднаних з ним елементів. Перезаряд і недозаряд підвищують ризик прояву практично всіх процесів, що руйнують. Тому для зменшення небезпеки всі акумулятори в ланцюжку повинні мати однаковий стан заряду та максимально близькі значення ємності. Для нових установок рекомендується використовувати акумулятори не лише однієї марки, а й однієї заводської партії. Однак практика показує, що і в одній партії не буває навіть двох акумуляторів з характеристиками, що точно збігаються.ємності, ступеня заряду та внутрішніх струмів витоку. Тим більше вимога однакових характеристик недосяжна, коли потрібно замінити пошкоджений акумулятор у батареї, що вже експлуатується.

Незначний розкид за ступенем зарядженості нових акумуляторів найчастіше згладжується в процесі приробітку за кілька циклів розряду та заряду. Але при значному розкиданні чи відмінності характеристик ємності розбалансміж окремими АКБ масиву з часом лише зростає.

Систематичні перезаряди акумуляторів з меншою ємністю та можливі переполюсування недозаряджених акумуляторів при глибоких розрядах призводять до накопичення пошкоджень та виходу з ладу окремих акумуляторів. Внаслідок ефекту терморозгону навіть один акумулятор, що вийшов з ладу, може знищити весь масив батареї.

Активне вирівнювання заряду акумуляторів

Згладити відмінності параметрів акумуляторів можна використовуючи спеціальний пристрій, який називається балансир заряду АКБ або нівелір розбалансу.

ВАЖЛИВО! Застосування балансувань заряду знижує ризик виникнення руйнівних процесів, проте не може виправити серйозно пошкоджений АКБ.

Фізично пристрій вирівнювання заряду акумуляторів є компактним електронним модулем, що підключається до кожної пари послідовно з'єднаних елементів:

• для батареї номіналом 24Впотрібно один балансир зарядуна ланцюжок (схема1).
• для батареї номіналом 48Впотрібно три балансири зарядуна ланцюжок (схема 2).

Електроживлення SBB здійснюється від самої батареї або джерела заряду. Власне енергоспоживання SBB мало і можна порівняти з втратами на саморозряд.

Ефективність нівеліру SBB2-12-AВажливо вище, ніж в інших балансиров заряду, робота яких заснована або на шунтуванні надмірної зарядної потужності (т.зв. пасивні балансири, створюють прямі втрати енергії), або на селективному підзаряді елементів (вирівнювання йде лише під час заряду). Максимальний струм вирівнювання SBB2-12-A- 5А, що перевершує можливості всіх представлених на ринку альтернативних пристроїв.

Ефект застосування балансу заряду:

1) Підвищення загальної надійностіта збільшення терміну служби акумуляторів.

2) Збільшення енерговіддачіакумуляторної батареї, т.к. при глибоких розрядах батарей повніше використовується ємність всіх акумуляторів у послідовному ланцюзі.

Балансири SBB працюють постійно, підтримуючи акумулятори у рівноважному стані навіть при вимкненому зарядному пристрої.

Схема підключення

Схема підключення нівеліру (балансиру) на батарею 24В та 48В.

Нижче представлені схеми підключення нівеліру заряду SBB2-12-Aдо свинцево-кислотних акумуляторних акумуляторів 12В в батареях номіналом 24В і 48В.

Схема 1. Батарея 24В із двох АКБ 12В	Схема2. Батарея 48В із чотирьох АКБ 12В

Підключення нівеліру (балансиру) на батарею з кількох паралельних ланцюжків.

Допускається робота одного балансира вирівнювання заряду SBB на 2-3 паралельних ланцюжка акумуляторів - якщо розбаланс невеликий і немає перевищення максимального струму вирівнювання. Окреме балансування кожного ланцюжка дає кращі результати за рахунок селективності коригувального впливу.

При використанні одного нівеліру на кілька ланцюжків необхідно застосовувати схему з'єднання акумуляторів із шинами постійного струму та з'єднання середніх точок (Схема 3).

При використанні окремого нівеліру в кожному ланцюжку можна використовувати стандартну схему з'єднання акумуляторів (Схема 4).

Як приклад розглянуто класичну батарею німецького концерну Hawker Gmbh - Perfect Plus. Нічого складного у догляді батареї немає. Необхідно лише чітко за інструкцією та у певні терміни проводити низку операцій, які дозволять максимально довго працювати придбаній Вами батареї, а отже, - заощадить Ваші кошти.

Особливості свинцевих батарей:

Місткість 5-ти годинна, тобто. номінальна ємність може бути отримана при розряді постійним струмом протягом 5 годин до встановленої кінцевої напруги розряду 1,7 В/елемент при вихідній температурі ЗО С.

Напруга Номінальна напруга одного акумулятора становить 2 В. Норми номінальної напруги тягових батарей: 24, 48, 72, 80 В.

Робоча напруга однієї тягової батареї залежить від величини струму розряду, ступеня розряду та температури. Встановлена ​​кінцева напруга розряду при 5-годинному розряді становить 1,7 В/елемент.

Щільність електроліту в повністю зарядженому стані, при температурі ЗО становить 1,29 кг/л.

Стійкість та термін служби батарей. Під стійкістю розуміється результат тривалого випробування в лабораторних умовах, за яких батарея піддається циклам заряд-розряд точно визначеної програми. Слід отримати як мінімум таку кількість циклів, яка не призведе до зниження ємності нижче 80% її номінальної величини. Відповідну методику викладено в DIN 43539, частина 3.

Справжній термін служби може бути більшим або меншим ніж стійкість, оскільки численні фактори впливу при експлуатації ведуть до навантажень, відмінних від навантажень у лабораторних умовах.

Чинники впливу, що ведуть до збільшення терміну служби батареї:

бездоганні догляд та обслуговування

нормальні робочі температури (від 20°С до 40°С)

бездоганні зарядні пристрої

уникати глибоких розрядів

своєчасне усунення несправностей

Вплив, що веде до скорочення терміну служби:

часті глибокі розряди, тобто. зняття понад 80% номінальної ємності

підвищені робочі температури (> 40 С) протягом тривалого часу

заряд неприпустимо високим струмом після досягнення напруги газоутворення (2,4 В/елемент)

знаходження батареї в розрядженому стані

наявність домішки, що потрапила в електроліт (наприклад, води для доливання, що не відповідає вимогам)

перевантаження або коротке замикання

Обслуговування та догляд за тяговими батареями Загальні правила експлуатації:

Ніколи не залишати батарею в розрядженому стані, а одразу провести повторний заряд.

Для досягнення оптимального терміну служби уникати розрядів понад 80% номінальної ємності; при цьому щільність електроліту не повинна бути нижчою за 1,13 кг/л (300С).

Щоб уникнути глибоких розрядів, слід стежити за розрядом акумуляторів транспортних засобів.

Робоча температура повинна відповідати 20 - 40 С.

Щоб уникнути пошкоджень батареї, не можна перевищувати максимально допустиму температуру електроліту 55°С.

Перед зарядом і при проміжних зарядах необхідно обов'язково зняти або відкрити кришку контейнера або пристрій, що закриває батареї. Закрити не раніше, ніж через 1/2 години після закінчення заряду.

Зарядні пристрої повинні відповідати ємності батареї та необхідному часу заряду.

Для доливання використовується тільки дистильована вода згідно з DIN 43530 частина 4, не слід доливати кислоту або застосовувати добавки.

Заряд батареї (щоденні роботи):

Необхідно відключити батарею шляхом від'єднання штекера від розетки. видалити кришку батареї. У цьому пробки залишаються закритими.

Перевірити рівень електроліту на позначці мін.

Після цього необхідно виміряти температуру електроліту. При перевищенні 45 С – охолодити.

Підключити штекер. При необхідності з'єднати систему перемішування електроліту (для штекерів без інтегрованої виведення повітря).

Увімкнути зарядний пристрій або перевірити, чи пристрій увімкнено.

Почати процес заряджання батареї.

Після заряджання вимкніть зарядний пристрій або перевірте, чи вимкнено пристрій, а потім від'єднайте батарею від зарядного пристрою. За потреби перевірити кінцеві результати.

За недостатнього заряду або після глибокого заряду провести зрівняльний заряд.

Очищення (щоденні роботи):

Бруд і пил, які накопичуються на поверхні елементів під час роботи, необхідно видаляти в залежності від потреб та від експлуатації батареї (ганчір'я, волога пара від 100 С до 150 С, за допомогою шланга з насадкою).

Долив води (щотижневі роботи):

Необхідно також контролювати рівень електроліту. Принаймні один раз на тиждень. У тому випадку, якщо немає автоматичного доливання, зробити долив очищеної води згідно з DIN 43530 частина 4 в кінці заряду.

Після заряду необхідно перевірити рівень електроліту у всіх елементах та доповнити його дистильованою водою.

Необхідно також раз на тиждень проводити зрівняльний заряд.

Напруга, щільність та температура (щомісячні роботи):

Раз на місяць необхідно провести роботу з перевірки всіх елементів на рівномірність виділення газу.

Після закінчення заряду або зрівняльного заряду слід виміряти щільність кислоти та температуру та вибірково внести до технологічної карти батареї відхилення від нормативних величин.

Якщо було встановлено суттєві відмінності між елементами, такі елементи необхідно досліджувати окремо.

Також необхідно виміряти напругу, щільність та температуру елементів.

Роботи, що виконуються кожне півріччя та щороку: .

перевірити правильність функціонування зарядного пристрою, насамперед струм заряду на початку газовиділення (2,4 В/елемент) та наприкінці заряду.

перевірити штекер та штекерний пристрій.

виправити невеликі пошкодження ізоляції контейнера (завданий шар) відразу після видалення або нейтралізації слідів кислоти (дотримуватися рекомендацій виробника).

слід виміряти опір ізоляції батарей по відношенню до маси відповідно до DIN 43539 частина 1 при розімкнутому зовнішньому електричному ланцюзі.

виміряти опір ізоляції: 50 Ом на кожен Вольт номінальної напруги.

почистити батарею при поганому опорі ізоляції.

Зберігання

У разі, якщо протягом тривалого періоду не планується експлуатація батарей, їх зберігання повинно проводитися у повністю зарядженому стані у сухому приміщенні при температурі вище 0°С.

Для підтримки експлуатаційної готовності батареї слід використовувати такі зарядні режими:

Щомісячний зрівняльний заряд

Підтримуючий заряд при зарядній напрузі 2,23 х кількість елементів (30 С)

Як уникнути пошкоджень та нещасних випадків?

Щоб уникнути пошкоджень, коротких замикань, іскор, не класти металеві предмети та інструменти на батареї.

Транспортувати батареї лише за допомогою відповідних підйомних пристроїв (згідно з VDE 3616).

При роботі з батареями слід дотримуватись відповідних правил техніки безпеки, а також DIN VDE 0510 та VDE 0105 частина 1.

Термін зберігання

Слід враховувати вплив терміну зберігання на термін служби батареї. Слід пам'ятати, що правильно вибрані підйомні пристрої перешкоджають деформуванню корпусу батареї і таким чином захищають покриття контейнера. Підйомні пристрої повинні відповідати геометрії батареї.

Йдеться про батареї, які експлуатуються у зонах підвищеної вибухонебезпечності. Кришки корпусу батареї під час заряду і наступного відведення газів повинні бути відкриті з тим, щоб вибухонебезпечна газова суміш, що утворюється, при достатній вентиляції втратила свою здатність до займання.

Типи свинцево-кислотних акумуляторів

На даний момент на ринку акумуляторів найбільш поширені такі типи:

- SLA (Sealed Lead Acid)Герметичні свинцево-кислотні або VRLA (Valve Regulated Lead Acid) клапанно-регульовані свинцево-кислотні. Виготовлені за стандартною технологією. Завдяки конструкції та застосовуваних матеріалів, не вимагають перевірки рівня електроліту та доливки води. Мають невисоку стійкість до циклування, обмежені можливості роботи за низького розряду, стандартний пусковий струм та швидкий розряд.

- EFB (Enhanced Flooded Battery)Технологія розроблена фірмою Bosch. Це проміжна технологія між стандартною і AGM технологій. Від стандартної такі акумулятори відрізняються вищою стійкістю до циклювання, покращено прийом заряду. Мають вищий пусковий струм. Як і у SLAVRLA, є обмеження роботи при низькій зарядженості.

- AGM (Absorbed Glass Mat)На даний момент найкраща технологія (за співвідношенням ціна\характеристики). Стійкість до циклування вища у 3-4 рази, швидкий заряд. Завдяки низькому внутрішньому опору має високий пусковий струм при низькому ступені зарядженості. Витрата води наближена до нуля, стійка до розшарування електроліту завдяки абсорбції в AGM-сепараторі.

- GEL (Gel Electrolite)Технологія, коли електроліт перебуває у вигляді гелю. Порівняно з AGM мають кращу стійкість до циклування, більшу стійкість до розшарування електроліту. До недоліків можна віднести високу вартість та високі вимоги до режиму заряду.

Існує ще кілька технологій виготовлення акумуляторів, як пов'язаних із зміною форми пластин, так і специфічними умовами експлуатації. Незважаючи на відмінність технологій, фізико-хімічні процеси, що протікають при заряді - розряді акумулятора, однакові. Тому алгоритми заряду різних типів акумуляторів практично ідентичні. Відмінності, в основному, пов'язані зі значенням максимального струму заряду та напруги закінчення заряду.

Наприклад, при заряді 12-вольтового акумулятора за технологією:

Визначення ступеня зарядженості акумулятора

Є два основні способи визначення ступеня зарядженості акумулятора, вимірювання щільності електроліту та вимірювання напруги розімкнутого ланцюга (НРЦ).

НРЦ – це напруга на акумуляторі без підключеного навантаження. Для герметичних (не обслуговуваних) акумуляторів ступінь зарядженості можна визначити лише вимірявши НРЦ. Вимірювати НРЦ необхідно не раніше ніж через 8 годин після зупинки двигуна (відключення від зарядного пристрою) за допомогою вольтметра класу точності не нижче 1.0. При температурі акумулятора 20-25оС (за рекомендацією Bosch). Значення НРЦ наведено у таблиці.

(у деяких виробників значення можуть відрізнятися від наведених) Якщо рівень зарядженості акумулятора менше 80%, то рекомендується провести заряд.

Алгоритми заряду акумуляторів

Існує кілька найбільш поширених алгоритмів заряду акумулятора. На даний момент більшість виробників акумуляторів рекомендують алгоритм заряду CCCV (Constant Current \ Constant Voltage - постійний струм \ постійна напруга).

Такий алгоритм забезпечує досить швидкий та «дбайливий» режим заряду акумулятора. Щоб уникнути тривалого перебування акумулятора наприкінці процесу заряду, більшість зарядних пристроїв переходять у режим підтримки (компенсації струму саморозряду) напруги на акумуляторі. Такий алгоритм називається триступеневим. Графік такого алгоритму заряду представлено малюнку.

Вказані значення напруги (14.5В і 13.2В) справедливі при заряді акумуляторів типу SLAVRLA,AGM. При заряді акумуляторів типу GEL значення напруги повинні бути встановлені відповідно 14.1В і 13.2В.

Додаткові алгоритми під час заряду акумуляторів

ПередзарядУ сильно розрядженого акумулятора (НРЦ менше 10В) збільшується внутрішній опір, що призводить до погіршення його здатності приймати заряд. Алгоритм передзаряду призначений для «розгойдування» таких акумуляторів.

Асиметричний зарядДля зменшення сульфатації пластин акумулятора можна заряджати асиметричним струмом. При такому алгоритмі заряд чергується з розрядом, що призводить до часткового розчинення сульфатів та відновлення ємності акумулятора.

Вирівнюючий зарядУ процесі експлуатації акумуляторів відбувається зміна внутрішнього опору окремих «банок», що у процесі заряду призводить до нерівномірності заряду. Для зменшення розкиду внутрішнього опору рекомендується проводити заряд, що вирівнює. При цьому акумулятор заряджають струмом 0.05...0.1C при напрузі 15.6...16.4В. Заряд проводиться протягом 2...6 годин при постійному контролі температури акумулятора. Не можна проводити вирівнюючий заряд герметичних акумуляторів, особливо за технологією GEL. Деякі виробники допускають такий заряд для акумуляторів VRLA\AGM.

Визначення ємності акумулятора

У процесі експлуатації акумулятора його ємність зменшується. Якщо ємність становить 80% від номінальної, такий акумулятор рекомендується замінити. Для визначення ємності акумулятор повністю заряджають. Дають відстоятися протягом 1....5 годин і потім розряджають струмом 120С до напруги 10.8В (для 12-вольтового акумулятора). Кількість відданих акумулятором ампер-годин є його фактичною ємністю. Деякі виробники використовують для визначення ємності інші значення струму розряду і напруги до якого розряджається акумулятор.

Контрольно-тренувальний цикл

Для зменшення сульфатації пластин акумулятора одна з методик це проведення контрольно-тренувальних циклів (КТЦ). КТЦ складаються з кількох послідовних циклів заряду з наступним розрядом струмом 0.01...0.05С. При проведенні таких циклів сульфат розчиняється, ємність акумулятора може бути частково відновлена.

8.1. Режим постійного заряджання.

Усі АБ в електричних мережах та підстанціях повинні експлуатуватись у режимі постійного підзаряду.

Повністю заряджену акумуляторну батарею потрібно включати на шини паралельно з підзарядним агрегатом, що постійно працює. Підзарядний агрегат живить навантаження постійного струму і разом з тим заряджає АБ, компенсуючи її саморозряд. Кінцеві АЕ також мають працювати у режимі постійного підзаряду.

При включенні потужного поштовхового навантаження, а також при втраті живлення підзарядного агрегату з боку змінного струму акумуляторна батарея приймає на себе навантаження мережі постійного струму.

В аварійних режимах АБ також має забезпечувати роботу необхідного обладнання ЕС або ПС протягом не менше 1 години з необхідним рівнем напруги розрахункового режиму.

Для акумуляторної батареї типу СК напруга підзаряду повинна становити 2,20±0,05 на АЕ.

Для акумуляторних батарей типу СН напруга підзаряду повинна становити 2,18 ± 0,04 на АЕ при навколишній температурі не вище 35 °С. Якщо температура вища, то напруга має становити 2,14±0,04 В.

Для акумуляторних батарей різних фірм, які використовують основні типи акумуляторів (Vb VARTA, OPzS, GroE та ін.) напруга підзаряду повинна становити 2,23 ± 0,005 на АЕ при навколишній температурі 20 °С. Для інших типів фірмових АЕ (FIAMM, OGi та ін.) напруга підзаряду повинна відповідати вимогам технічної документації на конкретний тип АЕ заводу-виробника, фірми-постачальника ((2,27±0,03), 2,27±1% 2,23 В ± 1% і т.п.).

Розкид напруги на окремих АЕ у складі АБ у режимі підзаряду не повинен перевищувати плюс 0,1 В/мінус 0,05 від напруги підзаряду.

Розкид температури електроліту повинен становити не більше 3°С порівняно з середньою температурою електроліту акумуляторних батарей. Середня температура АБ не повинна перевищувати температури навколишнього повітря (середовища) на 3 °С.

Підзарядна установка повинна забезпечувати стабілізацію напруги на акумуляторній батареї з відхиленнями, що не перевищують вимоги, встановлені заводом-виробником, а для фірмових АБ — не більше ± 1 % від номінальної напруги (або вимог, встановлених фірмами-постувальниками).

Необхідні конкретні значення струму та напруги не можуть бути задані завчасно. Необхідно встановити та підтримувати середнє значення напруги підзаряду та вести нагляд за акумуляторною батареєю. Зниження густини електроліту в більшості акумуляторів свідчить про недостатність струму підзаряду. При цьому, як правило, необхідна напруга підзаряду становить 2,25 для акумуляторів типу СК і не нижче 2,20 В - для акумуляторів типу СН.

8.2 Режим заряду.

За умови дотримання вимог експлуатації, а також залежно від стану АБ, місцевих умов, наявності відповідних типів зарядних пристроїв (агрегатів), наявності часу допускається застосування будь-яких відомих методів заряду та їх модифікацій:

1. при постійній силі струму;
2. при плавно низхідній силі струму;
3. при постійній напрузі та ін.

Метод заряду встановлюється інструкцією підприємства.

При цьому не повинно бути умов, за яких для конкретних типів АЕ можуть виникнути неприпустимі напруги та струм заряду, перевищення температури електроліту та процеси інтенсивного газоутворення.
Під час заряджання через відповідні проміжки часу слід вимірювати та реєструвати необхідні параметри для контролю стану акумуляторних батарей.

Заряд при постійній силі струму необхідно виконувати в один або два ступені.

При двоступінчастому заряді струм першого ступеня не повинен перевищувати для акумуляторів типу СК 0,25С10, для акумуляторів типу СН - 0,2С10, для фірмових акумуляторів, залежно від типу - 0,7С10 (до досягнення напруги 2,40 на АЕ).

При підвищенні (досягненні) напруги до 2,30-2,35 В/ел. для звичайних і 2,40 на АЕ для фірмових заряд переводять на другий ступінь, струм заряду при цьому повинен бути не більше: для акумуляторів типу СК - 0,12С10, для акумуляторів типу СН - 0,05С10 і для фірмових акумуляторів - 0, 35С10.

При одноступінчастому заряді струм не повинен перевищувати значення, що дорівнює 0,12С10 для акумуляторів типів СК і СН і 0,15С10 для фірмових акумуляторів. Заряд струмом 0,12С10 акумуляторів типу СН допускається лише після аварійних розрядів.

Заряд ведеться до постійної напруги та щільності електроліту протягом 1 години для акумуляторів типу СК і протягом 2 годин – для акумуляторів типу СН.

Заряд фірмових акумуляторів ведеться до постійної напруги лише на рівні 2,6-2,8 В/ел. та густини електроліту 1,24 ± 0,010 г/см3 (наведених до температури 20 °С) протягом 2 год.

Під час заряду фірмових акумуляторів методом плавно низхідної сили струму до напруги 2,4 В/ел. зарядний струм не обмежується. При напрузі 2,40 В/ел. Струм заряду не повинен перевищувати 0,15С10, а при напрузі 2,65 В/ел. - 0,035С10.

Заряд при постійній напрузі необхідно проводити в один або два ступені.

Заряд в один ступінь ведеться при постійній напрузі 2,15-2,35 на АЕ звичайних типів СК і СН. При цьому початковий струм заряду може перевищувати значення 0,25С10, але потім автоматично знижується до рівня 0,05С10.

Заряд фірмових акумуляторів ведеться при постійній напрузі 2,25-2,30 В / ел., При цьому початковий струм заряду становить (0,1-0,3) С10.

Заряд у два щаблі звичайних типів ведеться на першому ступені струмом, який не перевищує 0,25С10, до напруги 2,15-2,35 на АЕ, а потім при постійній напрузі - від 2,15 до 2,35 В/ел.

Фірмові акумулятори на першому ступені заряджаються струмом (0,1-0,15)С10 до досягнення напруги 2,35 В/ел., а на другому ступені підтримується постійна напруга заряду 2,23 В ± 1%, при цьому струм заряду автоматично поступово знижується. Заряд закінчується при досягненні протягом 2 годин постійних значень напруги та щільності електроліту на АЕ.

Заряд акумуляторних батарей з елементним комутатором необхідно проводити відповідно до інструкції підприємства.

Під час заряду напруга в кінці заряду може досягати 2,60-2,70 В/ел.; заряд супроводжується сильним «кипінням» електроліту акумуляторів, що викликає підвищений знос електродів і скорочення терміну служби, особливо фірмових акумуляторів.

При всіх зарядах акумуляторам слід повідомити щонайменше 115 % ємності від знятої на попередньому розряді.

Під час заряду необхідно вимірювати напругу, температуру та щільність електроліту акумуляторів відповідно до таблиці 8.

Перед увімкненням, через 10 хв після ввімкнення та після закінчення заряду перед вимкненням зарядного агрегату необхідно вимірювати та записати параметри кожного акумулятора, а під час заряду – контрольних акумуляторів. Записуються також струм заряду, ємність зростаючим результатом і дату заряду.

Температура електроліту під час заряду акумуляторів типу СК повинна перевищувати 40°С. При температурі 40°С зарядний струм може бути знижений до значення, яке забезпечить зазначену температуру.
Температура електроліту під час заряду акумуляторів типу СН має перевищувати 35°С. При температурі понад 35°С заряд ведеться струмом, який перевищує 0,05С10, а за температури понад 45°З — струмом 0,025С10.

У фірмових акумуляторах типу Vb VARTA, ОPzS, GrоЕ і т.п. відповідно до вимог ТУ та технічної документації під час заряду не допускається підвищення температури електроліту понад 55 °С.
При заряді акумуляторів типу СН (а також фірмових акумуляторів, у яких використовують спеціальні фільтри та накладки з клапанним регулюванням) постійною або плавно низхідною силою струму необхідно зняти вентиляційні фільтр-пробки.

8.3. Зрівняльний заряд.

Одинаковий струм підзаряду навіть при оптимальній напрузі підзаряду акумуляторних батарей через різницю в саморозряді окремих акумуляторів може бути недостатнім для підтримки всіх акумуляторів у повністю зарядженому стані.

Для приведення всіх акумуляторів типу СК повністю заряджений стан і для запобігання сульфатації електродів необхідно проводити зрівняльний заряд напругою 2,30-2,35 В/ел. до досягнення постійного значення густини електроліту у всіх акумуляторах 1,20-1,21 г/см3 при температурі 20 °С.

Частота проведення зрівняльних зарядів акумуляторів та їх тривалість залежить від стану АБ. Зрівняльний заряд необхідно проводити не рідше ніж один раз на рік тривалістю не менше 6 год.

На ті АБ, де за умовами роботи електроустановки напруга підзаряду може підтримуватися лише на рівні 2,15 на АЕ, зрівняльний заряд необхідно проводити щоквартально.

Для фірмових АБ необхідність, періодичність та умови виконання зрівняльних зарядів визначаються (узгоджуються) відповідно до технічної документації фірм-постачальників на конкретні типи акумуляторів.

При зниженні рівня електроліту до 20 мм над захисним щитком акумуляторів типу СН слід долити воду та провести зрівняльний заряд для повного перемішування електроліту та приведення всіх акумуляторів у повністю заряджений стан.

Зрівняльний заряд ведеться при напрузі 225-240 В / ел. до досягнення постійного значення щільності електроліту у всіх акумуляторах 1,240 ± 0,005 г/см3 при температурі 20°З його рівня 35-40 мм над запобіжним щитком.

Тривалість зрівняльного заряду орієнтовно становить:

1. при напрузі 2,25 - 30 діб;
2. при напрузі 2,40 В – 5 діб.

Якщо під час контролю напруги на АЕ відхилення його перевищує середнє значення на ± 0,05, необхідно додатково проконтролювати щільність електроліту в цьому АЕ (і за необхідності скоригувати її).

Якщо акумуляторна батарея має одиничні акумулятори зі зниженою напругою і зниженою щільністю електроліту (акумулятори, що відстають), то для них проводиться додатковий зрівняльний заряд від окремого випрямляючого пристрою.

8.4. Розряд акумуляторних батарей.

АБ, які працюють у режимі постійного підзаряду, у нормальних умовах практично не розряджаються. Вони розряджаються лише у разі несправності або вимкнення підзарядного пристрою, в аварійних умовах або під час проведення контрольних розрядів.

Окремі акумулятори або групи акумуляторів підлягають розряду під час проведення ремонтних робіт або усунення несправностей.

Для акумуляторної батареї на ПС розрахункова тривалість аварійного розряду встановлюється не менше 1 години. Щоб забезпечити зазначену тривалість, розрядний струм не повинен перевищувати значень 18,50 х № А та 25 х № А відповідно.

Для фірмових АБ розрахунковий розрядний струм визначається відповідно до технічної документації на конкретний тип АЕ.

При розряді АБ струмами, меншими за 10-годинний режим розряду, не допускається визначати закінчення розряду тільки за напругою. Кінець розряду визначається за такими умовами:

1. зниження щільності електроліту до значення 1,15 г/см3 (на 0,03-0,06 г/см3 порівняно із щільністю електроліту на початку розряду);
2. зниження напруги до 1,80;
3. зняття ємності після 10-годинного режиму.

8.5. Контрольний розряд.

Контрольні розряди одного найбільш відстаючого АЕ або перевірку працездатності АБ поштовховим струмом потрібно виконувати за затвердженою в установленому порядку програмою.

Контрольні розряди необхідно виконувати для визначення фактичної ємності АБ та проводити 10-годинним або 3-годинним режимом розряду.

Значення струму розряду щоразу має бути однаковим, але не вище максимально допустимого для конкретного типу акумулятора.

Для АБ (АЕ), що використовуються у галузі, кінцева напруга контрольних розрядів становить 1,80 В/ел. під час розрядів 10-, 5-, тригодинним струмом розряду та 1,75 В/ел. - під час розрядів одногодинним та 0,5-годинним струмом розряду.

Фірмові акумулятори допускають більш глибокі розряди по кінцевим напругам, проте з метою уніфікації вимог на період освоєння та придбання експлуатаційного досвіду кінцева напруга 10-годинного контрольного розряду встановлюється 1,80 В/ел.

На ПС контрольні розряди проводяться за потреби. У тих випадках, якщо кількість акумуляторів недостатня для забезпечення напруги на шинах в кінці розряду в заданих межах, допускається розряд частини основних акумуляторів.

Контрольні розряди фірмових акумуляторних батарей типу Vb VARTA, OPzS тощо. виконуються відповідно до вимог технічної документації (ТУ) фірм-постачальників, але не рідше одного разу на п'ять років. При виявленні тенденції до зниження фактичної ємності АБ нижче за номінальну контрольні розряди допускається виконувати кожні шість місяців.

Перед контрольним розрядом необхідно зрівняльний заряд акумуляторних батарей.

Результати вимірювання контрольного розряду необхідно порівняти з результатами вимірювань попередніх розрядів. Для більш правильної оцінки стану АБ необхідно, щоб усі контрольні розряди даної акумуляторної батареї велися в тому ж режимі і заносилися в журнал АБ.

Перед початком розряду необхідно фіксувати дату розряду, напругу, щільність електроліту кожного акумулятора та температуру у двох-трьох контрольних акумуляторах.

Під час розряду на контрольних та відстаючих акумуляторах слід вимірювати напругу, температуру та щільність електроліту відповідно до таблиці 9.

Таблиця №9

Протягом останньої години розряду напругу акумуляторів потрібно вимірювати кожні 15 хв.

Контрольний розряд необхідно проводити до напруги 1,8 хоча б на одному акумуляторі. Для деяких типів фірмових акумуляторних батарей в інструкціях підприємства може бути встановлено, що контрольний розряд слід припинити після досягнення на висновках полюсів АБ кінцевої напруги розряду n х 1,8 або після завершення відповідного часу (10 год).

Наприкінці розряду потрібно відібрати проби електроліту з контрольних акумуляторів для хімічного аналізу та перевірки вмісту домішок відповідно до ГОСТ 667-73, ГОСТ 6709-72, ПУЕ або відповідно до вимог фірм-постачальників.

Після першого року експлуатації АБ типу СК, СН аналіз електроліту необхідно виконати з усіх АЕ.

В кінці розряду на всі АЕ слід виміряти та записати напругу, температуру та щільність електроліту, а також напругу між полюсами акумуляторних батарей та між полюсами АБ та «землею».
Якщо середня температура електроліту під час розряду відрізнятиметься від 20 °С, отриману фактичну ємність необхідно привести до ємності при температурі 20 °С за формулою:

С20 = СФ/1+ α(t-20), де

С20 - ємність, наведена до температури 20 ° С, А х годину;
СФ - ємність, фактично віддана під час розряду, А х год;
α - температурний коефіцієнт, відповідно до таблиці 10;
t – середня температура електроліту під час розряду, °С.

Таблиця №10.

8.6. Доливання акумуляторів.

Електроди в АЕ завжди повинні бути повністю втоплені в електроліт.

Рівень електроліту в акумуляторах типу СК необхідно підтримувати на 10-15 мм вище за верхній край електродів. При зниженні рівня електроліту слід доливати акумулятори дистильованою водою, перевіреною на відсутність вмісту хлору та заліза. Допускається використання парового конденсату відповідно до ГОСТ 6709-72. Вода може подаватися в придонну частину бака через трубку або верхню частину бака. В останньому випадку рекомендується провести підзаряд батареї з кипінням для вирівнювання щільності електроліту.

Доливати акумулятори з густиною електроліту нижче 1,20 г/см3 електролітом густиною 1,18 г/см3 можна тільки при виявленні причин зниження щільності.

Рівень електроліту в акумуляторах типу СН має бути в межах від 20 до 40 мм над запобіжним щитком. Якщо доливання відбувається при зниженні рівня до мінімального кордону, необхідно провести зрівняльний заряд.

У нормальних умовах експлуатації деякі акумулятори (типу «Моноліт», SMG та ін.), особливо з клапанним регулюванням (типу VRLA та ін.), не потребують доливання електроліту протягом усього терміну служби. Для деяких типів акумуляторів (фірми VARTA та ін.) інтервали доливання можуть становити понад три роки.

Необхідно мати на увазі, що найчастіше при нижньому рівні електроліту щільність електроліту підвищується, тому слід доливати дистильовану воду відповідної якості (ГОСТ 6709-72). Доливати воду необхідно не пізніше ніж рівень електроліту знизиться до позначки нижнього допустимого рівня. У фірмові акумулятори електроліт доливається до рівня, який знаходиться на 5-10 мм нижче за нанесений максимально допустимий рівень «макс».

Для досягнення однорідності електроліту необхідно виконати зрівняльний заряд.

Одинаковий струм підзаряду навіть при оптимальній напрузі підзаряду батареї може бути недостатнім для підтримки всіх елементів батареї в повністю зарядженому стані. Це відбувається через відмінності у саморозряді окремих елементів.

Для приведення всіх елементів АБ у повністю заряджений стан і для попередження сульфатації електродів необхідно проводити зрівняльні заряди напругою 2,30×2,35 на елемент до досягнення встановленого значення щільності електроліту у всіх елементах 1,20×1,21 г/см3 при температурі 20 °С. Зрівняльний заряд проводять за програмою. Виробляти зрівняльний заряд батареї повинен працівник, відповідальний за експлуатацію АБ.

Для фірмових батарей необхідність, періодичність та умови виконання зрівняльних зарядів визначають відповідно до технічної документації фірм-постачальників або заводів-виробників.

Частота проведення зрівняльних зарядів та їх тривалість залежать від стану батареї та повинні бути не рідше одного разу на рік із тривалістю не менше 6 годин. На тих АБ, де за умовами роботи електроустановки напруга підзаряду може підтримуватися лише на рівні 2,15 на елемент, зрівняльні заряди необхідно проводити щоквартально

Якщо під час контролю відхилення напруги на АЕ перевищує середнє значення на ±0,05, необхідно додатково проконтролювати щільність електроліту в цьому елементі (і при необхідності скоригувати її). Якщо в АБ є одиничні елементи зі зниженою напругою і зниженою щільністю електроліту (акумулятори, що відстають), то для них необхідно проводити додатковий зрівняльний заряд від окремого випрямляльного пристрою.

Зрівняльний заряд здійснюється без виведення АБ із роботи. Зарядний пристрій включається за схемою заряду на всі елементи (основні та кінцеві). Номінальна напруга на шинах постійного струму підтримується за допомогою перемикання шин управління в положення 100го елемента. Для вирівнювання струму заряду необхідно підключити додатковий розрядний опір між 100м та останнім елементом (RН1).

У тому випадку, якщо акумуляторна батарея має додаткові елементи, то необхідно підключити додатковий розрядний опір паралельно цим елементам (Rн2). Можливий варіант використання одного регульованого опору, в нормальному режимі підключеного між 108-120 ел. 120 ел.

Контрольний розряд АБ

Контрольний розряд АБ на ПС проводиться з метою визначення її фактичної ємності струмом 10-ти або 3-годинного режиму розряду. Рішення про проведення контрольного розряду оформляється після аналізу її стану та працездатності за результатами інспекторських оглядів, перевірки поштовховим струмом, наявності значної кількості елементів, що відстають, наявності нез'ясованих причин відмов включення масляних вимикачів. Контрольний розряд виконує особа, відповідальна за експлуатацію АБ, за наявності дозволеної заявки та відповідно до затвердженої головним інженером МЕС програми.

Перед контрольним розрядом АБ необхідно зрівняльний заряд АБ. Перед початком розряду необхідно зафіксувати дату розряду, напругу, густину електроліту кожного АЕ та температуру в контрольних елементах.

Глибина розряду повинна строго контролюватись за двома параметрами: за напругою та щільністю електроліту. Якщо контрольний розряд проводиться струмом 3-х або 10-ти годинного режиму розряду, то в цьому випадку розряд повинен припинятися при досягненні хоча б на одному елементі напруги 1,8 В. При розряді малими струмами розряд повинен припинятися:

· При зниженні напруги до 1,8 В хоча б на одному елементі;

· При зниженні щільності електроліту до значення с = 1,15 г/см3 (на 0,03-0,05 г/см3 проти початкової щільності на початку розряду)

· При знятті номінальної ємності 10 годинного режиму розряду.

При розряді не допускається віднімати від АБ ємність, більшу за гарантовану для даного режиму розряду. Під час розряду на контрольних та відстаючих АЕ слід вимірювати температуру та щільність електроліту згідно з таблицею №2.

Таблиця №2 Обсяг необхідних вимірювань при розряді АБ

В кінці розряду на всіх елементах АБ необхідно виміряти та записати напругу, температуру та щільність електроліту, а також напругу між полюсами АБ та між кожним полюсом та «землею». Відібрати проби електроліту з контрольних елементів для хімічного аналізу та перевірки вмісту домішок в електроліті. Після першого року експлуатації аналіз електроліту необхідно виконати зі всіх елементів АБ.

Значення струму розряду щоразу має бути те саме Результати вимірювань при контрольних розрядах повинні порівнюватися з результатом вимірювань попередніх розрядів. Їхні значення не повинні відрізнятися більш ніж на 10 %.

Якщо контрольному розряді з'ясується, що ємність АБ значно відрізняється від номінальної, необхідно перевірити ємність електродів за допомогою кадмієвого електрода і в залежності від результатів перевірки намітити заходи щодо відновлення ємності АБ.