Аккумуляторы. Правила эксплуатации АКБ ГОСКОМСВЯЗИ. Инструкция по эксплуатации стационарных свинцовокислотных аккумуляторных батарей в составе эпу на объектах всс россии
 Скачать 104.63 Kb.
|
|
Государственный комитет Российской Федерации по связи и информатизации Утверждено Госкомсвязи России 13 мая 1998 г. ИНСТРУКЦИЯ ПО ЭКСПЛУАТАЦИИ СТАЦИОНАРНЫХ СВИНЦОВО-КИСЛОТНЫХ АККУМУЛЯТОРНЫХ БАТАРЕЙ В СОСТАВЕ ЭПУ НА ОБЪЕКТАХ ВСС РОССИИ Предисловие РАЗРАБОТАНА Ленинградским отраслевым научно-исследовательским институтом связи (ЛОНИИС) 1. ОБЛАСТЬ ПРИМЕНЕНИЯ Настоящая Инструкция устанавливает правила и методы технической эксплуатации вновь вводимых в действие аккумуляторных установок, составленных из современных стационарных свинцово-кислотных аккумуляторов, в составе ЭПУ на объектах Взаимоувязанной Сети Связи России. Техническая эксплуатация аккумуляторных установок, составленных из широко распространенных ранее аккумуляторов типов С и СК, а также СН, проводится согласно «Инструкции по техническому обслуживанию и настройке электроустановок на городских телефонных сетях. Часть 1. Эксплуатация оборудования электропитающих установок», М., «Радио и связь», 1985 г. Требования настоящей Инструкции рекомендованы для всех предприятий и организаций отрасли «Связь» (независимо от форм собственности), занимающихся проектированием, монтажом и технической эксплуатацией установок стационарных свинцово-кислотных аккумуляторов. 2. НОРМАТИВНЫЕ ССЫЛКИ В настоящей Инструкции приведены ссылки на следующую нормативно-техническую документацию: • ГОСТ Р МЭК 896-1-95. Стационарные свинцово-кислотные батареи. Общие требования и методы испытания. Часть 1: Открытые типы; • ГОСТ 26881-86. Аккумуляторы свинцовые стационарные. ОТУ; • ГОСТ 12.4.026-76. ССБТ. Цвета сигнальные и знаки безопасности; • ГОСТ 667-73. Кислота аккумуляторная. ТУ; • ГОСТ 4204-77. Кислота серная. ТУ; • ГОСТ 14262-78. Кислота серная особой чистоты. ТУ; • ГОСТ 7609-72. Вода дистиллированная. ТУ; • Стандарт МЭК 50 (486) - 1991. Международный электротехнический словарь. Гл. 486: Аккумуляторы и аккумуляторные батареи; • Стандарт МЭК 896-2. Стационарные свинцово-кислотные батареи. Общие требования и методы испытания. Часть 2: Типы с регулируемым клапаном, • Правила устройства электроустановок. Гл. 4.4. М., Энергоатомиздат, 1986 г., • Правила эксплуатации электроустановок потребителей. Гл. 2.10. М., Энергоатомиздат, 1992 г.; • СНиП 2.04.05-91. Отопление, вентиляция и кондиционирование; • Инструкция по проектированию электроустановок предприятий и сооружений электросвязи, проводного вещания, радиовещания и телевидения (ВСН 332-93); • Инструкция по техническому обслуживанию и настройке электроустановок на городских телефонных сетях. Часть 1. Эксплуатация оборудования электропитающих установок», М., «Радио и связь», 1985 г.; • Стандарт DIN VDE 0510, часть 2 «Аккумуляторы и батарейные установки. Стационарные батареи» (Германия). 3. ОСНОВНЫЕ ТЕРМИНЫ, ОПРЕДЕЛЕНИЯ И СОКРАЩЕНИЯ Принятые в настоящей Инструкции термины в основном соответствуют терминологии главы 486 Международного электротехнического словаря МЭК 50 (486)-1991 «Аккумуляторы и аккумуляторные батареи»: 3.1. Аккумулятор (элемент) (cell, secondary cell) - совокупность электродов и электролита, образующая основу устройства аккумуляторной батареи. 3.2. Аккумуляторная батарея (secondary battery) - два или более аккумуляторов (элементов), соединенных между собой и используемых в качестве источника электрической энергии. 3.3. Свинцово-кислотная аккумуляторная батарея (lead-acid battery) - аккумуляторная батарея, в которой электроды изготовлены главным образом из свинца, а электролит представляет собой раствор серной кислоты. 3.4. Заряд батареи (charge of a battery) - операция, в процессе которой батарея получает от внешней цепи электрическую энергию, которая преобразуется в химическую. 3.5. Разряд батареи (discharge of a battery) - операция, в процессе которой батарея отдает ток во внешнюю цепь в результате превращения химической энергии в электрическую. 3.6. Открытый аккумулятор (vented cell) - аккумулятор, имеющий крышку с отверстием, через которое могут удаляться газообразные продукты. Отверстие может быть снабжено системой вентиляции. 3.7. Закрытый аккумулятор (valve-regulated sealed cell) - аккумулятор, который закрыт в обычных условиях, но имеет устройство, позволяющее выделяться газу, когда внутреннее давление превышает установленное значение. Обычно дополнительная заливка электролита в такой аккумулятор невозможна. 3.8. Сухозаряженная батарея (dry charged battery) - аккумуляторная батарея, хранящаяся без электролита, пластины (электроды) которой находятся в сухом заряженном состоянии. 3.9. Пластина Планте (Plante plate) - пластина очень большой эффективной поверхности, обычно изготавливаемая из свинца, активная масса которой формируется в тонких слоях свинца путем электрохимического окисления. 3.10. Намазная (пастированная) пластина (pasted plate) - пластина, содержащая токопроводящую решетку, которая служит основой для активной массы. 3.11. Трубчатая (панцирная) пластина (tubular plate) - положительная пластина, которая состоит из комплекта пористых трубок, заполненных активной массой. 3.12. Вентиляционная пробка (vent plug (of a cell or battery)) - деталь, закрывающая заливочное отверстие, которое также используется для удаления газа. 3.13. Предохранительный клапан (vent valve) - деталь вентиляционной пробки, которая позволяет выходить газу в случае избыточного внутреннего давления, но не допускает поступления воздуха в аккумулятор. 3.14. Батарейный поддон (battery tray) - контейнер со сплошными стенками для размещения нескольких аккумуляторов или батарей. 3.15. Емкость батареи (battery capacity) - количество электричества или электрический заряд, которое (ый) полностью заряженная батарея может отдать в заданных условиях. Единицей СИ для электрического заряда являетсякулон (1 Кл = 1 А⋅с), но на практике емкость обычно выражается в ампер-часах (А⋅ч). 3.16. Конечное напряжение разряда (final voltage, cut-off voltage, end voltage) - заданное напряжение, при котором разряд батареи считается законченным. 3.17. Постоянный подзаряд (непрерывный заряд малым током) (trickle charge) - непрерывный заряд длительным режимом, который компенсирует саморазряд и поддерживает батарею в состоянии почти полной заряженности. 3.18. Режим разряда (discharge rate) - ток, при котором батарея разряжается. 3.19. Номинальная емкость (nominal capacity) - соответствующее приближенное количество электричества, используемое для идентификации емкости аккумулятора или батареи. Эта величина обычно выражается в ампер-часах. 3.20. Срок службы (service life) - период полезной работы батареи в заданных условиях 3.21. Газовыделение (gassing) - газообразование в процессе электролиза электролита. 3.22. Кажущееся внутреннее сопротивление (apparent internal resistance) - отношение изменения напряжения вторичного химического источника тока к соответствующему изменению тока в заданных условиях. 3.23. Ток короткого замыкания (short-circuit current) - максимальный ток, отдаваемый батареей в цепь с минимальным сопротивлением по сравнению с сопротивлением батареи в заданных условиях. 3.24. Саморазряд (self-discharge) - потеря химической энергии, обусловленная самопроизвольными реакциями внутри батареи, когда она не соединена с внешней цепью. 3.25. Ввод в эксплуатацию (батареи) (commissioning (of a battery)) - окончательная проверка оборудования и работы батареи на рабочем месте. 3.26. Тепловой разгон (thermal runaway) - критическое условие, возникающее в процессе заряда при постоянном значении напряжения, когда ток и температура батареи производят совокупный взаимно усиливающий эффект, который в дальнейшем увеличивается и может привести к разрушению батареи. 3.27. Перезаряд (элемента или батареи) (overcharge (of a cell or battery)) - продолжение заряда после достижения полного заряда вторичного химического источника тока. 3.28. Заряд при постоянном значении тока (constant current charge) - заряд, в процессе которого поддерживается постоянное значение тока. 3.29. Заряд при постоянном значении напряжения (constant voltage charge) - заряд, в процессе которого поддерживается постоянное значение напряжения на выводах батареи. 3.30. Модифицированный заряд при постоянном значении напряжения (modified constant voltage charge) - заряд при постоянном значении напряжения методом ограниченного тока. 3.31. Форсированный заряд (boost charge) - частичный заряд, обычно в ускоренном режиме, в течение короткого периода времени. 3.32. Уравнительный заряд (equalizing charge) - продолжительный заряд, обеспечивающий полный заряд всех аккумуляторов в батарее. 3.33. Двухступенчатый заряд, двухрежимный заряд (two-step charge, two-rate charge) - заряд, который начинается при заданном токе, а с определенного момента продолжается при меньшем токе. 3.34. Начальный заряд (initial charge) - подготовительный заряд с целью приведения батареи в состояние полной заряженности. 3.35. Буферная батарея (buffer battery) - батарея, соединенная параллельно с источником постоянного тока, чтобы уменьшить влияние колебаний мощности источника. 3.36. Флотирующая батарея (floating battery) - батарея, выводы которой постоянно соединены с источником постоянного напряжения, чтобы поддерживать батарею в состоянии почти полной заряженности, предназначенная для питания цепи при временном отключении ее обычного снабжения. 4. ОБЩИЕ ПОЛОЖЕНИЯ Правила и методы настоящей Инструкции обосновываются особенностями конструкции, технических характеристик и применения современных типов стационарных свинцово-кислотных аккумуляторов. 4.1. Общие сведения о новых типах стационарных свинцово-кислотных аккумуляторов 4.1.1. Согласно классификации МЭК (стандарт МЭК 50 (486) - 1991) аккумуляторы выпускаются открытыми и закрытыми. 4.1.2. Открытые аккумуляторы - аккумуляторы, имеющие крышку с отверстием, через которое могут удаляться газообразные продукты, заливаться электролит, производиться замер плотности электролита. Отверстия могут быть снабжены системой вентиляции. 4.1.3. Закрытые аккумуляторы - это аккумуляторы, закрытые в обычных условиях работы, но имеющие устройства, позволяющие выделяться газу, когда внутреннее давление превышает установленное значение. Обычно дополнительная доливка электролита в такие аккумуляторы невозможна. Эти аккумуляторы остаются закрытыми и не пропускают газ или жидкость при соблюдении условий эксплуатации, указанных изготовителем, и предназначены для работы в исходном герметичном состоянии на протяжении всего срока службы. Их еще классифицируют как аккумуляторы с регулируемым клапаном, герметизированные или безуходные. 4.1.4. Из теории двойной сульфатации известно, что в свинцово-кислотных аккумуляторах во всех режимах их работы, в том числе и при разомкнутой цепи нагрузки (холостой ход), происходит превращение активной массы электродов (свинца и окиси свинца) в сульфат свинца с расходом на эти реакции воды, входящей в состав электролита. Это вынуждает при эксплуатации обычных открытых аккумуляторов производить периодический контроль уровня и плотности электролита, доливку дистиллированной воды с проведением уравнительных зарядов, что является довольно трудоемким процессом. 4.1.5. Принцип безуходности в свинцово-кислотных аккумуляторах основан на проведении комплекса технических мероприятий при их изготовлении и эксплуатации, основными из которых являются: • использование исходных материалов с малым содержанием примесей; • отказ от применения для формирования основы электродов сурьмы, вызывающей повышенное газовыделение в аккумуляторах, или применение малосурьмянистых сплавов при отливке электродов; • «связывание» электролита путем абсорбирования его специально изготовленной микропористой сепарацией или его загущением; • применение в конструкции аккумуляторов специальных клапанов, стравливающих избыток газа при повышенном давлении внутри аккумуляторов; • применение режимов заряда аккумуляторов, исключающих повышенное газообразование. 4.1.6. В соответствии с основами электрохимии потенциал перенапряжения по кислороду ниже потенциала перенапряжения по водороду. Поэтому при напряжениях подзаряда и заряда, установленных изготовителем для герметизированных аккумуляторов, основным газом, образующимся в этих аккумуляторах, является кислород, образующийся в результате разложения воды на положительных электродах. Для его связывания на отрицательных электродах аккумуляторов обратно в воду необходимо наличие путей в разделяющей электроды сепарации, позволяющих ему свободно перемещаться. Для этого в аккумуляторах с абсорбированным электролитом количество последнего ограничивается таким образом, чтобы примерно 15% пор сепарации было свободно от электролита. В аккумуляторах с загущенным (гелевым) электролитом при отвердении электролита с помощью силиконовой добавки в теле геля образуется множество трещинок, являющихся путями перемещения кислорода. 4.1.7. Процесс восстановления кислорода в воду (рекомбинация) проходит под избыточным давлением в аккумуляторе и с выделением тепла. Поэтому такие аккумуляторы должны устанавливаться при монтаже с зазором для отвода тепла естественной вентиляцией. В случае, когда температура окружающей среды значительно превышает норму, необходимо предпринять меры для снижения тока подзаряда изменением выходных параметров зарядного устройства (например, снижением подзарядного напряжения). В этих случаях необходимо учитывать рекомендации производителя. Кроме того, при малом соотношении свободного объема воздуха к объему, занимаемому аккумуляторной батареей в шкафу, необходимы также вентиляционные отверстия в горизонтальных плоскостях шкафа (отсека) для обеспечения необходимого воздухообмена. При установленных изготовителем значениях напряжения подзаряда степень рекомбинации кислорода достигает 95 - 98 %. Рекомбинации атомарного водорода при естественных условиях эксплуатации практически не происходит (рекомбинируют только ионы водорода), поэтому водород с течением времени будет накапливаться и при давлении, превышающем пороговое для регулируемого клапана, будет стравливаться наружу. 4.1.8. Для нормальных климатических условий стандарт МЭК 896-2 регламентирует объем выделения водорода - не более 10 мл на А⋅ч емкости каждого аккумулятора в месяц при условиях буферного режима работы. При напряжении продолжительного буферного режима, превышающем нормальное на 8 %, объем газовыделения ограничивается стандартом на уровне 30 мл на А⋅ч емкости аккумулятора за месяц. Таким образом, при рекомендуемых изготовителями условиях эксплуатации аккумуляторов количество водорода и тепла, выделяемых ими, является достаточно низким, что позволяет размещать такие аккумуляторы совместно с питаемым от них оборудованием. 4.1.9. Область применения и особенности эксплуатации свинцово-кислотных аккумуляторов определяются их конструкцией. По типу используемых положительных электродов различают следующие типы аккумуляторов: • аккумуляторы с электродами большой поверхности (по классификации DIN - GroE); • аккумуляторы с панцирными (трубчатыми) положительными электродами (по классификации DIN - OPzS и OPzV), • аккумуляторы с намазными и стержневыми положительными электродами (по классификации DIN - Ogi). • Герметизированные аккумуляторы, как правило, имеют намазные положительные и отрицательные электроды (за исключением аккумуляторов OPzV). 4.1.10. При выборе из гаммы различных видов стационарных свинцово-кислотных аккумуляторов типа, наиболее пригодного для конкретной области применения, необходимо руководствоваться следующими критериями выбора: • режим разряда и отдаваемая при этом емкость; • особенности размещения; • особенности эксплуатации, • срок службы; • стоимость. 4.1.11. При выборе аккумуляторов для определенного режима разряда следует учитывать, что при коротких режимах разряда коэффициент отдачи аккумуляторов по емкости меньше единицы и определяется так называемым фактором внутреннего сопротивления. При одинаковой емкости фактор внутреннего сопротивления элементов с электродами большой поверхности в два раза ниже этого фактора для элементов с панцирными электродами и в полтора раза - для элементов с намазными электродами. Отсюда, преимущество при использовании для коротких режимов разряда (менее 3-часового) имеют аккумуляторы большой поверхности, а затем намазные. Аккумуляторы с панцирными положительными электродами наименее пригодны для коротких режимов разряда, хотя, если иметь в виду их преимущество по другим критериям выбора, эти аккумуляторы также нередко применяют в этих условиях, но с большим значением емкости для обеспечения заданной продолжительности аккумуляторного резерва. 4.1.12. По величине занимаемой площади при эксплуатации преимущество имеют герметизированные аккумуляторы. За ними в порядке возрастания занимаемой площади следуют аккумуляторы открытых типов с намазными электродами, панцирными электродами и с электродами большой поверхности. 4.1.13. Минимальных трудовых затрат при эксплуатации требуют герметизированные аккумуляторы. Остальные виды аккумуляторов требуют больших эксплуатационных затрат, особенно аккумуляторы, у которых величина примеси сурьмы в положительных решетках превышает 3%. 4.1.14. Самыми долговечными при соблюдении правил эксплуатации являются аккумуляторы с электродами большой поверхности, для которых срок службы составляет 20 и более лет. Второе место по сроку службы занимают аккумуляторы с панцирными электродами - порядка 16-18 лет. Срок службы аккумуляторов с намазными электродами находится в пределах до 10-12 лет. Примерно такие же сроки эксплуатации имеют герметизированные аккумуляторы. Однако ряд европейских производителей выпускает герметизированные аккумуляторы и с меньшим сроком службы, но более дешевые. По классификации европейского объединения производителей аккумуляторов EUROBAT эти герметизированные аккумуляторы подразделяются на 4 класса по характеристикам и сроку службы: • более 10 лет; • 8-10 лет; • 5-8 лет; • 3-5 лет. Аккумуляторы с короткими сроками службы, как правило, дешевые и предъявляют пониженные требования к условиям эксплуатации, к характеристикам зарядных устройств и предназначены, в основном, для использования в качестве резервных источников тока в установках бесперебойного питания переменным током (UPS) малой мощности, на временных объектах связи, на объектах, где отсутствуют нормальные условия для эксплуатации батарей и для обеспечения необходимой надежности системы электропитания периодическая замена батарей более целесообразна. 4.1.15. По стоимости в зависимости от режима разряда, как правило, аккумуляторы большой поверхности дороже панцирных, а дешевле вышеназванных - намазные. Герметизированные аккумуляторы имеют большую стоимость, чем открытые аккумуляторы. 4.1.16. Открытые типы аккумуляторов в основном выпускаются в баках из прозрачного ударопрочного материала SAN (полистирол-акрило-нитрил), а герметизированные – из непрозрачного высокопрочного материала ABC (акрилонитрил-бутадиен-стирол). Используемые пластмассовые компоненты для изготовления баков и крышек должны быть огнестойкими, а изготовитель аккумуляторов должен указывать уровень их огнестойкости. 4.1.17. Крышки аккумуляторов и моноблоков изготавливают из тех же типов пластмассы. Соединения баков с крышками в моноблоках и аккумуляторах малой емкости, как правило, осуществляются термосваркой. В аккумуляторах большой емкости соединения бака с крышкой выполняют в основном с помощью клея с выдержкой под весовой нагрузкой. Уплотнение крышки с выводами (борнами) блоков электродов обеспечивается в основном с помощью уплотнительных колец и термоусадочных трубок. В герметизированных аккумуляторах для герметизации соединения крышки с борнами дополнительно применяют клеевой компаунд. 4.1.18. Качество сборки, а также укупорка соединения крышки с транспортировочной пробкой (для аккумуляторов открытых типов) или предохранительным клапаном (для герметизированных аккумуляторов) должны обеспечивать герметизацию аккумуляторов при избыточном или пониженном на 20 кПа (150 мм рт. ст.) атмосферном давлении и исключать попадание внутрь атмосферного кислорода и влаги, способных ускорять сульфатацию электродов и коррозию токосборов и борнов у сухозаряженных аккумуляторов, а также исключать выход изнутри кислоты и аэрозолей при эксплуатации аккумуляторов. Для герметизированных аккумуляторов, кроме того, качество укупорки должно обеспечивать нормальные условия рекомбинации кислорода и исключать выход газа при заданных изготовителем эксплуатационных режимах работы. 4.1.19. Полюсные выводы (борны), как правило, имеют вкладыши из меди или латуни для уменьшения внутреннего сопротивления аккумулятора и для усиления механической прочности пакета электродов. Конструкция выводов аккумуляторов малой емкости предусматривает болтовое (резьбовое) соединение элементов в батарею. Аккумуляторы емкостью до 3000 А⋅ч выпускаются как для болтового так и для сварного соединения, а аккумуляторы большей емкости - преимущественно для соединения сваркой. Для болтового соединения элементов используются как гибкие кабельные так и жесткие шинные перемычки. Технической документацией изготовителя допустимое падение напряжения на соединении нормируется при одном из коротких режимов разряда (обычно при одночасовом) и по нему можно оценивать качество конструкции аккумуляторов. 4.1.20. При повышенной изолирующей способности баков современных типов аккумуляторов не предусматривается установка под их опорную поверхность специальных изоляторов, однако для обеспечения требуемого сопротивления изоляции батареи необходимо использовать изолирующее покрытие стеллажей, шкафов и аккумуляторных отсеков и установку стеллажей на диэлектрические изоляторы. 4.1.21. Размещение герметизированных аккумуляторов при эксплуатации, как правило, допускается как в вертикальном так и в горизонтальном положении, что позволяет более экономно использовать площадь под размещение электрооборудования. При горизонтальном размещении герметизированных аккумуляторов, если нет других предписаний производителя, аккумуляторы устанавливаются таким образом, чтобы пакеты электродных пластин занимали вертикальное положение. |