ХАРАКТЕРНЫЕ НЕИСПРАВНОСТИ СТАЦИОНАРНЫХ АККУМУЛЯТОРОВ И МЕТОДЫ ИХ УСТРАНЕНИЯ
Срок службы аккумуляторов зависит от режима эксплуатации. При правильной эксплуатации аккумуляторов в режиме постоянного подзаряда стационарные аккумуляторы могут служить до 18—20 лет. Старение аккумуляторов сопровождается уменьшением отдаваемой емкости и некоторым разрушением (осыпанием) пластин. Принято считать, что в конце срока службы отдаваемая аккумуляторами емкость падает до 75% и ниже от номинального значения. Такое явление считается нормальным. Однако если уменьшение отдаваемой аккумулятором емкости наблюдается значительно раньше ориентировочного срока их службы, то это свидетельствует о неисправности аккумулятора вследствие неправильного режима работы и плохого ухода. Поэтому, если при очередном контрольном разряде зафиксировано уменьшение емкости, отдаваемой батареей, необходимо сразу же обратить на это внимание и предпринять все необходимые меры по выявлению причины ухудшения состояния батареи и восстановлению отдаваемой батареей емкости.
Наиболее распространенной неисправностью аккумуляторов, эксплуатирующихся в режиме непрерывной буферной работы в автоматизированных установках с отсутствием постоянного обслуживания, является сульфатация пластин. Во время любого разряда аккумулятора в активной массе пластин образуется сульфат свинца (PbSO4), причем его содержание в конце разряда может достигать 70% объема активной массы. При очень глубоких разрядах в сульфат свинца может перейти почти вся активная масса пластин. Образующиеся при этом мелкие кристаллы сульфата свинца равномерно распределены в пористой активной массе и легко восстанавливаются в свинец и двуокись при заряде.
Если аккумулятор после разряда, особенно после глубокого, не получает полного заряда (а при глубоких разрядах — заряда с перезарядом), то часть сульфата не восстанавливается и в дальнейшем не только не принимает участия в электрохимическом процессе, но и препятствует нормальной работе остальной активной массы, так как закрывает поры активной массы и препятствует проникновению кислоты в толщу пластин. Это приводит к уменьшению отдаваемой аккумулятором емкости.
При повышенной сульфатации структура образующегося сульфата свинца отличается крупными кристаллами, которые с течением времени растут и образуют сплошную корку (панцырь), покрывающую часть поверхности положительной пластины; при этом активная масса отрицательных пластин переходит в песко образное состояние.
В условиях эксплуатации сульфатация происходит либо вслед ствие недостаточного первоначального заряда при формировании аккумуляторов, либо вследствие регулярных недозарядов, либо вследствие длительного нахождения батареи в разряженном или недозаряженном состоянии. Сульфатации способствует также чрез мерно глубокие разряды, длительное пребывание аккумуляторов в бездействии или очень малое их использование, а также доливка в аккумуляторы раствора серной кислоты вместо воды.
В настоящее время известно несколько способов устранения сульфатации и восстановления первоначальной емкости аккумуляторов. В условиях эксплуатации аккумуляторных батарей на предприятиях междугородной связи целесообразно применение двух способов:
- при неглубокой и незастарелой сульфатации целесообразно проводить «лечение» аккумуляторов путем их длительного (в течение нескольких суток) заряда током малой величины;
- при глубокой и застарелой сульфатации «лечение» аккумуляторов должно осуществляться путем проведения нескольких циклов глубоких разрядов током малой величины с последующим зарядом их током нормальной величины.
Указанные способы «лечения» применяются только для тех аккумуляторов, у которых нет коротких замыканий, аккумуляторные пластины не имеют механических повреждений и не покороблены, а электролит не засорен вредными примесями. В связи с этим перед проведением «лечения» должны быть проведены химический анализ электролита и тщательный осмотр состояния пластин.
Порядок проведения «лечения» аккумуляторов при неглубокой сульфатации:
- Производят нормальный заряд и контрольный разряд батареи током 10-часового режима разряда до напряжения 1,8 В на элемент.
- Батарею отключают от выпрямителей и нагрузки и оставляют в спокойном состоянии на 10 ч.
- Производят заряд батареи током, не превышающим 1,2I10 (4,3 А на индекс аккумулятора), до газообразования, а затем выключают на 15 мин.
- Производят специальный перезаряд батареи слабым током, равным 1/10 максимального зарядного тока (или 0,25I10), до наступления интенсивного газообразования на пластинах обеих полярностей и достижения нормальной плотности.
Порядок проведения «лечения» аккумуляторов при глубокой и застарелой сульфатации:
- Производят контрольный разряд батареи током 10-часового режима разряда (I10).
- Проводят полный заряд батареи с перезарядом в следующем порядке:
а) начальный ток заряда должен быть в пределах (1,5— 2,0)I10, т. е. 5,4—7,2 А на индекс аккумулятора. Таким током заряд ведется до повышения среднего напряжения на аккумуляторах до 2,4 В на элемент. После этого величину тока снижают до 5I10 (т. е. до значения 1,8 А на индексовый N аккумулятора) и едут заряд до тех пор, пока конечное напряжение и плотность электролита достигнут стабильных значений и не будут меняться ; течение 1 ч;
б) аккумуляторную батарею оставляют отключенной в состоянии покоя в течение одного часа. В это время проводят выравнивание плотности электролита до 1,200—1,210 г/см3, приведенной температуре 20°С;
в) после перерыва производят разряд аккумуляторной батареи током величиной порядка О,2I10 (0,7 А на индексовый N аккумулятора). Разряд ведут до тех пор, пока наинизшее напряжение отдельных аккумуляторов достигнет 1,75 В. Длительность такого разряда составляет 48 ч. При последующих циклах длительность разряда повышается.
- Затем, по истечении часового перерыва (батарея отключена и находится в состоянии покоя) аккумуляторную батарею заряжают способом, описанным в пункте 2а. Проводят мероприятия, описанные в п. 2б, и вновь производят разряд током малой величины, как описано в п. 2в..
- «Лечебные» циклы зарядов—разрядов проводят до тех пор, пока емкость, отдаваемая аккумуляторами в режиме разряда малым током (0,2I10), не достигнет (1,25—1,3)Qном, что соответствует времени разряда 64—67 ч.
- По окончании «лечебных» циклов заряда—разряда после соответствующего заряда производят контрольный разряд батареи током 10-часового режима разряда. При этом батарея должна отдать не менее 95% номинальной емкости.
- Обычно при сильном (на 30—40%) снижении емкости число циклов заряд—разряд не превышает семи-восьми.
- Если при двух, следующих один за другим, «лечебных» разрядах отдаваемая аккумуляторами емкость не повышается и остается ниже 1,25QH, а при контрольном разряде током 10-часового режима аккумуляторы отдают менее 95% Qhom, то такие аккумуляторы должны быть подвергнуты специальному обследованию для решения вопроса о ремонте или полной замене батареи.
ОСОБЕННОСТИ ВОССТАНОВЛЕНИЯ ЕМКОСТИ ОДНОГРУППНЫХ АККУМУЛЯТОРНЫХ БАТАРЕИ ПРИ НЕНАДЕЖНОМ ВНЕШНЕМ ЭНЕРГОСНАБЖЕНИИ
Проверка и восстановление емкости аккумуляторных батарей требуют, чтобы батарея была на этот период отключена от рабочих шин и не использовалась как резервный источник электропитания. Для предупреждения перебоев в питании аппаратуры (в условиях ненадежного внешнего электроснабжения) во время отключения батареи возможно использование вспомогательной (стартерной или смонтированной дополнительно стационарной) аккумуляторной батареи, которая должна обеспечить аварийное питание нагрузок в течение времени, достаточного для уверенного запуска собственной ДЭС. В зависимости от степени автоматизации ДЭС время это может меняться от 30 с до 10 мин (ручной запуск).
При использовании подменной батареи, временно заменяющей стационарную, резервная ДЭС предприятия связи должна быть предварительно проверена для возможности ее запуска в минимальное время. Дизель-генераторы с ручным запуском, не оборудованные электроподогревателем воды и масла, должны периодически прогреваться путем работы на холостом ходу.
Повышение емкости стационарной аккумуляторной батареи, отключенной от нагрузки, производится в соответствии с рекомендациями, изложенными выше. Необходимо только обеспечить возможность заряда этой батареи от отдельного выпрямительного устройства.
Если подменная батарея составлена из новых стартерных аккумуляторов, то для получения от нее необходимой расчетной емкости при разряде фактическим током, потребляемым аппаратурой в расчетное время (10 мин), она должна быть подвергнута нескольким циклам заряда—разряда. Перед установкой этой батареи взамен стационарной она должна быть проверена на искусственную нагрузку (реостат) током, равным фактически потребляемому аппаратурой в течение расчетного времени; при этом проверяется фактическое изменение рабочего напряжения питания и делается вывод о возможности применения подменной батареи.
В буферном режиме заряженная батарея из стартерных аккумуляторов должна получать постоянный подзаряд при напряжении 2,2 В на элемент.
При выборе типа и количества стартерных аккумуляторов в батарее следует учесть, что при токе разряда, равном 7Iном, напряжение в начале разряда составляет 1,95 В на элемент, при токе 12Iном— 1,85 В на элемент и при токе 20Iном— 1,8 В на элемент (где Iном— ток 20-часового режима разряда стартерной батареи).
После задействования батареи из стартерных аккумуляторов должно быть проведено ее испытание в реальных условиях эксплуатации путем имитации перерыва внешнего электроснабжения и автоматического или ручного запуска дизель-генератора.
К работам по восстановлению емкости стационарной батареи можно приступать только в случае положительных результатов проведенных испытаний.
