电磁操作机构对铅酸免维护电池的影响

杨　璐（本钢板材股份有限公司能源总厂，辽宁　　本溪　117000）



电磁操作机构对铅酸免维护电池的影响

杨璐
（本钢板材股份有限公司能源总厂，辽宁本溪117000）

摘要：电磁操作机构与铅酸免维护电池配套使用时，由于电磁操作机构工作电流较大，频繁操作后将使电池容量欠缺过甚；而免维护电池在大电流放电后不能用较大的电流进行充电。进而造成电池不可逆盐化，从而影响电力系统运行的稳定性和可靠性。

关键词：电池；免维护；高压断路器；操作机构；盐化

0. 前言

把电池作为电力企业的控制、合闸及事故照明电源早已是不辩的共识。特别是铅酸免维护电池在变电所的应用非常广泛。但把铅酸免维护电池做为高压断路器的合闸电源时，它是否适合电磁操作机构，这一点却不被人们所重视。

1. 电池发展史

20世纪60年代，我国的大中型工矿企业的重要供电单位普遍利用铅酸电池做为备用电源，它占地面积比较大，充电时产生大量的酸气，需要有单独的电池间和加温及通风装置，需要定期测电解液比重，因此维护量也较大。20世纪70年代末期，各企业的供电单位开始利用镉镍电池替代铅酸电池，镉镍电池体积也小，加上维护也比铅酸电池简单，所以适用范围较广。到了20世纪90年代末期，以德国阳光为首的铅酸免维护电池开始大规模涌入我国市场，鉴于它的诸多优点，用户也开始逐步利用铅酸免维护电池取代镉镍电池。

2. 问题的发现

铅酸免维护电池运行几年以后，一些用户发现它并不象自己想象中的那么完美。特别在一些断路器操作比较频繁的设备陈旧供电企业中，它已不能正常发挥它应有的作用。

3. 出现问题的原因

3.1电磁操作机构因素

为什么有的企业铅酸免维护电池能够正常运行，而有的却发现铅酸免维护电池存在不足现象的发生。考察发现，经济实力强的企业多是高压电气设备成套购进，而实力差的企业多是在技术改造时进行局部电器设备的更换。而成套引进的高压断路器的操作机构普遍是液压或弹簧储能操作机构，而实施技术改造的企业的高压断路器的操作机构普遍为电磁操作机构，所以可以看出铅酸免维护电池能否长期正常工作，取决于高压断路器的操作机构选择的是否适合。

我们把弹簧操作机构与电磁操作机构的合闸电流进行对比，便可知道不同操作机构的合闸电流对电池的影响是非常大的。对比发现CT8、CT14、CT19、CT22这几种型号的弹簧操作机构的合闸电流最大的不超过2A，最小的接近1A。而CD2-40、CD10-I、CD10-II、CD10-III这几种型号的电磁操作机构的合闸电流最大接近150A，最小的为97.5A，通过比较可以看出，电磁操作机构的合闸电流是弹簧操作机构的100倍。

3.2铅酸免维护电池的结构特点

经过仔细研究，铅酸免维护电池与普通铅酸虽然在工作原理上十分相识，其原理包括充电情况下依靠电流的作用使得二氧化铅与海绵状铅得到了重新生成在放电情况下受与电解液中硫酸的反应使得正负极生成硫酸铅。由于两种状态可以实现稳定的可逆反应，进而实现了铅酸电池可以释放和储存电能的功能。虽然原理十分相似，但普通铅酸电池与免维护铅酸电池在缸体上存在十分大的差异。

通过仔细对比发现铅酸免维护电池其缸体结构属于全密封式，而普通的铅酸电池受缸体结构影响其电解液能够与空气进行接触。铅酸免维护电池之所以采用全密封结构形式正是因为这种结构形式可以避免在电池在大电流充电时受气体反应影响进而造成缸体炸裂，这样便造成了铅酸免维护电池在大电流放电后不能进行大电流充电问题的出现。该问题进而导致了硫酸铅不能够及时完成可逆反应，不仅转化成正负极活性物质得不到及时保证。在受到外界低温影响，特别在北方冬季条件，硫酸铅还会出现结晶问题，时间久了便极易造成结晶颗粒增大，进而造成了不可逆盐化现象。为此铅酸免维护电池在电磁操作机构条件下运行一段时间后出现不适应或功能下降的原因正是不可逆盐化现象的产生。

4. 不可逆盐化的危害及成因

4.1不可逆盐化危害

不可逆盐化的主要表现为在充电过程中较难恢复必要的海绵状铅以及二氧化铅。此外在此过程中还会消耗大量的活性物质，活性物质的降低可以直接导致电池容量的下降，久而久之还会造成电池的功能失效直至报废。受不可逆硫酸盐的影响，在铅酸免维护电池充放电时会格外产生大量的热，热量的产生便会加剧极板的腐蚀与变形进而影响整体性结构的变化。不可逆硫酸盐还会造成多孔电极空隙的堵塞。这样便会导致铅酸免维护电池受不可逆盐化的影响，不仅充电难以保障，被迫充电延长，充电效率下降，还会在放电过程中增加内阻造成能源浪费。在这一过程当中还会产生电解水现象，电池的失水，容量的下降还会造成更多的硫酸盐导致恶性循环的产生。因此不可逆盐化对于铅酸电池的危害极其严重。

4.2电磁操作机构条件下不可逆盐化成因

受电磁操作机构条件的影响，铅酸免维护电池极易出现深度放电以及经常性不充电或充电不足现象。个别电池还会因为长期搁置出现亏电产生不可逆硫酸盐。铅酸免维护电池的应用一般情况下均采取电池组形式，一旦个别电池出现不可逆盐化便会对整个电池组造成影响。此外受外界温度影响，特别北方企业受季节温度的变化也是一项重要因素。

结论

综上所述，虽然铅酸免维护电池具有诸多优势，但受其结构性特点的影响在选择和使用是还需区别对待。因为在正常安装容量下它只适合小电流用电设备，所以我们只有很好地认识它，才能正确地利用它。受功能以及结构等因素影响，其在使用效果上便会出现区别。这就出现了使用普通铅酸电池可以满足电磁操作机构的要求，而免维护铅酸电池却会出现一些问题。

参考文献

［1］韩业斌.铅酸电池与锂电池全生命周期对比研究［J］.蓄电池，2014（4）：186-189.

［2］王福鸾.中国铅酸电池市场应用现状和未来展望［J］.蓄电池，2014（4）：171-175+178.

［3］郭毅锋.带负脉冲铅酸电池充电系统的设计与分析［J］.低压电器，2011（8）：23-25+39.

［4］郭毅锋.铅酸动力电池等效电路模型参数辨识方法研究［J］.科学技术与工程，2012 （17）：165-170.

中图分类号：TM561

文献标识码：A