Эксплуатация аккумуляторных батарей

1.

ЭКСПЛУАТАЦИЯ АККУМУЛЯТОРНЫХ
БАТАРЕЙ
О.Е. Кольчугин
Главный специалист Службы Подстанций
октябрь
2023
Москва

2.

СОДЕРЖАНИЕ
1
2
3
3.
1
3.
2
3.
3
3.
4
4
Аккумуляторная батарея. Назначение и принцип работы
Виды, особенности конструкции и характеристики аккумуляторных батарей
Эксплуатация аккумуляторных батарей
Приемка в эксплуатацию
Осмотр
Техническое обслуживание
Неисправности и способы устранения
Охрана труда
2

3.

1 Аккумуляторная батарея.
Назначение и принцип
работы

4.

АККУМУЛЯТОРНАЯ БАТАРЕЯ
АБ типа GroE 375 на ПС Центральная
Аккумуляторная батарея (АБ) –
основной источник постоянного
оперативного тока на ПС.
АБ состоит из нескольких
аккумуляторов (элементов)
соединённых последовательно.
Аккумулятор – это химический
возобновляемый источник
электрической энергии. Действие
аккумулятора основано на
последовательном превращении
электрической энергии в
химическую (зарядка) и обратно –
химической энергии в
электрическую (разрядка).
4

5.

ОСНОВНЫЕ КОНСТРУКТИВЫЕ ЭЛЕМЕНТЫ АККУМУЛЯТОРА
Прозрачный корпус из
ударопрочного пластика
Керамическая фильтр-пробка
Изолированная
межэлементная перемычка
Токоотвод пакета
отрицательных пластин
Латунная втулка
Положительный борн (вывод)
Положительная трубчатая
пластина
Токоотвод пакета
положительных пластин
Основной
микропористый
сепаратор
Отрицательная
намазная пластина
Микропористый
сепаратор конверторного
типа
Решётка положительной
пластины панцирного
типа
5

6.

ОСНОВНЫЕ ХАРАКТЕРИСТИКИ АБ
Элемент АБ типа 15 GroE 375
• Ёмкость C10 (Ач)
• Напряжение (В)
• Плотность электролита
(г/см3)
• Разрядные характеристики
(диапазон допустимых токов)
• Срок службы (г)
• Внутреннее сопротивление
(Ом)
• Масса аккумулятора (кг)
• Масса электролита (кг)
6

7.

СТРУКТУРА СИСТЕМЫ ОПЕРАТИВНОГО
ПОСТОЯННОГО
ТОКА
(СОПТ)
Шкафы
Аккумуляторная
ЗарядноЩит постоянного
батарея
выпрямительные
устройства (ЗУ)
тока (ЩПТ)
АБ предназначены
для обеспечения
питания
электроприемников
при исчезновении
переменного
напряжения
собственных нужд
ПС, а также при
необходимости
обеспечения питания
нагрузок,
потребляющих в
кратковременном
режиме
значительную
мощность,
превышающую
возможность
зарядного устройства
ЗУ предназначены
для преобразования
переменного
напряжения
собственных нужд
ПС в
стабилизированное
постоянное
напряжение для
питания
электроприемников и
обеспечения
режимов постоянного
подзаряда и
уравнительного
заряда АБ
ЩПТ предназначены для
приема и распределения
электроэнергии
постоянного тока и
содержащие аппараты и
устройства,
обеспечивающие:
• защиту и коммутацию
цепей ввода и
распределения энергии
постоянного тока,
• защиту от
перенапряжений,
• мониторинг и
измерение параметров
СОПТ,
• контроля состояния
отдельных элементов,
распределения
оперативного тока
(ШРОТ)
ШРОТ предназначены для
распределения
электроэнергии по цепям
питания конечных
электроприемников:
• устройства релейной
защиты и автоматики
(РЗА),
• цепи управления
приводами
высоковольтных
выключателей,
• устройства
сигнализации;
• устройства
противоаварийной
автоматики (ПА),
7
• устройства

8.

2 Виды, особенности
конструкции и
характеристики
аккумуляторных батарей

9.

Аккумуляторные батареи на ПС МВС
ТИП
Кол-во
Тип
GroE
74 шт
А 412, 512
3 шт
OPzS
34 шт
OSP.HC
2 шт
БП
9 шт
2 шт
СК
8 шт
Vb
6 шт
SP
EUROBAT
LL 40
12 FIT 40
ОР
6 шт
ВСЕГО
1 шт
1 шт
146 шт
9

10.

ВАРИАНТЫ ИСПОЛНЕНИЯ СТАЦИОНАРНЫХ АККУМУЛЯТОРНЫХ
БАТАРЕЙ
Открытые АБ
Пластины устанавливаются в
открытые стеклянные баки и
свариваются между собой
АБ типа СК
Малообслуживаемые
АБ
Герметизированные
АБ
GroE
БП
OPzS
Vb (Varta Bloc)
OSP.NC
OP
Sonnenschein (A412,
Герметичное соединение бака
с крышкой, а также
герметичное уплотнение
токовыводов (борнов).
Удаление газов из
аккумуляторов
осуществляется через
вентиляционную пробку
Практически полная рекомбинация
газов внутри аккумулятора,
газовыделение при эксплуатации
полностью исключено. Каждый
аккумулятор имеет клапан, который
устанавливается в заливочное
отверстие.
A512)
SP
EUROBAT LL 40
12 FIT 40
10

11.

АККУМУЛЯТОРНЫЕ БАТАРЕИ ОТКРЫТОГО ТИПА
Аккумуляторы типа СК
Элемент АБ СК-14
Электроды - положительные пластины большой
поверхности (типа «Планте») и коробчатые
отрицательные. Уменьшение выноса аэрозолей
серной кислоты обеспечивается только за счёт
отражательных стёкол.
U подзаряда = 2,2 ± 0,05 В
ρ электролита = 1,18г/см3 ± 0,005 г/см3
Частая доливка воды (1 раз в 2-4 недели)
Ежемесячное техническое обслуживание
Особый контроль со стороны оперативного
персонала
Эксплуатация требует наличия мощной
приточно-вытяжной вентиляции
Вред здоровью людей и окружающей среде.
Подлежат замене на всех подстанциях МВС.
11

12.

АККУМУЛЯТОРНЫЕ БАТАРЕИ ОТКРЫТОГО ТИПА
Конструкция
положительной пластины
большой поверхности
Конструкция
отрицательной пластины
коробчатого типа
1. Положительный электрод поверхностной
конструкции из чистого свинца в форму,
позволяющую увеличить действующую
поверхность в 7-9 раз
а - штифтовая часть решетки;
б - дырчатая часть решетки;
в - готовый электрод;
1 - перфорированные свинцовые листы из
свинцово-сурьмянистого сплава;
2 - активная масса
2. Ушки для подвешивания в баке
12

13.

АККУМУЛЯТОРНЫЕ БАТАРЕИ ОТКРЫТОГО ТИПА
Аккумуляторная батарея типа СК-14 на ПС
Сабурово
13

14.

МАЛООБСЛУЖИВАЕМЫЕ АККУМУЛЯТОРНЫЕ БАТАРЕИ
Аккумулятор типа GroE
Аккумулятор типа GroE
с положительными пластинами большой
поверхности (типа «Планте») и отрицательными
решетчатыми.
Напряжение подзаряда U = 2,23 ± 0,05 В
Плотность электролита ρ = 1,22г/см3 ± 0,01 г/см3
Доливка воды (1 раз в 5 лет)
Техническое обслуживание 1 раз в 6 месяцев
Наличие фильтр-пробок
Опционально возможна установка системы
рекомбинации газов AquaGen
Низкое внутреннее сопротивление и высокая
нагрузочная способность
Положительные пластины большой поверхности
из чистого свинца
Большие размеры и масса аккумуляторов
14

15.

МАЛООБСЛУЖИВАЕМЫЕ АККУМУЛЯТОРНЫЕ БАТАРЕИ
Аккумулятор типа БП
Отечественный аналог GroE
Напряжение подзаряда U = 2,23 ± 0,05 В
Плотность электролита ρ = 1,22г/см3 ± 0,01
г/см3
Доливка воды (1 раз в 3-5 лет)
Техническое обслуживание 1 раз в месяц
Низкое внутреннее сопротивление и высокая
нагрузочная способность
Положительные пластины большой
поверхности из чистого свинца
Низкое внутреннее сопротивление и высокая
нагрузочная способность
15

16.

МАЛООБСЛУЖИВАЕМЫЕ АККУМУЛЯТОРНЫЕ БАТАРЕИ (GroE,
БП)
Активные материалы на
пластинах образуются
из материала самой
пластины путём
окисления поверхности
свинца или
восстановления
окисленного материала
до губчатого свинца
Положительные пластины большой поверхности из чистого
свинца (Pb)
16

17.

МАЛООБСЛУЖИВАЕМЫЕ АККУМУЛЯТОРНЫЕ БАТАРЕИ (GroE,
БП)
Ламели положительной пластины
Активная масса PbO2
Чистый свинец Pb
17

18.

МАЛООБСЛУЖИВАЕМЫЕ АККУМУЛЯТОРНЫЕ БАТАРЕИ (GroE,
БП)
Отрицательная решётчатая намазная
пластина с включением сурьмы (Sb)
18

19.

МАЛООБСЛУЖИВАЕМЫЕ АККУМУЛЯТОРНЫЕ БАТАРЕИ
Керамические фильтр-пробки
Полюс АБ GroE в разрезе
19

20.

МАЛООБСЛУЖИВАЕМЫЕ АККУМУЛЯТОРНЫЕ БАТАРЕИ
Стандартные гибкие соединители
20

21.

МАЛООБСЛУЖИВАЕМЫЕ АККУМУЛЯТОРНЫЕ БАТАРЕИ
Система рекомбинации газов Aqua Gen
Каталитические пробки
AquaGen исключают
выделение аэрозоля
серной кислоты и
рекомбинируют до 90 - 95
% выходящих газов
21

22.

МАЛООБСЛУЖИВАЕМЫЕ АККУМУЛЯТОРНЫЕ БАТАРЕИ
Аккумуляторы типа OPzS, OSP.NC, Vb
• Напряжение подзаряда U = 2,23 ± 0,05 В
• Плотность электролита ρ = 1,24г/см3 ±
0,01 г/см3
• Наличие фильтр-пробок (доливка воды 1
раз в год)
• Техническое обслуживание 1 раз в 6
месяцев
• Трубчатые положительные электроды из
свинцово-сурьмяного сплава намазного
типа
• Опционально возможна установка
системы рекомбинации газов AquaGen
• Подходят для циклического режима
6 OPzS 300
22

23.

МАЛООБСЛУЖИВАЕМЫЕ АККУМУЛЯТОРНЫЕ БАТАРЕИ
Аккумулятор типа OPzS, Vb, OSP.NC
Круглые, отлитые под давлением
решетки из мелкозернистого сплава, с
содержанием сурьмы не более 1,7%.
Активная масса внутри трубок из
тканого полиэстера.
Толщина электродов 8 мм ограничивает
протекание больших токов.
23

24.

ГЕРМЕТИЧНЫЕ АККУМУЛЯТОРНЫЕ БАТАРЕИ
Аккумуляторы типа A412, A512
• Напряжение подзаряда U = 13.6 -13.8 В
• Гелевый электролит, не требуется долив
дистилированной воды
• Срок службы 12 лет
• Наличие клапана избыточного давления
• Техническое обслуживание 1 раз в 6
месяцев
• Низкое газовыделение.
• Низкий саморазряд. Возможность
длительного хранения до 2-х лет
A512/65
G6
24

25.

ГЕРМЕТИЧНЫЕ АККУМУЛЯТОРНЫЕ БАТАРЕИ
Конструкция герметичных аккумуляторов
25

26.

ГЕРМЕТИЧНЫЕ АККУМУЛЯТОРНЫЕ БАТАРЕИ
Клапан избыточного
давления
Преимущества герметичных АБ
• Возможна установка в помещениях
с естественной вентиляцией
• Оптимальный процесс рекомбинации газ
• Давление срабатывания 150-200 миллиб
• Отсутствует риск вытекания кислоты
• Удобство в транспортировке
26

27.

3 ЭКСПЛУАТАЦИЯ
АККУМУЛЯТОРНЫХ
БАТАРЕЙ

28.

ЭКСПЛУАТАЦИЯ АККУМУЛЯТОРНЫХ БАТАРЕЙ
Цель - обеспечение длительной
надежной работы АБ и
необходимый уровень напряжения
на шинах постоянного тока в
нормальных и аварийных режимах.
Обслуживание АБ должно
выполняться специально
обученными работниками,
имеющими группу III по
28

29.

ЭКСПЛУАТАЦИЯ АККУМУЛЯТОРНЫХ БАТАРЕЙ
Периодические осмотры и техническое обслуживание проводятся по графику
• Текущий осмотр
- на подстанциях с постоянным дежурным персоналом - 1 раз в сутки
- на подстанциях без постоянного дежурного персонала – 1 раз в неделю
• Инспекторский осмотр
Проводится 1 раз в 3 месяца двумя работниками: лицом, обслуживающим батарею и лицом
ответственным за эксплуатацию электрооборудования в ГПС 1 раз в 3 месяца
• Техническое обслуживание. Периодичность зависит от типа АБ
GRoE, OPzS, Vb, OSP.NC; гелевые АБ - 1 раз в 6 месяцев; OP – 1 раз в 3
месяца; БП, СК – 1 раз в месяц.
• Ежегодное техническое обслуживание.
29

30.

ПРИЁМКА В ЭКСПЛУАТАЦИЮ
1. Приемка от подрядчика заводской документации и протоколов
испытаний АБ:
Протокол проверки ёмкости методом 10-часового разряда с
контролем напряжения всех элементов АБ в начале и конце
разряда;
Протокол проверки напряжения при толчковых токах;
Протокол химического анализа электролита;
Протокол измерения сопротивления изоляции АБ относительно
земли;
Замер плотности электролита на всех элементах.
30

31.

ПРИЁМКА В ЭКСПЛУАТАЦИЮ
Блок нагрузки для проверки
ёмкости АБ Torkel
31

32.

ТЕКУЩИЙ ОСМОТР
• Напряжение и ток подзаряда основных и добавочных
аккумуляторов по приборам зарядного устройства и
щита постоянного тока.
• Величина сопротивления изоляции батареи (по
приборам ЩПТ).
• Целостность баков, чистота баков, стеллажей и пола,
исправность перемычек.
• Работоспособность вентиляции.
• Работоспособность отопления в помещении АБ (в
зимний период).
• Работоспособность рабочего и аварийного освещения в
помещении АБ.
• Температура помещения АБ/
32

33.

Проверка напряжения подзаряда
АБ
Для батарей типа СК напряжение
подзаряда должно составлять
2,2±0,05 В × количество элементов.
Для АБ GRoE, OPzS, Vb
напряжение постоянного
подзаряда, которое должно
измеряться на конечных полюсах
батареи, следует установить по
формуле (2.23В ± 1%) В ×
Допустимый диапазон отклонения
количество элементов,
напряжения
установленных последовательно.
U = -10% +5% от Uном
33

34.

ПРОВЕРКА НАПРЯЖЕНИЯ АБ И ТОКА ПОДЗАРЯДА
Выпрямительное устройство
D220 G110/60 + Z 220 G8
ЩПТ на ПС 220 кВ Баскаково
)
34

35.

ПРОВЕРКА СОПРОТИВЛЕНИЯ ИЗОЛЯЦИИ НА
ШИНАХ ЩПТ
Комплекс мониторинга СОПТ на ПС 110
кВ Беляево (сопротивление изоляции в
норме)
Напряжение АБ
220 В
110 В
Сопротивление
изоляции (норма)
100
кОм
50
кОм
Сопротивление
изоляции (действие
на сигнал)
10
20 кОм
кОм
35

36.

ОСМОТР И ПРОВЕРКА ВЕНТИЛЯЦИИ
Вытяжная вентиляционная
установка помещения АБ
Щит управления вытяжной установкой
36

37.

ТЕКУЩИЙ ОСМОТР
Входная дверь в
помещение АБ
Аккумуляторная батарея
37

38.

КОНТРОЛЬ ТЕМПЕРАТУРЫ
Оптимальная температура
эксплуатации АБ равна 15 25
°С
Измерение температуры в помещениии
АБ
Температура в помещении
аккумуляторной батареи
должна поддерживаться не
ниже 10°С.
38

39.

Проверка падения напряжения
толчковым током
С помощью прибора ТАБ-1
Пример заполнения
аккумуляторного журнала
39

40.

ИНСПЕКТОРСКИЙ ОСМОТР
• Проводится в объеме текущего осмотра
Дополнительно проверяется:
• Напряжение поэлементно.
• Плотность электролита поэлементно.
• Температура электролита поэлементно.
• Наличие и исправность приборов и инвентаря для
обслуживания АБ.
• Содержание записей в журнале, правильность его ведения.
Результаты осмотра заносятся в аккумуляторный журнал. В
случае обнаружения дефектов, они заносятся через систему
40

41.

ИНСПЕКТОРСКИЙ ОСМОТР
Напряжение на элементе выше нормы
Параметр
.
Напряжение на
элементе:
АБ открытого типа
АБ закрытого типа
Плотность
электролита:
АБ открытого типа
АБ закрытого типа
Температура
Значени
е
Допустим
ое
отклонени
е
2,23 В
2,20 В
1,20
г/см3
1,22
г/см3
± 0,05 В
± 0,05 В
± 0,005
г/см3
± 0,005
г/см3
20 С
± 5 С
41

42.

ТЕХНИЧЕСКОЕ ОБСЛУЖИВАНИЕ
• Работы в объеме инспекторского осмотра
Дополнительно проводятся работы:
• Проверка уровня электролита в элементах.
• Проверка состояния корпусов элементов, электродов,
покрывных стёкол,
фильтр-пробок; работоспособности системы рекомбинации
Aqua Gen.
• Проверка состояния ошиновки АБ, изоляторов, КЛ, болтовых
соединений
• Промывка фильтр-пробок, покрывных стёкол.
• Доливка дистиллированной воды (соответствие ГОСТ Р
62877-2-2019).
42

43.

ЕЖЕГОДНОЕ ТЕХНИЧЕСКОЕ ОБСЛУЖИВАНИЕ
• Работы в объеме периодического технического
обслуживания.
Дополнительно проводятся работы:
• Определение контрольных элементов.
• Отбор проб для проведения химического анализа
электролита.
• Проверка падения напряжения на элементах АБ толчковым
током.
• Контрольный разряд (по необходимости)
• Оформление технического отчёта.
43

44.

ЕЖЕГОДНОЕ ТЕХНИЧЕСКОЕ ОБСЛУЖИВАНИЕ
• Работы в объеме периодического технического
обслуживания.
Дополнительно проводятся работы:
• Определение контрольных элементов.
• Отбор проб для проведения химического анализа
электролита.
• Проверка падения напряжения на элементах АБ толчковым
током.
• Контрольный разряд (по необходимости для АБ типа СК)
• Оформление технического отчёта.
44

45.

НЕИСПРАВНОСТИ И СПОСОБЫ УСТРАНЕНИЯ
Характеристика
неисправности
Причина
Сульфатация
электродов
Неправильный (недостаточный
Пониженное напряжение и или несвоевременный) заряд
ёмкость при разрядах.
аккумуляторной батареи.
Слишком незначительное
Повышенное напряжение использование емкости батареи.
и температура при заряде.
Короткое замыкание в
элементе
Коробление электродов.
Низкое напряжение и
Износ сепарации.
плотность на элементе,
повышенная температура Чрезмерно большое значение
зарядного тока.
при заряде.
Повреждение корпуса
Чрезмерное
Метод устранения
Уравнительный заряд
напряжением 2,4В на
элемент.
Применение специального
заряда при глубокой
сульфатации.
Замена аккумулятора.
Проверка качества
45

46.

НЕИСПРАВНОСТИ И СПОСОБЫ УСТРАНЕНИЯ
Несимметрия напряжения АБ
Неисправность на ЩПТ
46

47.

НЕИСПРАВНОСТИ И СПОСОБЫ УСТРАНЕНИЯ
Разрушение стеллажа
47

48.

НЕИСПРАВНОСТИ И СПОСОБЫ УСТРАНЕНИЯ
Трещина корпуса элемента
Трещина крышки
48

49.

НЕИСПРАВНОСТИ И СПОСОБЫ УСТРАНЕНИЯ
Уровень шлама в норме
Повреждение уплотнительного к
49

50.

3 ОХРАНА ТРУДА

51.

ОХРАНА ТРУДА
Аккумуляторное помещение должно
быть постоянно заперто на замок.
Работы и осмотры в помещении АБ
должны проводиться при включенной
вентиляции.
При
работах
с
электролитом
обязательно
использование
резиновых перчаток, резиновых сапог
(под брюки) или галош, специального
антистатического
кислотостойкого
костюма.
При
работах
с
батареями,
межэлементные
соединители
которых
не
защищены
изолирующими крышками, или при
снятых
изолирующих
крышках
запрещается
использование
неизолированного инструмента, а
При попадании брызг электролита в
глаза необходимо промыть их большим
количеством воды, затем 2% раствором
питьевой соды и снова водой.
При попадании брызг кислоты или
электролита на открытые участки тела
необходимо немедленно снять кислоту
тампоном из ваты или марли, место
попадания промыть водой, затем 5%ным раствором питьевой соды и снова
водой.
Пролитый электролит на стеллажи,
полы и аккумуляторы удаляют тряпкой,
смоченной в растворе соды, а затем
протирают
тряпкой,
смоченной
дистиллированной водой, и наконец,
вытирают насухо сухой ветошью.
51

52.

ИНВЕНТАРЬ И СРЕДСТВА ЗАЩИТЫ
1. Ареометр – 1 шт;
2. Термометр ртутный стеклянный – 1шт;
3. Термометр метеорологический стеклянный -1 ш.;
4. Вольтметр (мультиметр) -1 шт;
5. Кружка с носиком (или кувшин) емкостью 1,5-2 л;
6. Резиновая груша, резиновый шланг с воронкой - 1 ш.;
7. Очки защитные - 1 шт.;
8. Резиновые перчатки - 1 пары;
9. Резиновые сапоги - 1 пары;
10. Резиновый фартук - 1 шт;
11. Полотенце - 1 шт;
12. Шунтирующая перемычка – 1 шт;
13. 2,5% раствор питьевой соды – 1л;
14. Дистиллированная вода в необходимом для долива
объеме.
52

53.

БЛАГОДАРЮ ЗА ВНИМАНИЕ